一种消能装置及其投退控制方法、系统与流程

本发明涉及一种消能装置及其投退控制方法、系统，属于电力系统故障保护。

背景技术：

1、当前，特高压直流的快速发展有效弥补了负荷中心的电力缺口，同时减少了煤炭消耗，在促进负荷中心的经济发展和环境保护方面发挥了重要作用。但是，由于送端电网相对比较薄弱，常规电源装机较少，风机耐压能力较低。在直流发生受端换相失败扰动时，整流站触发角增大，送端换流站母线电压降低，导致送端近区风电机组进入低压穿越状态；而在换相失败恢复期间，整流站触发角减小，换流站大量盈余的无功将引起风电机组等周边电网设备感受到不同程度的过电压，导致风电机组脱网。当部分风电机组因高电压脱网后，导致线路潮流变轻、容性无功补偿过剩，将进一步拉高周边电压，继而引发风电机组的连锁脱网。这些过电压问题严重限制着特高压直流输电系统的稳定运行。

2、大功率方式下发生双极直流故障(双极换相失败、双极闭锁、双极线路重启动)，直流功率中断期间交流系统和交流滤波器发出大量过剩无功，换流站造成了超过系统控制水平(1.3p.u.)的暂态电压，是约束直流功率的主要问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种消能装置及其投退控制方法、系统，用以解决现有的消能装置抗扰动能力较差、系统过电压的问题。

2、为实现上述目的，本发明的方案包括：

3、本发明的一种消能装置的投退控制方法，包括以下步骤：

4、1)当消能装置处于初始状态时，判断直流单极、直流双极是否为非正常停运，若直流单极和直流双极中任一项为非正常停运，则投入消能装置；

5、2)若直流单极和直流双极均正常停运，则比较换流站内的直流电压变化值和设定电压阈值、直流侧电流变化值和设定电流阈值，若直流电压变化值不小于设定电压阈值或直流电流变化值不小于设定电流阈值，则投入消能装置。

6、有益效果：本发明的消能装置的投退控制方法，通过判断换流站内的直流单级、直流双极是否发生非正常停运，以及判断换电站内的直流电压变化值和直流电流值是否达到消能装置投入的条件，即可完成消能装置的投入，本发明对直流单级、直流双极停运状态进行判断，一旦出现直流单级非正常停运或直流双极非正常停运，则能够准确的投入消能装置。当直流单极和直流双极均正常停运，则分别判断直流电压变化值和直流电流变化值是否符合投入消能装置的要求，通过简单的逻辑判断，不仅可以准确有效的投入消能装置，还可以检测出消能装置投入的具体原因，有效解决系统过电压的问题，进一步提高消能装置的抗扰动能力，提升电网系统安全稳定性能。

7、进一步地，当消能装置因直流单极或直流双极发生非正常停运投入，且保持了第一设定时间时，则控制消能装置恢复至初始状态；若直流单极和直流双极均为正常停运，且消能装置处于投入后状态，直流电压变化值小于设定电压阈值和直流电流变化值小于设定电流阈值后，则控制消能装置恢复至初始状态。

8、有益效果：本发明的消能装置在判断能否恢复至初始状态时，同样分析了直流单级、直流双极、直流电压变化值和直流电流变化值，根据消能装置投入原因进行判断，若因直流单极或直流双极发生非正常停运投入消能装置，则投入后状态保持第一设定时间后，自动恢复到初始状态，若直流单级、直流双极正常停运且消能装置处于投入后的状态，则在直流电压变化值小于设定电压阈值和直流电流变化值小于设定电流阈值后，恢复消能装置至初始状态，防止消能装置短时间内再次投入，也保障了电网系统安全稳定性能。

9、进一步地，所述直流电压变化值公式为：

10、

11、ud_act为当前直流电压值，ud_before1为第一周期前的直流电压值，ud_before2为第二周期前的直流电压值。

12、进一步地，直流电流变化值为：

13、δi＝max[5(id_act-id_beforem)，10(id_act-id_beforen)]

14、id_act为当前直流电流值，id_beforem为第m个周期前的直流电流值，id_beforen为第n周期前的直流电流值，m、n为自然数。

15、进一步地，当δu≥p p.u.时，则延迟第二设定时间后投入消能装置，当δu≥qp.u.时，且q>p，则直接投入消能装置。

16、有益效果：不同的设定电压阈值所对应投入消能装置的时间有所不同，变化值越大，消能装置投入越快，同时保证投入准确，提升电网系统安全稳定性能。

17、进一步地，当δi≥as p.u.时，则延迟第二设定时间后投入消能装置，当δi≥btp.u.时，且b>a，则直接投入消能装置。

18、有益效果：不同的设定电流阈值所对应投入消能装置的时间有所不同，变化值越大，消能装置投入越快，同时保证投入更加准确，提升电网系统安全稳定性能。

19、进一步地，当同极双阀组运行时，若直流电压值恢复至第一设定电压值，或者同极单阀组运行时，直流电压值恢复至第二设定电压值后，延迟第三设定时间后恢复消能装置至初始状态。

