一种新能源场站主变压器纵联差动保护的方法技术

本发明专利技术公开了一种新能源场站主变压器纵联差动保护的方法，首先通过新能源场站高压侧、低压侧的电流互感器TAs、TAr采集流过变压器高低压侧的电流i

【技术实现步骤摘要】
一种新能源场站主变压器纵联差动保护的方法


[0001]本专利技术涉及新能源电源保护
，尤其涉及一种新能源场站主变压器纵联差动保护的方法。

技术介绍

[0002]近年来，可再生能源的年均装机量大幅度提升，装机规模进一步扩大，随着大规模的新能源通过电力电子装置接入电网，由于故障穿越控制策略的影响，导致新能源场站的短路故障特性与同步电源存在较大区别，如逆变型电源的等效正负序突变量阻抗不再相等、光伏场站短路电流受限、电源相角畸变、波形非线性较强等，且光伏电源接入弱同步系统发生短路故障时，传统变压器差动保护由于灵敏性下降存在拒动的风险。
[0003]现有技术仍大部分采用传统的比率制动式的纵联差动保护原理，但由于新能源的大比例接入使得短路电流呈现非工频特性，从而基于工频量的纵联差动保护原理的适用性存在问题，还有一部分采用余弦相似度的新技术，但由于其原理本身存在一定的缺陷，导致在新能源电源0出力的情况下保护性能下降，甚至不能正确动作的风险。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种新能源场站主变压器纵联差动保护的方法，该方法具有良好的动作特性，能够有效地区分区内、区外故障，适用于新能源场站出力较弱的场景，具有良好的适应性。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0006]一种新能源场站主变压器纵联差动保护的方法，所述方法包括：
[0007]步骤1、首先通过新能源场站高压侧、低压侧的电流互感器TAs、TAr采集流过变压器高低压侧的电流i
s
、i
r
；
[0008]步骤2、根据所采集的流过变压器高低压侧的电流i
s
、i
r
，计算10ms窗长内的余切相似度值；
[0009]步骤3、将步骤2所得到的余切相似度值与设定的保护动作判据0.9相比较，判定是发生区内故障还是区外故障；
[0010]步骤4、若步骤3判定为区外故障，则保护复归不动作；若判定为区内故障，则保护动作于跳闸，并切断故障线路。
[0011]由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，上述方法具有良好的动作特性，能够有效地区分区内、区外故障，适用于新能源场站出力较弱的场景，具有良好的适应性。
附图说明
[0012]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他
附图。
[0013]图1为本专利技术实施例提供的新能源场站主变压器纵联差动保护的方法流程示意图；
[0014]图2为本专利技术实施例所述新能源并网型线路拓扑结构示意图；
[0015]图3为本专利技术所举实例不同位置发生不同短路故障时余切相似度计算值对比示意图；
[0016]图4为本专利技术实施例以K1点处故障后10ms的A相余弦相似度与余切相似度随时间变化曲线图；
[0017]图5为本专利技术实施例新能源出力为0时，发生区内前端三相接地短路时余切相似度计算值随时间变化的曲线图。
具体实施方式
[0018]下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，这并不构成对本专利技术的限制。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。
[0019]下面将结合附图对本专利技术实施例作进一步地详细描述。本专利技术实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本专利技术实施例中未注明具体条件者，按照本领域常规条件或制造商建议的条件进行。本专利技术实施例中所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0020]如图1所示为本专利技术实施例提供的新能源场站主变压器纵联差动保护的方法流程示意图，所述方法包括：
[0021]步骤1、首先通过新能源场站高压侧、低压侧的电流互感器TAs、TAr采集流过变压器高低压侧的电流i
s
、i
r
