一种双馈风场送出线路保护方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种双馈风场送出线路保护方法及系统，属于继电保护技术领域，解决了现有技术中双馈风场接入的源端系统由于故障特性迥异影响送出线保护可靠性的问题。包括在送出线路故障发生后，采集双馈风场送出线路风机侧和系统侧保护安装处的电压、电流；根据采集的信息，得到送出线路系统侧的0模、2模功率计算值和功率实际值；基于送出线路风机侧和系统侧的0模、2模功率计算值和功率实际值，得到所述双馈风场送出线路风机侧和系统侧的模功率差；根据所述送出线路风机侧和系统侧的模功率差与保护动作判据，确定是否发生送出线路的区内故障；若是，则启动送出线路的保护动作。则启动送出线路的保护动作。则启动送出线路的保护动作。

【技术实现步骤摘要】
一种双馈风场送出线路保护方法及系统


[0001]本专利技术涉及继电保护
，尤其涉及一种双馈风场送出线路保护方法及系统。

技术介绍

[0002]风电直流外送技术作为解决我国风能与负荷分布不均衡问题的有效路径，发展前景广阔，其运行可靠与否将对电网的安全稳定产生重大影响。因此，如何实现风电直流外送系统可靠运行，防止出现保护误动、拒动，对于保障输电系统安全意义重大。
[0003]目前送出线路纵联保护根据所利用电气量的不同，主要分为两类：暂态量保护和工频量保护。暂态量纵联保护主要包括行波方向保护和行波差动保护，行波方向保护利用故障初始行波的极性、幅值等信息构成保护判据，速动性好，但受故障初始角、行波检测等因素影响，可靠性较差；行波差动保护基于分布参数线路模型上行波传输不变性，通过线路两端行波电流之差判断线路故障，具有超高速的动作特性，然而由于行波是电压和电流的组合电气量，因此对两侧时间同步要求较高。工频量纵联保护包括纵联方向保护、纵联距离保护和纵联差动保护，采用全周傅氏算法提取电压电流的工频量构造判据，在纯交流系统中应用广泛，性能稳定。但大规模风电经直流线路送出时，送端交流线路作为风场与换流站的连接线，其故障特性发生显著改变，产生大量非工频电流成分，尤其在Crowbar投入后，风场短路电流发生明显频率偏移，傅氏算法的准确性受到显著影响，依赖工频量的保护元件性能难以保证。
[0004]因此，现有的双馈风场接入的源端系统由于故障特性迥异影响送出线保护可靠性。

