本發(fā)明屬于新能源相連mmc送出線路控制及保護領域，特別涉及基于負序阻抗重構的負序方向元件保護方法及系統(tǒng)。

背景技術：

1、在能源轉型和電力電子技術日趨成熟推動下，大規(guī)模新能源接入電力系統(tǒng)大勢所趨，其故障特征與常規(guī)電網(wǎng)不同，使工頻量保護存在適應問題。傳統(tǒng)保護受線路兩端電力電子器件接入的影響，存在拒動、誤動風險。

2、交流線路保護中，傳統(tǒng)序分量方向保護元件利用電壓和電流正、負、零序故障分量的相位關系判別故障發(fā)生的方向，由于常規(guī)系統(tǒng)中線路阻抗和同步機系統(tǒng)阻抗的相角大多位于75°～90°之間，當保護元件安裝處正方向發(fā)生故障時，正、負、零序電壓和電流故障分量相位滿足如下關系：

3、

4、式中：u和i分別表示換流器交流側相電壓和相電流相量；上標+/-/0表示正序或負序或零序分量；下標m表示測量點處電氣量；前綴δ表示故障分量。

5、而當傳統(tǒng)序分量方向保護元件用于換流器交流連接線路時，換流器電流控制特性與常規(guī)同步機的明顯差異對保護元件有效性存在不利影響，以抑制功率波動為目標時，電流故障分量相位由功率指令決定，即換流器等效負序阻抗受換流器控制目標影響，因而方向元件測量結果受故障期間功率指令影響，在有些情況下可能接近或越過故障方向判定邊界，導致元件誤動或拒動。若再引入過渡電阻、換流器電流限幅等因素，則以上影響效果將更為復雜。除此之外，當以抑制負序電流為目標時，負序方向元件無法獲得有效序分量，元件失效。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供基于負序阻抗重構的負序方向元件保護方法及系統(tǒng)，以解決上述問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供基于負序阻抗重構的負序方向元件保護方法，包括：

4、新能源送出線路發(fā)生故障后，通過負序阻抗重構控制策略重構換流器負序阻抗；

5、對重構的換流器負序阻抗角度進行反饋調節(jié)；

6、根據(jù)故障后保護安裝處故障負序電壓和負序電流之間的相位關系確定故障方向；

7、檢測換流器負序阻抗角度與系統(tǒng)阻抗角度的偏差值，對最終負序方向元件的整定結果添加修正值。

8、進一步的，所述新能源送出線路發(fā)生故障后，通過負序阻抗重構控制策略重構換流器負序阻抗，包括：

9、當新能源送出線路發(fā)生故障后，采用抑制負序電流控制策略，逆變方向為電流正方向，換流器在負序旋轉坐標系下的動態(tài)方程為

10、

11、式中：表示換流器輸出負序電壓；lf和rf分別為濾波電路等效電抗和等效電阻；ω為角頻率；

12、引入虛擬負序阻抗，對負序電流參考值進行修改，使其角度與負序電壓的角度差為系統(tǒng)角度；

13、則列寫動態(tài)方程，取穩(wěn)態(tài)后的情況，有

14、

15、式中：lv和rv分別為虛擬電感和電阻，i-為負序電流，u-為并網(wǎng)點負序電壓，e-為虛擬負序內(nèi)電勢；

16、取虛擬負序內(nèi)電勢負序電流參考值由系統(tǒng)負序實測計算得到：

17、

18、式中：r＝rv+rf；x＝ω(lv+lf)；根據(jù)設定的總負序阻抗得到負序電流參考值。

19、進一步的，虛擬負序阻抗參數(shù)的選?。?/p>

20、虛擬負序阻抗參數(shù)分為相角和幅值，其需要滿足的約束條件為

21、

22、式中：z-為負序阻抗；為系統(tǒng)相角；為換流器最大允許負序電流；

23、使用電流約束條件計算阻抗幅值：

24、

25、在故障期間換流器輸出的負序電流始終維持在保護元件負序電流需求值

26、進一步的，所述對重構的換流器負序阻抗角度進行反饋調節(jié)，包括：

27、在故障前期加入虛擬阻抗角度調節(jié)，根據(jù)實際換流器負序阻抗值與系統(tǒng)負序阻抗值的差值，反饋一個修正量用于調整負序阻抗角度參考值，包括：