20、有益效果：本发明考虑了消能装置处于投入后状态时，在同极双阀组运行和同极单阀组运行两种情况，直流电压值恢复至设定值，使消能装置恢复到初始状态，根据不同情况设定合适的电压值，退出消能装置的投入状态，保障了电网系统安全稳定。

21、进一步地，当前直流电流值与vdcl的电流参考值比较得到的偏差为设定值以内时，延迟第四设定时间后恢复消能装置至初始状态。

22、有益效果：根据当前电流值与vdcl的电流参考值的比较，决定消能装置退出投入，并延迟一定时间恢复消能装置至初始状态，保证了电网系统能够安全稳定。

23、本发明的一种消能装置的投退控制系统，包括处理器，所述处理器用于执行程序指令以实现如上述任一项所述的消能装置的投退控制方法。

24、有益效果：本发明的消能装置的投退控制系统，设置简单，包括处理器，能够很好的实现消能装置的投退控制方法，通过处理器简单的逻辑判断，不仅可以准确有效的投入消能装置，还可以检测出消能装置投入的具体原因。在保证设备安全的前提下最大利用率地抑制系统暂态过电压，提高系统的抗扰动能力，保证电网的安全稳定运行。

25、本发明的一种消能装置，包括n个并联的避雷器固定元件、n个并联的避雷器受控元件、触发开关和旁路开关，所述触发开关和旁路开关均并联在避雷器受控元件两端，所述装置用于实现如上任一项所述的消能装置的投退控制方法。

26、有益效果：本发明的消能装置，在位添加新元件的基础上，能够很好的实现消能装置的投退控制方法，通过简单的逻辑判断，不仅可以准确有效的投入消能装置，还可以检测出消能装置投入的具体原因。在保证设备安全的前提下最大利用率地抑制系统暂态过电压，提高系统的抗扰动能力，保证电网的安全稳定运行。

技术特征：

1.一种消能装置的投退控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的消能装置的投退控制方法，其特征在于，当消能装置因直流单极或直流双极发生非正常停运投入，且保持了第一设定时间时，则控制消能装置恢复至初始状态；若直流单极和直流双极均为正常停运，且消能装置处于投入后状态，直流电压变化值小于设定电压阈值和直流电流变化值小于设定电流阈值后，则控制消能装置恢复至初始状态。

3.根据权利要求1或2所述的消能装置的投退控制方法，其特征在于，所述直流电压变化值公式为：

4.根据权利要求1或2所述的消能装置的投退控制方法，其特征在于，直流电流变化值为：

5.根据权利要求3所述的消能装置的投退控制方法，其特征在于，当δuvp.u.时，则延迟第二设定时间后投入消能装置，当δu≥q.u.时，且q>p，则直接投入消能装置。

6.根据权利要求4所述的消能装置的投退控制方法，其特征在于，当δi≥as.u.时，则延迟第二设定时间后投入消能装置，当δi≥bt.u.时，且b>a，则直接投入消能装置。

7.根据权利要求3所述的消能装置的投退控制方法，其特征在于，当同极双阀组运行时，若直流电压值恢复至第一设定电压值，或者同极单阀组运行时，直流电压值恢复至第二设定电压值后，延迟第三设定时间后恢复消能装置至初始状态。

8.根据权利要求2所述的消能装置的投退控制方法，其特征在于，当前直流电流值与vdcl的电流参考值比较得到的偏差为设定值以内时，延迟第四设定时间后恢复消能装置至初始状态。

9.一种消能装置的投退控制系统，包括处理器，其特征在于，所述处理器用于执行程序指令以实现如权利要求1-8任一项所述的消能装置的投退控制方法。

10.一种消能装置，包括n个并联的避雷器固定元件、n个并联的避雷器受控元件、触发开关和旁路开关，所述触发开关和旁路开关均并联在避雷器受控元件两端，其特征在于，所述装置用于实现如权利要求1-8任一项所述的消能装置的投退控制方法。

技术总结
本发明涉及一种消能装置及其投退控制方法、系统，属于电力系统故障保护技术领域。当消能装置处于初始状态时，判断直流单极、直流双极是否为非正常停运，若直流单极和直流双极中任一项为非正常停运，则投入消能装置，若直流单极和直流双极均正常停运，则比较换流站内的直流电压变化值和设定电压阈值、直流侧电流变化值和设定电流阈值，若直流电压变化值不小于设定电压阈值或直流电流变化值不小于设定电流阈值，则投入消能装置。该方法的判断的逻辑简单，判断过程精准，能够有效解决系统过电压问题，提高电网系统安全稳定性能。

技术研发人员：毛文喜,韩坤,范彩云,赵正一,黄永瑞,刘堃,魏卓,李旭升,张文博,李凯,邱文龙,王晓民,罗鹏
受保护的技术使用者：许继集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25