技术实现思路

[0005]鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种双馈风场送出线路保护方法及系统，用以解决现有双馈风场接入的源端系统由于故障特性迥异影响送出线保护可靠性的问题。
[0006]一方面，本专利技术实施例提供了一种双馈风场送出线路保护方法，包括以下步骤：
[0007]在送出线路故障发生后，采集双馈风场送出线路风机侧和系统侧保护安装处的电压、电流；
[0008]根据采集的送出线路风机侧电压，得到送出线路风机侧电流的正序、负序、0序分量，进而得到双馈风场送出线路风机侧的0模、2模功率计算值；根据送出线路系统侧的电压、电流的0模、2模分量，得到送出线路系统侧的0模、2模功率计算值；
[0009]根据双馈风场送出线路风机侧和系统侧保护安装处电压、电流的0模分量和2模分量，得到送出线路风机侧和系统侧的0模、2模功率实际值；
[0010]基于送出线路风机侧和系统侧的0模、2模功率计算值和功率实际值，得到所述双馈风场送出线路风机侧和系统侧的模功率差；
[0011]根据所述送出线路风机侧和系统侧的模功率差与保护动作判据，确定是否发生送出线路的区内故障；若是，则启动送出线路的保护动作。
[0012]进一步地，通过执行以下步骤得到双馈风场送出线路风机侧和系统侧的模功率差：
[0013]根据每一采样点的双馈风场送出线路风机侧和系统侧保护安装处电压、电流的0模分量和2模分量，得到相应采样点的送出线路风机侧和系统侧的0模、2模功率实际值；
[0014]根据每一采样点的风机侧的电压，得到送出线路风机侧电流的正序、负序、0序分量，进而得到相应采样点送出线路风机侧0模、2模电流；基于每一采样点的送出线路风机侧0模、2模电流，得到相应采样点的双馈风场送出线路风机侧的0模、2模功率计算值；
[0015]根据每一采样点的系统侧电压、电流的0模、2模分量，得到相应采样点的送出线路系统侧的0模、2模功率计算值；
[0016]基于所有采样点的送出线路风机侧和系统侧的0模、2模功率实际值和功率计算值，得到所述双馈风场送出线路风机侧和系统侧的模功率差。
[0017]进一步地，以故障发生时刻为初始时刻，T为采样间隔，则第h个采样点的送出线路风机侧的0模、2模功率计算值P
M0
(h)、P
M2
(h)，分别表示为：
[0018][0019]P
M2
(h)＝u
M2
(h)(i
M+2
(h)+i
M
‑2(h)+i
M02
(h))
[0020]式中，L
w0
表示风电场送出变压器的0序电感，u
M0
(1)、u
M0
(h)分别表示第1个、第h个采样点的送出线路风机侧保护安装处电压的0模分量，u
M2
(h)分别表示第h个采样点的送出线路风机侧保护安装处电压的2模分量；i
M+2
(h)、i
M
‑2(h)、i
M02
(h)分别表示第h个采样点的送出线路风机侧保护安装处电流正序、负序、0序分量的2模分量。
[0021]进一步地，第h个采样点的送出线路风机侧保护安装处电流矢量正序、负序、0序分量的2模分量i
M+2
(h)、i
M
‑2(h)、i
M02
(h)，分别表示为：
[0022][0023][0024][0025]其中，
[0026][0027][0028][0029][0030][0031][0032]A1＝L
r
L
s
‑
L
m2
A3，
[0033]A2＝(L
s
R
r
+L
r
R
s
)
‑
jL
m2
(ω
r
+ω1)+(jω
r
L
r
L
s
+jω1L
s
L
r
)，
[0034]A3＝ω
r
ω1L
m2
+(R
r
+jω
r
L
r
)(R
s
+jω1L
s
)，
[0035]ω＝ω1‑
ω
r
，
[0036]式中，t
h
表示第h个采样点对应的采样时刻，sinθ、cosθ表示两相旋转到三相静止的坐标变换矩阵C
3s/2r
的矩阵系数，s表示拉普拉斯算子，p
ij
、q
ij
、r
ij
、w
ij
表示求解短路电流待定系数K
ij
、H
ij
、M
ij
、N
ij
的对应频域极值点，n表示送出线路风机侧的风机总台数，ψ
s0id
、ψ
s0iq
分别表示故障时刻第i台风机的定子磁链初值的d、q轴分量，ψ
r0id
、ψ
r0iq
分别表示故障时刻第i台风机的转子磁链初值的d、q轴分量，u
Md+
(h)、u
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双馈风场送出线路保护方法，其特征在于，包括以下步骤：在送出线路故障发生后，采集双馈风场送出线路风机侧和系统侧保护安装处的电压、电流；根据采集的送出线路风机侧电压，得到送出线路风机侧电流的正序、负序、0序分量，进而得到双馈风场送出线路风机侧的0模、2模功率计算值；根据送出线路系统侧的电压、电流的0模、2模分量，得到送出线路系统侧的0模、2模功率计算值；根据双馈风场送出线路风机侧和系统侧保护安装处电压、电流的0模分量和2模分量，得到送出线路风机侧和系统侧的0模、2模功率实际值；基于送出线路风机侧和系统侧的0模、2模功率计算值和功率实际值，得到所述双馈风场送出线路风机侧和系统侧的模功率差；根据所述送出线路风机侧和系统侧的模功率差与保护动作判据，确定是否发生送出线路的区内故障；若是，则启动送出线路的保护动作。2.根据权利要求1所述的双馈风场送出线路保护方法，其特征在于，通过执行以下步骤得到双馈风场送出线路风机侧和系统侧的模功率差：根据每一采样点的双馈风场送出线路风机侧和系统侧保护安装处电压、电流的0模分量和2模分量，得到相应采样点的送出线路风机侧和系统侧的0模、2模功率实际值；根据每一采样点的风机侧的电压，得到送出线路风机侧电流的正序、负序、0序分量，进而得到相应采样点送出线路风机侧0模、2模电流；基于每一采样点的送出线路风机侧0模、2模电流，得到相应采样点的双馈风场送出线路风机侧的0模、2模功率计算值；根据每一采样点的系统侧电压、电流的0模、2模分量，得到相应采样点的送出线路系统侧的0模、2模功率计算值；基于所有采样点的送出线路风机侧和系统侧的0模、2模功率实际值和功率计算值，得到所述双馈风场送出线路风机侧和系统侧的模功率差。3.根据权利要求2所述的双馈风场送出线路保护方法，其特征在于，以故障发生时刻为初始时刻，T为采样间隔，则第h个采样点的送出线路风机侧的0模、2模功率计算值P
M0
(h)、P
M2
(h)，分别表示为：P
M2
(h)＝u
M2
(h)(i
M+2
(h)+i
M
‑2(h)+i
M02
(h))式中，L
w0
表示风电场送出变压器的0序电感，u
M0
(1)、u
M0
(h)分别表示第1个、第h个采样点的送出线路风机侧保护安装处电压的0模分量，u
M2
(h)分别表示第h个采样点的送出线路风机侧保护安装处电压的2模分量；i
M+2
(h)、i
M
‑2(h)、i
M02
(h)分别表示第h个采样点的送出线路风机侧保护安装处电流正序、负序、0序分量的2模分量。4.根据权利要求3所述的双馈风场送出线路保护方法，其特征在于，第h个采样点的送出线路风机侧保护安装处电流矢量正序、负序、0序分量的2模分量i
M+2
(h)、i
M
‑2(h)、i
M02
(h)，分别表示为：
其中，其中，其中，其中，其中，其中，A1＝L
r
L
s
‑
L
m2
A3，A2＝(L
s
R
r
+L
r
R
s
)
‑
jL
m2
(ω
r
+ω1)+(jω
r
L
r
L
s
+jω1L
s
L
r
)，A3＝ω
r
ω1L
m2
+(R
r
+jω
r
L
r
)(R
s
+jω1L
s
)，ω＝ω1‑
ω
r
，式中，t
h
表示第h个采样点对应的采样时刻，sinθ、cosθ表示两相旋转到三相静止的坐标变换矩阵C
3s/2r
的矩阵系数，s表示拉普拉斯算子，p
ij
、q
ij
、r
ij
、w
ij
表示求解短路电流待定系数K
ij
、H
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亚臣，史卓鹏，张佳丽，刘丽花，魏佳红，李艳，马瑞辰，马静，孔祥敏，薛志伟，李勇，赵利军，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：