28、設置如下所示的附加控制策略：

29、

30、式中：u-(t)與i-(t)為pcc點負序電壓與電流值，e(t)為負序阻抗角度與系統(tǒng)角度偏差值；kp與ki為pi調節(jié)器系數(shù)。

31、進一步的，所述根據(jù)故障后保護安裝處故障負序電壓和負序電流之間的相位關系確定故障方向，包括：

32、故障后保護安裝處正方向故障時，保護根據(jù)故障負序電壓和負序電流算得的負序阻抗和系統(tǒng)負序阻抗的相同，即-δun/δin＝zn，忽略電阻，其阻抗角為90°；反方向故障時，算得的負序阻抗為系統(tǒng)和線路負序阻抗之和的相反數(shù)，即-δun/δin＝-zm-zl，阻抗角為-90°；得到正、反向故障的判據(jù)分別為

33、

34、式中：為保護安裝處故障負序電壓；為保護安裝處故障負序電流；。

35、進一步的，所述檢測換流器負序阻抗角度與系統(tǒng)阻抗角度的偏差值，對最終負序方向元件的整定結果添加修正值，包括：

36、

37、式中：α為修正后的整定結果。

38、第二方面，本發(fā)明提供基于負序阻抗重構的負序方向元件保護系統(tǒng)，包括：

39、換流器負序阻抗重構模塊，用于新能源送出線路發(fā)生故障后，通過負序阻抗重構控制策略重構換流器負序阻抗；

40、反饋調節(jié)模塊，用于對重構的換流器負序阻抗角度進行反饋調節(jié)；

41、故障方向確定模塊，用于根據(jù)故障后保護安裝處故障負序電壓和負序電流之間的相位關系確定故障方向；

42、修正輸出模塊，用于檢測換流器負序阻抗角度與系統(tǒng)阻抗角度的偏差值，對最終負序方向元件的整定結果添加修正值。

43、進一步的，所述新能源送出線路發(fā)生故障后，通過負序阻抗重構控制策略重構換流器負序阻抗，包括：

44、當新能源送出線路發(fā)生故障后，采用抑制負序電流控制策略，逆變方向為電流正方向，換流器在負序旋轉坐標系下的動態(tài)方程為

45、

46、式中：表示換流器輸出負序電壓；lf和rf分別為濾波電路等效電抗和等效電阻；ω為角頻率；

47、引入虛擬負序阻抗，對負序電流參考值進行修改，使其角度與負序電壓的角度差為系統(tǒng)角度；

48、則列寫動態(tài)方程，取穩(wěn)態(tài)后的情況，有

49、

50、式中：lv和rv分別為虛擬電感和電阻，i-為負序電流，u-為并網(wǎng)點負序電壓，e-為虛擬負序內(nèi)電勢；

51、取虛擬負序內(nèi)電勢負序電流參考值由系統(tǒng)負序實測計算得到：

52、

53、式中：r＝rv+rf；x＝ω(lv+lf)；根據(jù)設定的總負序阻抗得到負序電流參考值。

54、第三方面，本發(fā)明提供一種計算機設備，包括存儲器、處理器以及存儲在所述存儲器中并可在所述處理器上運行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)所述基于負序阻抗重構的負序方向元件保護方法的步驟。

55、第四方面，本發(fā)明提供一種計算機可讀存儲介質，所述計算機可讀存儲介質存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)基于負序阻抗重構的負序方向元件保護方法的步驟。

56、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明有以下技術效果：

57、本發(fā)明所提出的基于負序阻抗重構控制策略的負序方向元件保護方法克服了因換流器負序阻抗受控導致的負序方向元件不適應性問題，并對故障類型、過渡電阻和噪聲均有一定的適應性。

58、本文所提附加控制策略，面向交流線路的序分量方向元件，以新能源匯集送出柔性直流線路的換流器為對象，針對換流器負序等效阻抗受換流器控制目標和負序控制方案影響等問題，重新構建了vsc在故障分量網(wǎng)絡下的阻抗特性，該附加控制策略可以有效控制換流器故障分量網(wǎng)絡中的阻抗相角，使換流器負序阻抗趨近于同步機特性，實現(xiàn)對序分量方向元件的故障辨識能力的支撐。