风电厂集电线路及箱变的综合保护系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种风电厂集电线路及箱变的综合保护系统及方法，设置并网保护装置安装在集电线路并网点，采集并网点三相电流和三相电压；设置变压器侧保护装置采集所在变压器高压侧三相电流、低压侧三相电流，并判断对应变压器是否存在故障；将所在变压器高压侧三相电流发送给通讯主机；并网保护装置计算各个变压器高压侧三相电流的总和与并网点三相电流的差值，判断是否存在故障。本发明专利技术解决了集电线路和箱式变压器的保护定值整定困难问题，有效避免越级跳闸问题，兼顾继电保护的选择性，速动性和灵敏性。可以安全快速的切除故障点，避免事故扩大化，保证正常线路的发电设施能够继续发电，提高发电企业的收益。提高发电企业的收益。提高发电企业的收益。

【技术实现步骤摘要】
风电厂集电线路及箱变的综合保护系统及方法


[0001]本专利技术涉及电力保护
，尤其涉及一种风电厂集电线路及箱变的综合保护系统及方法。

技术介绍

[0002]随着风力发电容量的不断扩大，输电网络故障特征与常规输电线路有很大的不同，其特殊的故障特征导致继保装置无法按照传统的定值整定方法进行计算，同时也无法满足继电保护的选择性，速动性和灵敏性。在发电过程中，风力发电机的电能通过塔筒的逆变器转换为50Hz与电网同频电压，然后经过箱式变电站(以下简称箱变)进行升压到10kV或者35kV后连接到集电线路。由于风电的随机波动性以及故障时电流方向也会改变，因此发电系统故障特性与传统电源存在显著差异。然而现有集电线路电流保护一般沿用传统的电网继电保护的整定与配置原则，但是无法满足继电保护的速动性，选择性和灵敏性要求。
[0003]目前，集电线路按照传统的继电保护方案使用三段过流保护，但定值整定困难，针对区内和区外故障无法满足选择性，速动性和灵敏性。另一种现有方法采用带延时的电流整定原则配置熔断器的方案，但无法满足速动性要求，同时存在越级跳闸问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种风电厂集电线路及箱变的综合保护系统及方法，解决了集电线路和箱式变压器的保护定值整定困难问题，有效避免越级跳闸问题，并兼顾继电保护的选择性，速动性和灵敏性。
[0005]为达到上述目的，本专利技术提供了一种风电厂集电线路及箱变的综合保护系统，包括并网点保护装置和多个变压器侧保护装置；<br/>[0006]所述并网点保护装置安装在集电线路并网点，采集并网点三相电流i
Z
和三相电压u
Z
；
[0007]所述变压器侧保护装置采集所在变压器高压侧三相电流i
H
、低压侧三相电流i
L
，并判断对应变压器是否存在故障；将所在变压器高压侧三相电流i
H
发送给通讯主机；
[0008]所述并网点保护装置计算各个变压器高压侧三相电流的总和与并网点三相电流i
Z
的差值，判断是否存在故障。
[0009]进一步地，并网点保护装置和多个变压器侧保护装置通过光纤传输网络、lora网络,5G网络或电力载波的方式进行互联。
[0010]进一步地，所述并网点保护装置作为通讯主机，通过广播方式定时发送时标信号；所述箱变侧保护装置安装在箱变侧作为从机，根据所述时标信号和与通讯主机的通讯时延调整采样时刻，与通讯主机同步采样。
[0011]进一步地，所述变压器侧保护装置计算高压侧三相电流i
H
和低压侧三相电流i
L
的差值，如果超过设定阈值则进行差动保护；跳开变压器的高压侧、低压侧断路器，向所述并网点保护装置发送跳闸闭锁命令，所述并网点保护装置接收跳闸闭锁命令后，闭锁本侧保
护延时启动，等待箱变侧保护装置跳闸隔离故障，如果延时超时故障没有消失，则启动本侧跳闸保护，跳开并网点断路器。
[0012]进一步地，每个变压器还设置低压侧过流保护装置,判断低压侧三相电流i
L
是否超过相应阈值，如果超过，则跳开所在变压器低压侧断路器。
[0013]进一步地，所述变压器侧保护装置采集变压器的高压侧、低压侧断路器开关量信号并发送给所述并网点保护装置，所述并网点保护装置判断对应断路器的状态，如果未正确跳开，则跳开并网点断路器，并对从机发送远跳指令，所有从机跳开高压侧断路器。
[0014]进一步地，所述变压器侧保护装置采集低压侧三相电压u
C
和低压侧三相电流i
C
，并计算功率，定时发送到通讯主机；低压侧三相电流的i
C
采样精度高于高压侧三相电流i
H
、低压侧三相电流i
L
。
[0015]进一步地，变电站自动化监控系统通过网线或串口连接到主机，读取从机和通讯主机采集的数据。
[0016]进一步地，所述并网点保护装置计算各个变压器高压侧三相电流的总和与并网点三相电流i
Z
的差值，如果超过设定阈值，则跳开并网点断路器，并对从机发送远跳指令，从机跳开高压侧断路器。
