一种处理抽水蓄能机组并网三相不平衡故障的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种处理抽水蓄能机组并网三相不平衡故障的方法及系统，包括：控制抽水蓄能机组装置和电力系统装置满足并网条件，并控制三相同期开关模块闭合，以将所述抽水蓄能机组接入所述并网系统；调节三相不平衡故障发生装置，以发生三相不平衡故障；当检测到故障电流大于等于预设的抽水蓄能机组物理模拟装置的保护阈值，并且持续时间大于等于预设的持续时间阈值时，启动三相不平衡故障保护。本发明专利技术能够模拟三相不平衡故障，并进行相应的动作保护，提高了解决抽水蓄能机组故障的能力；能够为开展抽水蓄能机组的保护装置的运行特性的试验验证、抽水蓄能机组继电保护装置的检测提供有力理论指导和技术支撑。

A Method and System for Dealing with Three-Phase Unbalanced Fault of Pumped Storage Unit Connected to Grid

【技术实现步骤摘要】
一种处理抽水蓄能机组并网三相不平衡故障的方法及系统
本专利技术涉及电力系统故障研究
，并且更具体地，涉及一种处理抽水蓄能机组并网三相不平衡故障的方法及系统。
技术介绍
抽水蓄能电站是一种启动快、双相负荷跟踪迅速和快速反应的特殊电源，它既是一个电站又是一个电网管理工具，具有发电、储能、调峰、调频、调相、事故备用、黑启动等诸多功能，给电力系统带来巨大的经济效益和动态效益。抽水蓄能电站在负荷低谷时吸收系统富裕电能，在负荷高峰时向系统送电，与系统中的水电、火电和核电配合运行，可减少汛期水电弃水和火电机组开停次数，使高效火电、核电机组平稳运行，减少其低出力运行时的高燃料耗费和机组启停费用，并延长火电和核电机组的运行寿命。随着分布式电源的广泛应用，以及大容量跨区域联网工程的逐步增多，能够更好应对大规模负荷变化的抽水蓄能电站将会有更迅速的发展。因此，在条件允许的情况下，电力系统有必要在负荷中心附近建设一批抽水蓄能电站，以补偿和平衡系统负荷，保证电力系统的经济稳定运行。三相不平衡是指电力系统中三相电流(电压)幅值不一致，且幅值差超过了规定的范围。导致三相不平衡的原因有三相元器件、线路参数或者负荷的不对称等，而且由于负荷具有很大的不确定性，因此，接在供电点的抽水蓄能机组在并网时，极容易出现三相不平衡故障，影响系统的安全稳定运行。三相不平衡故障会引起电机转矩的不稳定，可能由此引起事故扩大，破坏系统的稳定运行，而且三相不平衡故障严重时可能导致电机绝缘的击穿。通常发生一相或两相不平衡故障，由此产生负序电流，威胁发电机的安全。
技术实现思路
本专利技术提出一种处理抽水蓄能机组并网三相不平衡故障的方法及系统，以解决如何排除三相不平衡故障的问题。为了解决上述问题，根据本专利技术的一个方面，提供了一种处理抽水蓄能机组并网三相不平衡故障的方法，其特征在于，所述方法的实现基于并网系统，所述并网系统包括：一次连接的抽水蓄能机组装置、三相不平衡故障发生装置和电力系统装置；所述方法包括：控制抽水蓄能机组装置和电力系统装置满足并网条件，并利用三相不平衡故障发生装置的控制器控制三相同期开关模块闭合，以将所述抽水蓄能机组接入所述并网系统；调节三相不平衡故障发生装置，以使所述并网系统发生三相不平衡故障；当检测到故障电流大于等于预设的抽水蓄能机组物理模拟装置的保护阈值，并且持续时间大于等于预设的持续时间阈值时，启动三相不平衡故障保护。优选地，其中所述调节三相不平衡故障发生装置，以使得所述并网系统产生三相不平衡故障，包括：利用所述控制器调整第一串联子模块的第一可控阻抗或第二串联子模块的第二可控阻抗，以使得所述并网系统发生单相不平衡故障；或利用控制器调整第一串联子模块的第一可控阻抗和第二串联子模块的第二可控阻抗，以使得所述并网系统发生双相不平衡故障；其中，所述三相不平衡故障发生装置包括：所述控制器和三相同期开关模块，所述三相同期开关模块包括：第一串联子模块、第二串联子模块和第三串联子模块；其中，所述第一串联子模块还包括：与所述第一可控阻抗串联的第一开关；所述第二串联子模块还包括：与所述第二可控阻抗串联的第二开关；所述第三串联子模块包括：第三开关。