；
[0022]在该步骤中，由于变压器变比的存在，使得两侧电流存在一个变压器变比倍数的差值，因此需将低压侧电流互感器TAr所测电流值除以变压器变比k，k＝235/35；
[0023]如图2所示为本专利技术实施例所述新能源并网型线路拓扑结构示意图，由于线路所取正方向为母线流向线路，因此在图2所示线路拓扑图中，低压侧电流的正方向为由场站侧M流向主变低压侧，高压侧电流的正方向为由系统侧N流向主变高压侧。
[0024]在正常运行或发生区外故障时，电流互感器TAs、TAr所检测到的电流经过转换后应该大小相等，方向相反；当发生区内故障时，二者存在较大差异；
[0025]其中，电流互感器的检测频率为2kHZ。
[0026]步骤2、根据所采集的流过变压器高低压侧的电流i
s
、i
r
，计算10ms窗长内的余切相似度值；
[0027]在该步骤中，电流互感器的检测频率为2kHZ，共20组电流数据，所采用的余切相似度计算公式如下：
[0028][0029]式中，向量x＝{x1,x2,
…
xn}为电流互感器TAr的采样值i
r
；向量y＝{y1,y2,
…
yn}为电流互感器TAs的采样值i
s
；n为采样点数；cot(x,y)为两高维向量的余切夹角值，即余切相似度值；x
′
i
为i
r
在不同时刻的采样值；y
′
i
为i
s
在不同时刻的采样值；k为|x
′
i
‑
y
′
i
|≠0的个数，当k＝0，表明x和y完全相似，余切相似度值为1；当k≠0，说明x和y存在差异，则计算各维度差值的平均值，得到相应的余切相似度值；
[0030]具体来说，当且仅当都有|x
′
i
‑
y
′
i
|＝0，即k＝0时，有cot(x,y)＝1，表征数据x和y完全相似；当且仅当有cot(x,y)＝0,表征数据x和y完全不相似；当有cot(x,y)∈(0,1)。
[0031]具体实现中，本实施例所采用的余切相似度是一种基于数据差异均值来比较数据相似程度的计算方法，与余弦相似度相比，余切相似度是通过计算数据相量的夹角余弦来表征两者的相似程度。夹角越大则余弦值越小，表示两者的相似程度越低，而余弦相似度的实质是两个向量单位化后的乘积，消除了数据模长的影响只关注数据相量的方向，导致余弦相似度对数据模长不敏感，而本实施例所采用的余切相似度能够应对数据向量方向相同模长相异的特殊情况。
[0032]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新能源场站主变压器纵联差动保护的方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1、首先通过新能源场站高压侧、低压侧的电流互感器TAs、TAr采集流过变压器高低压侧的电流i
s
、i
r
；步骤2、根据所采集的流过变压器高低压侧的电流i
s
、i
r
，计算10ms窗长内的余切相似度值；步骤3、将步骤2所得到的余切相似度值与设定的保护动作判据0.9相比较，判定是发生区内故障还是区外故障；步骤4、若步骤3判定为区外故障，则保护复归不动作；若判定为区内故障，则保护动作于跳闸，并切断故障线路。2.根据权利要求1所述新能源场站主变压器纵联差动保护的方法，其特征在于，在步骤1中，由于变压器变比的存在，使得两侧电流存在一个变压器变比倍数的差值，因此需将低压侧电流互感器TAr所测电流值除以变压器变比k，k＝235/35；在正常运行或发生区外故障时，电流互感器TAs、TAr所检测到的电流经过转换后应该大小相等，方向相反；当发生区内故障时，二者存在差异；其中，电流互感器的检测频率为2kHZ。3.根据权利要求1所述新能源场站主变压器纵联差动保护的方法，其特征在于，在步骤2中，电流互感器的检测频率为2kHZ，共20组电流数据，所采用的余切相似度计算公式如下：式中，向量x＝{x1，x2，
…
xn}为电流互感器TAr的采样值i
r
；向量y＝{y1，y2，
…
yn}为电流互感器TAs的采样值i
s
；n为采样点数；cot(x，y)为两高维向量的余切夹角值，即余切相似度值；x
′
i
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张浩，李仲青，刘素梅，王聪博，王泽彭，窦雪薇，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：发明
国别省市：