[0017]本专利技术另一方面提供一种使用所述的额风电厂集电线路及箱变的综合保护系统的综合保护方法，包括：
[0018]所述并网点保护装置作为通讯主机，通过广播方式定时发送时标信号；所述箱变侧保护装置安装在箱变侧作为从机，根据所述时标信号和与通讯主机的通讯时延调整采样时刻，与通讯主机同步采样。
[0019]所述变压器侧保护装置计算高压侧三相电流i
H
和低压侧三相电流i
L
的差值，如果超过设定阈值则进行差动保护；跳开变压器的高压侧、低压侧断路器，向所述并网点保护装置发送跳闸闭锁命令，所述并网点保护装置接收跳闸闭锁命令后，闭锁本侧跳闸保护，等待箱变侧保护装置跳闸隔离故障，如果延时超时故障仍没有消失，则启动本侧跳闸保护。
[0020]每个变压器还设置低压侧过流保护装置,判断低压侧三相电流i
L
是否超过相应阈值，如果超过，则跳开所在变压器低压侧断路器；
[0021]所述并网点保护装置计算各个变压器高压侧三相电流的总和与并网点三相电流i
Z
的差值，如果超过设定阈值，则跳开并网点断路器，并对从机发送远跳指令，从机跳开高压侧断路器。
[0022]本专利技术的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
[0023](1)本专利技术解决了集电线路和箱式变压器的保护定值整定困难问题，有效避免越级跳闸问题，兼顾继电保护的选择性，速动性和灵敏性。可以安全快速的切除故障点，避免事故扩大化，保证正常线路的发电设施能够继续发电，提高发电企业的收益。
[0024](2)本专利技术集电线路和箱式变压器作为一个整体进行保护，其中集电线路的故障电流由所有保护装置采集的电流矢量值进行合成计算，进而判断出故障是否在集电线路。箱变内部故障电流由单台装置采集的变压器高低压侧电流计算，进而判断出故障是否存在。
[0025](3)对于区外故障，集电线路差动和变压器差动均不会启动，逆变器至箱变低压侧部分故障通过装置的过流保护进行跳闸隔离。
[0026](4)除具有保护功能，还可以采集箱变的测量电流电压，计算出发电功率和电能信息，通过任意装置的通信口上传遥测遥信信息到上级监控平台。
附图说明
[0027]图1是保护系统结构示意图；
[0028]图2保护系统故障示意图。
具体实施方式
[0029]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术的概念。
[0030]在风场的集电线路上存在多个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风电厂集电线路及箱变的综合保护系统，其特征在于，包括并网点保护装置和多个变压器侧保护装置；所述并网点保护装置安装在集电线路并网点，采集并网点三相电流i
Z
和三相电压u
Z
；所述变压器侧保护装置采集所在变压器高压侧三相电流i
H
、低压侧三相电流i
L
，并判断对应变压器是否存在故障；将所在变压器高压侧三相电流i
H
发送给通讯主机；所述并网点保护装置计算各个变压器高压侧三相电流的总和与并网点三相电流i
Z
的差值，判断是否存在故障。2.根据权利要求1所述的风电厂集电线路及箱变的综合保护系统，其特征在于，并网点保护装置和多个变压器侧保护装置通过光纤传输网络、lora网络,5G网络或电力载波的方式进行互联。3.根据权利要求1或2所述的风电厂集电线路及箱变的综合保护系统，其特征在于，所述并网点保护装置作为通讯主机，通过广播方式定时发送时标信号；所述箱变侧保护装置安装在箱变侧作为从机，根据所述时标信号和与通讯主机的通讯时延调整采样时刻，与通讯主机同步采样。4.根据权利要求3所述的风电厂集电线路及箱变的综合保护系统，其特征在于，所述变压器侧保护装置计算高压侧三相电流i
H
和低压侧三相电流i
L
的差值，如果超过设定阈值则进行差动保护；跳开变压器的高压侧、低压侧断路器，向所述并网点保护装置发送跳闸闭锁命令，所述并网点保护装置接收跳闸闭锁命令后，闭锁本侧保护延时启动，等待箱变侧保护装置跳闸隔离故障，如果延时超时故障没有消失，则启动本侧跳闸保护，跳开并网点断路器。5.根据权利要求4所述的风电厂集电线路及箱变的综合保护系统，其特征在于，每个变压器还设置低压侧过流保护装置,判断低压侧三相电流i
L
是否超过相应阈值，如果超过，则跳开所在变压器低压侧断路器。6.根据权利要求5所述的风电厂集电线路及箱变的综合保护系统，其特征在于，所述变压器侧保护装置采集变压器的高压侧、低压侧断路器开关量信号并发送给所述并网点保护装置，所述并网点保护装置判断对应断路器的状...

【专利技术属性】
技术研发人员：王虎森，李广华，马运亮，吴战伟，杨云鹏，韦祥远，夏路甲，张俊岭，陈春宇，汪俊静，许垚，李琳，李一鏊，
申请(专利权)人：许继电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：