优选地，其中所述启动三相不平衡故障保护，包括：动作于所述抽水蓄能机组装置的励磁调节设备，以实现灭磁；以及当灭磁无效后，启动所述抽蓄能机组装置出口断路器的失灵保护。优选地，其中所述抽水蓄能机组装置包括：包括同步电动机、直流发电机和励磁调节设备的抽水蓄能机组，以及升压变压器；其中，所述抽水蓄能机组和升压变压器连接，励磁调节设备安装在所述同步电动机的上方，所述直流发电机用于驱动所述同步电动机。优选地，其中所述电力系统装置包括：分别连接一线路开关的第一电流互感器、第二电流互感器、第三电流互感器、第四电流互感器和第五电流互感器，以及第一电压互感器和第二电压互感器；其中，所述第一电流互感器和第二电流互感器以及所述第三电流互感器和第四电流互感器，依次连接形成串联支路并连接在母线上；其中所述第一电流互感器和第二电流互感器的串联支路与所述第二电压互感器的一端相连接，所述第二电压互感器的另一端与所述三相不平衡故障装置的三相同期开关模块相连接；所述第一电压互感器的一端与所述抽水蓄能机组装置的升压变压器的一端相连接，另一端与所述三相同期开关模块的一端相连接；所述第五电流互感器的一端与所述第三电流互感器和第四电流互感器形成的串联支路相连接，另一端接入电源中。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种处理抽水蓄能机组并网三相不平衡故障的系统，其特征在于，所述处理抽水蓄能机组并网三相不平衡故障的系统的实现基于并网系统，所述并网系统包括：一次连接的抽水蓄能机组装置、三相不平衡故障发生装置和电力系统装置；所述处理抽水蓄能机组并网三相不平衡故障的系统包括：系统接入单元，用于控制抽水蓄能机组装置和电力系统装置满足并网条件，并利用三相不平衡故障发生装置的控制器控制三相同期开关模块闭合，以将所述抽水蓄能机组接入所述并网系统；故障发生单元，用于调节三相不平衡故障发生装置，以使所述并网系统发生三相不平衡故障；动作保护单元，用于当检测到故障电流大于等于预设的抽水蓄能机组物理模拟装置的保护阈值，并且持续时间大于等于预设的持续时间阈值时，启动三相不平衡故障保护。优选地，其中所述故障发生单元，调节三相不平衡故障发生装置，以使得所述并网系统产生三相不平衡故障，包括：利用所述控制器调整第一串联子模块的第一可控阻抗或第二串联子模块的第二可控阻抗，以使得所述并网系统发生单相不平衡故障；或利用控制器调整第一串联子模块的第一可控阻抗和第二串联子模块的第二可控阻抗，以使得所述并网系统发生双相不平衡故障；其中，所述三相不平衡故障发生装置包括：所述控制器和三相同期开关模块，所述三相同期开关模块包括：第一串联子模块、第二串联子模块和第三串联子模块；其中，所述第一串联子模块还包括：与所述第一可控阻抗串联的第一开关；所述第二串联子模块还包括：与所述第二可控阻抗串联的第二开关；所述第三串联子模块包括：第三开关。优选地，其中所述动作保护单元，抽水蓄能机组装置的三相不平衡保护模块启动动作保护，包括：动作于所述抽水蓄能机组装置的励磁调节设备，以实现灭磁；以及当灭磁无效后，启动所述抽蓄能机组装置出口断路器的失灵保护。优选地，其中所述抽水蓄能机组装置包括：包括同步电动机、直流发电机和励磁调节设备的抽水蓄能机组，以及升压变压器；其中，所述抽水蓄能机组和升压变压器连接，励磁调节设备安装在所述同步电动机的上方，所述直流发电机用于驱动所述同步电动机。优选地，其中所述电力系统装置包括：分别连接一线路开关的第一电流互感器、第二电流互感器、第三电流互感器、第四电流互感器和第五电流互感器，以及第一电压互感器和第二电压互感器；其中，所述第一电流互感器和第二电流互感器以及所述第三电流互感器和第四电流互感器，依次连接形成串联支路并连接在母线上；其中所述第一电流互感器和第二电流互感器的串联支路与所述第二电压互感器的一端相连接，所述第二电压互感器的另一端与所述三相不平衡故障装置的三相同期开关模块相连接；所述第一电压互感器的一端与所述抽水蓄能机组装置的升压变压器的一端相连接，另一端与所述三相同期开关模块的一端相