一种计及对地电容的逆变型电站单相接地故障保护方法技术

本发明专利技术公开了一种计及对地电容的逆变型电站单相接地故障保护方法，基于故障逆变型电源电流正序分量计算故障节点短路电流正序分量；基于故障节点短路电流正序分量计算故障逆变型电源电压正序分量；基于故障逆变型电源电压正序分量计算新的故障逆变型电源电流正序分量，循环迭代，直至相邻两次故障逆变型电源电流正序分量差值满足精度要求，再计算故障节点短路电流分量及各节点电压分量，进而实现故障保护。故障节点短路电流分量由故障节点自阻抗决定，故障节点自阻抗与汇集系统内电缆线路对地电容的总和负相关。本发明专利技术在考虑逆变型电源非线性特性的同时，计及了汇集系统对地电容对于零序网络的影响，能够准确计算故障节点短路电流。路电流。路电流。

【技术实现步骤摘要】
一种计及对地电容的逆变型电站单相接地故障保护方法


[0001]本专利技术涉及电网继电保护
，特别的涉及一种计及对地电容的逆变型电站单相接地故障保护方法。

技术介绍

[0002]大力发展清洁能源是解决传统化石能源短缺和环境问题日益严重的必然选择，近年来，以太阳能光伏电源、永磁直驱风电机组、燃气轮机电源和燃料电池发电系统为代表的逆变型电源得到了大力的发展，逆变型电源的非线性特性导致传统的故障分析方法不再适用。
[0003]为了有效地降低单相接地故障时的过电压水平，大型逆变型场站已广泛采用中性点经电阻接地的运行方式。由于站内大量敷设电缆线路，导致汇集系统的对地容抗较小，现有的故障分析方法忽略了对地容抗和逆变型电源对零序电流的影响，当中性点电阻的阻值增大到电阻支路阻抗与对地电容支路的容抗可比时，若不考虑对地电容，会给短路电流的计算带来较大的误差，导致保护整定计算失当，并最终引起继电保护的错误动作。
[0004]综上所述，如何准确计算短路电流，进而保证继电保护整定和配置的准确，成为了本领域技术人员急需解决的问题。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题是：如何准确计算短路电流，进而保证继电保护整定和配置的准确。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：
[0007]一种计及对地电容的逆变型电站单相接地故障保护方法，包括：
[0008]S1、获取逆变型电源未故障时的正序电流值，将逆变型电源未故障时的正序电流值设为k＝0时故障逆变型电源电流正序分量，初始化迭代次数k，使k＝1；
[0009]S2、基于第k
‑
1次迭代时故障逆变型电源电流正序分量计算第k次迭代时故障节点短路电流正序分量；
[0010]S3、基于第k次迭代时故障节点短路电流正序分量计算第k次迭代时故障逆变型电源电压正序分量；
[0011]S4、基于第k次迭代时故障逆变型电源电压正序分量计算第k次迭代时故障逆变型电源电流正序分量；
[0012]S5、若第k
‑
1次迭代时故障逆变型电源电流正序分量与第k次迭代时故障逆变型电源电流正序分量差值大于或等于预设阈值，则使迭代次数k的值加1，返回执行步骤S2；否则，执行步骤S6；
[0013]S6、基于第k次迭代时故障逆变型电源电流正序分量计算故障节点短路电流分量及各节点电压分量，故障节点短路电流分量基于故障节点自阻抗计算，故障节点自阻抗与逆变型电站中汇集系统内所有电缆线路对地电容的总和负相关；
[0014]S7、基于故障节点短路电流分量及各节点电压分量实现继电保护，继电保护包括零序电流保护、纵联零序电流差动保护或零序电压电流保护。
[0015]优选地，步骤S2中，第k次迭代时故障节点短路电流正序分量按下式计算：
[0016][0017]式中，为第k次迭代时系统电源在故障节点产生的电压正常分量，为第k次迭代时故障分量网络中所有逆变型电源接入节点的集合，和分别为第k次迭代时故障节点的正序自阻抗、负序自阻抗和零序自阻抗，为第k次迭代时的过渡阻抗，为第k次迭代时故障节点与故障分量网络中第j个逆变型电源接入节点的正序阻抗，为第k次迭代时第j个逆变型电源电流正序分量。
[0018]优选地，第k次迭代时故障节点的零序自阻抗R
g
为中性点电阻接地回路阻抗，C
0∑
为汇集系统内所有电缆线路对地电容的总和。
[0019]优选地，故障逆变型电源为接入逆变型电站的第i个逆变型电源，步骤S3中，第k次迭代时故障逆变型电源电压正序分量
[0020][0021]式中，为第k次迭代时系统电源在节点i产生的电压正常分量。
[0022]优选地，步骤S4中，第k次迭代时故障逆变型电源电流正序分量
[0023][0024]式中，和均为中间参数，均为中间参数，和分别为第k次迭代时故障逆变型电源对应的有功参考功率和无功参考功率，为节点i的逆变电源机端正序电压。
