[发明专利]一种储能电站多端汇流变压器保护方法

说明书

本发明公开了一种储能电站多端汇流变压器保护方法，储能电站汇流变压器具有多端和双向潮流的特点，针对其继电保护需要，本发明提出了一种储能站多端汇流变压器的保护方法，包括：（1）一种具有滞环制动特性的全电流差动保护方法；（2）针对多端汇流变压器低压侧各换流器支路的带电流闭锁的不完全电流差动保护方法。该方法能够有效应对储能单元环中汇流变压器以及汇流变压器低压侧各换流器支路可能出现的故障，使得在发生上述故障时，能够有选择性地跳开故障部分，保证非故障部分的正常运行。同时，该配置方法可减少不必要的电压互感器设置，电流互感器选型方便，保护系统接线简单，可有效降低储能电站的建设与运行成本。

技术领域

本发明涉及一种储能电站多端汇流变压器保护方法，属于电力系统继电保护领域。

背景技术

自十九世纪的“第二次工业革命”以来，人类进入了电气时代。电力在终端能源消费中的占比随着时间的推移不断提高，根据《世界能源发展报告(2019)》，到2050年中国电力在终端能源消费中的占比将从当前的21％增长到47％。

与此同时，伴随着环保的压力，以及为实现中国对世界作出的关于中国努力使本国碳排放在2030年达到峰值、到2060年达到碳中和的承诺，中国国内新能源发电的比例也在不断提高。以陆上风电装机容量为例，预计到2050年中国陆上风电装机容量将从2030年的4.5亿kW增长到10.2亿kW。

然而，不同于传统能源发电的稳定性和可靠性，新能源发电具有随机性和不可控性，新能源发电的并网对电力系统的正常运行和供电质量的保证带来了极大的挑战。

而储能技术作为能平滑新能源发电出力，且能满足电网“削峰填谷”、调频、黑启动等应用需求的重要技术，目前在全国各地都得到了广泛的应用。2011年，张北国家风光储输示范工程14MW和深圳宝清储能电站10MW储能建成投运。截至2018年12月底，全国投运电化学储能项目累计装机达到了1011.5MW，年增长率159％。随着大规模储能电站的大量投建与运行，原有储能电站的继电保护存在着一定的不足，不能够满足现有需求，不能保证继电保护在发生故障时有选择性地切除故障，使得储能电站不能够实现平滑新能源发电出力，满足电网的“削峰填谷”、调频、黑启动等需求的目标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种储能电站多端汇流变压器保护方法，使得储能电站能够实现平滑新能源发电出力。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

本发明提供了一种储能电站多端汇流变压器保护方法，其特征在于，包括：主保护方法；所述主保护方法包括具有滞环制动特性的全电流差动保护方法和带电流闭锁的不完全电流差动保护方法；所述具有滞环制动特性的全电流差动保护方法用于避免由充放电模式变换带来的变压器差动保护的频繁启动。

进一步的，所述具有滞环制动特性的全电流差动保护方法包括：在低电流采样时，正方向和反方向采用不同的制动特性，但正方向和反方向具有一定的对称性；所述正方向为充电状态，所述反方向为放电状态；且当储能电站在充电和放电两个状态间的转换时，参考方向是连续的，即方向上的变化是相对的，而不是绝对的。

进一步的，所述带电流闭锁的不完全电流差动保护方法包括在四个低压侧装设断路器，且设置闭锁电流值为换流器最大电流值，并在四个低压侧装设电流互感器与相应的差动保护。

进一步的，所述带电流闭锁的不完全电流差动保护方法还包括：

当正常运行时，汇流变压器低压侧的四个换流器电流方向相同、大小相等，相应的差动电流值为零，保护不动作；当区内发生短路故障时，采用换流器最大电流为差动定值；如果流过汇流变压器低压侧电流互感器的电流小于等于换流器的最大额定电流，则保护闭锁，不会跳闸。

进一步的，所述带电流闭锁的不完全电流差动保护方法还包括：设置换流器的最大电流为1.5倍额定电流。