连接；所述第五电流互感器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种处理抽水蓄能机组并网三相不平衡故障的方法，其特征在于，所述方法的实现基于并网系统，所述并网系统包括：一次连接的抽水蓄能机组装置、三相不平衡故障发生装置和电力系统装置；所述方法包括：控制抽水蓄能机组装置和电力系统装置满足并网条件，并利用三相不平衡故障发生装置的控制器控制三相同期开关模块闭合，以将所述抽水蓄能机组接入所述并网系统；调节三相不平衡故障发生装置，以使所述并网系统发生三相不平衡故障；当检测到故障电流大于等于预设的抽水蓄能机组物理模拟装置的保护阈值，并且持续时间大于等于预设的持续时间阈值时，启动三相不平衡故障保护。

【技术特征摘要】
1.一种处理抽水蓄能机组并网三相不平衡故障的方法，其特征在于，所述方法的实现基于并网系统，所述并网系统包括：一次连接的抽水蓄能机组装置、三相不平衡故障发生装置和电力系统装置；所述方法包括：控制抽水蓄能机组装置和电力系统装置满足并网条件，并利用三相不平衡故障发生装置的控制器控制三相同期开关模块闭合，以将所述抽水蓄能机组接入所述并网系统；调节三相不平衡故障发生装置，以使所述并网系统发生三相不平衡故障；当检测到故障电流大于等于预设的抽水蓄能机组物理模拟装置的保护阈值，并且持续时间大于等于预设的持续时间阈值时，启动三相不平衡故障保护。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调节三相不平衡故障发生装置，以使得所述并网系统产生三相不平衡故障，包括：利用所述控制器调整第一串联子模块的第一可控阻抗或第二串联子模块的第二可控阻抗，以使得所述并网系统发生单相不平衡故障；或利用控制器调整第一串联子模块的第一可控阻抗和第二串联子模块的第二可控阻抗，以使得所述并网系统发生双相不平衡故障；其中，所述三相不平衡故障发生装置包括：所述控制器和三相同期开关模块，所述三相同期开关模块包括：第一串联子模块、第二串联子模块和第三串联子模块；其中，所述第一串联子模块还包括：与所述第一可控阻抗串联的第一开关；所述第二串联子模块还包括：与所述第二可控阻抗串联的第二开关；所述第三串联子模块包括：第三开关。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述启动三相不平衡故障保护，包括：动作于所述抽水蓄能机组装置的励磁调节设备，以实现灭磁；以及当灭磁无效后，启动所述抽蓄能机组装置出口断路器的失灵保护。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述抽水蓄能机组装置包括：包括同步电动机、直流发电机和励磁调节设备的抽水蓄能机组，以及升压变压器；其中，所述抽水蓄能机组和升压变压器连接，励磁调节设备安装在所述同步电动机的上方，所述直流发电机用于驱动所述同步电动机。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电力系统装置包括：分别连接一线路开关的第一电流互感器、第二电流互感器、第三电流互感器、第四电流互感器和第五电流互感器，以及第一电压互感器和第二电压互感器；其中，所述第一电流互感器和第二电流互感器以及所述第三电流互感器和第四电流互感器，依次连接形成串联支路并连接在母线上；其中所述第一电流互感器和第二电流互感器的串联支路与所述第二电压互感器的一端相连接，所述第二电压互感器的另一端与所述三相不平衡故障装置的三相同期开关模块相连接；所述第一电压互感器的一端与所述抽水蓄能机组装置的升压变压器的一端相连接，另一端与所述三相同期开关模块的一端相连接；所述第五电流互感器的一端与所述第三电流互感器和第四电流互感器形成的串联支路相连接，另一端接入电源中。6.一种处理抽水蓄能机组并网三相不平衡故障的系统，其特征在于，所述处理抽水蓄能机组并网三相...

【专利技术属性】
技术研发人员：余越，董明会，金龙，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11