[0025]优选地，故障节点短路电流分量包括和按下式计算
[0026][0027]优选地，为进一步优化上述技术方案，故障网络中任一节点i的电压分量按下式计算
[0028][0029]其中，分别为节点i的电压分量，和为节点i和故障节点f之间的正负零的互阻抗，G
PV
为故障分量网络中所有逆变电源接入的节点集合，U
i
‑
S(0)
为系统电源在节点i产生的电压正常分量，为节点i和节点j之间的互阻抗。
[0030]综上所述，本专利技术具有以下优点：
[0031]本专利技术在考虑逆变型电源非线性特性的同时，计及了汇集系统对地电容对于零序网络的影响，能够准确计算故障节点短路电流，为继电保护整定和配置的准确性提供了有力保障。
附图说明
[0032]图1为本专利技术公开的一种计及对地电容的逆变型电站单相接地故障保护方法的流程图；
[0033]图2为一逆变型电站的通用拓扑结构示意图；
[0034]图3至图5为图2中K、K'和K”点发生故障时的故障零序等效网络示意图；
[0035]图6为另一逆变型电站的拓扑结构示意图；
[0036]图7为图6中K点发生单相接地故障时的故障零序等效网络示意图。
具体实施方式
[0037]下面结合实施例对本专利技术作进一步的详细说明。
[0038]如图1所述，本专利技术公开了一种计及对地电容的逆变型电站单相接地故障保护方法，包括：
[0039]S1、获取逆变型电源未故障时的正序电流值，将逆变型电源未故障时的正序电流值设为k＝0时故障逆变型电源电流正序分量，初始化迭代次数k，使k＝1；
[0040]本专利技术中，发生故障时，逆变型电源可等效为压控电流源，逆变型电源未故障时的正序电流值即是压控电流源输出的故障前电流。
[0041]S2、基于第k
‑
1次迭代时故障逆变型电源电流正序分量计算第k次迭代时故障节点短路电流正序分量；
[0042]S3、基于第k次迭代时故障节点短路电流正序分量计算第k次迭代时故障逆变型电源电压正序分量；
[0043]S4、基于第k次迭代时故障逆变型电源电压正序分量计算第k次迭代时故障逆变型电源电流正序分量；
[0044]S5、若第k
‑
1次迭代时故障逆变型电源电流正序分量与第k次迭代时故障逆变型电源电流正序分量差值大于或等于预设阈值，则使迭代次数k的值加1，返回执行步骤S2；否则，执行步骤S6；
[0045]本专利技术中，若则结束迭代，ε即为预设阈值，优选取值为ε＝10
‑5pu。
[0046]S6、基于第k次迭代时故障逆变型电源电流正序分量计算故障节点短路电流分量及各节点电压分量，故障节点短路电流分量基于故障节点自阻抗计算，故障节点自阻抗与逆变型电站中汇集系统内所有电缆线路对地电容的总和负本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种计及对地电容的逆变型电站单相接地故障保护方法，其特征在于，包括：S1、获取逆变型电源未故障时的正序电流值，将逆变型电源未故障时的正序电流值设为k＝0时故障逆变型电源电流正序分量，初始化迭代次数k，使k＝1；S2、基于第k
‑
1次迭代时故障逆变型电源电流正序分量计算第k次迭代时故障节点短路电流正序分量；S3、基于第k次迭代时故障节点短路电流正序分量计算第k次迭代时故障逆变型电源电压正序分量；S4、基于第k次迭代时故障逆变型电源电压正序分量计算第k次迭代时故障逆变型电源电流正序分量；S5、若第k
‑
1次迭代时故障逆变型电源电流正序分量与第k次迭代时故障逆变型电源电流正序分量差值大于或等于预设阈值，则使迭代次数k的值加1，返回执行步骤S2；否则，执行步骤S6；S6、基于第k次迭代时故障逆变型电源电流正序分量计算故障节点短路电流分量及各节点电压分量，故障节点短路电流分量基于故障节点自阻抗计算，故障节点自阻抗与逆变型电站中汇集系统内所有电缆线路对地电容的总和负相关；S7、基于故障节点短路电流分量及各节点电压分量实现继电保护，继电保护包括零序电流保护、纵联零序电流差动保护或零序电压电流保护。2.如权利要求1所述的计及对地电容的逆变型电站单相接地故障保护方法，其特征在于，步骤S2中，第k次迭代时故障节点短路电流正序分量按下式计算：式中，为第k次迭代时系统电源在故障节点产生的电压正常分量，为第k次迭代时故障分量网络中所有逆变型电源接入节点的集合，和分别为第k次迭代时故障节点的正序自阻抗、负序自阻抗和零序自阻抗，为第k次迭代时的过渡阻抗，为第k次迭代时故障节点与...

【专利技术属性】
技术研发人员：何潜，李政，卢继平，穆子龙，陈力，张志，仇向东，何江，何荷，
申请(专利权)人：重庆大学北京中恒博瑞数字电力科技有限公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：