适用于光伏场站汇集线路的高频突变量纵联保护方法技术

一种适用于光伏场站汇集线路的高频突变量纵联保护方法，针对光伏场站汇集线路的故障高频附加网络，利用区内外故障时双端补偿电压大小关系不同，构建区内外故障识别判据，实现区内外故障的快速识别和处置。本发明专利技术通过实时计算的门槛值和补偿系数，可以实现故障特征的放大，保护具有极强的抗过渡电阻能力；仅提取故障前后各2.5ms共5ms数据进行故障识别，保护动作迅速；双端数据无需同步，不受分布式光伏运行方式和控制策略的影响，性能稳定的同时能正确迅速识别各种类型的短路故障，有利于光伏场站送出线路故障的隔离和光伏场站正常运行状态的恢复。状态的恢复。状态的恢复。

【技术实现步骤摘要】
适用于光伏场站汇集线路的高频突变量纵联保护方法


[0001]本专利技术涉及的是一种电力控制领域的技术，具体是一种适用于光伏场站汇集线路的高频突变量纵联保护方法。

技术介绍

[0002]光伏场站内光伏发电单元通过汇集线路连接至升压变压器，电气距离近，汇集线路发生故障时若无法快速切除并隔离故障，可能导致非故障线路光伏发电单元因低电压脱网而造成功率损失，因此汇集线路保护可靠动作是保证光伏场站高效运行的关键。光伏场站汇集线路本质上为逆变电源与传统电源连接的双电源场景，受逆变器控制策略影响，分段式电流保护、距离保护和电流差动保护可能失效。
[0003]现有的改进技术利用单端电气量调整动作边界、提出新的测量阻抗表达式，可以改善距离保护抗过渡电阻能力，但对于光伏场站汇集线路这一场景下，受逆变器控制影响，现有的距离保护及其改进存在拒动或误动的风险。差动保护和纵联保护的改进存在对数据同步要求高、受逆变器控制影响的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有技术存在的上述不足，提出一种适用于光伏场站汇集线路的高频突变量纵联保护方法，通过实时计算的门槛值和补偿系数，可以实现故障特征的放大，保护具有极强的抗过渡电阻能力；仅提取故障前后各2.5ms共5ms数据进行故障识别，保护动作迅速；双端数据无需同步，不受分布式光伏运行方式和控制策略的影响，性能稳定的同时能正确迅速识别各种类型的短路故障，有利于光伏场站送出线路故障的隔离和光伏场站正常运行状态的恢复。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案实现的：<br/>[0006]本专利技术涉及一种适用于光伏场站汇集线路的高频突变量纵联保护方法，针对光伏场站汇集线路的故障高频附加网络，利用区内外故障时双端补偿电压大小关系不同，构建区内外故障识别判据，实现区内外故障的快速识别和处置。
[0007]所述的区内外故障时双端补偿电压大小关系不同是指：正常运行时，故障电压分量不存在或很小，对时间差分几乎为0；故障瞬间，故障分量电压突变，对时间差分显著增大。
[0008]所述的区内外故障识别判据为其中：u
M
和u
N
为M侧和N侧故障分量电压瞬时值，接地阻抗继电器使用故障分量相电压，相间阻抗继电器使用故障分量线电压，ε为门槛值，其取值应该保证区内最轻微故障时保护可靠启动并留有一定裕度。
[0009]所述的快速识别是指：根据所选频率下的门槛值ε和补偿电压差ΔU
CO
进行故障位
置的识别：
[0010]所述的门槛值其中：为M侧故障高频电压，k
ε
为门槛值取值系数，其值大于0小于1，优选为0.5。
[0011]所述的补偿电压差其中：M侧补偿电压其中：M侧补偿电压N侧补偿电压N侧补偿电压为N侧故障高频电压，为N处故障高频电流，|
·
|为取模，x为补偿系数。
[0012]所述的补偿系数其中：k
x
为可靠系数，大于1，可根据实际工程调整，优选为1.2，为M处故障高频电流，Z
L
为汇集线路高频阻抗，Z
PV
为光伏场站等效高频阻抗，Z
S
为电网等效高频阻抗。
[0013]所述的频率的下限为频率的上限为其中：L1、和C分别为滤波器网侧电感和滤波器电容，C
DG
为直流侧电容；f
s
为采样频率；f
c
为电缆线路电容暂态电流主频率；频谱图频率分辨率其中：f
i
和f
j
为所选频点频率，z为任意整数，t
s
为数据窗口长度。
[0014]所述的快速识别和处置，具体是指：安装于不同两处的测量装置持续计算故障高频电压差分并在满足启动判据后保护启动，然后提取保护启动时刻前后2.5ms数据进行频率分解，得到故障高频电压、电流；通过两侧信息计算门槛值、补偿系数以及本地和对侧补偿电压得到补偿电压差，最后根据区内外故障识别判据进行故障识别区分区内外故障：当为区内故障时保护向两侧发送跳闸信号；否则为区外故障且保护返回。技术效果
[0015]本专利技术整体解决了现有技术的对数据同步要求高、受逆变器控制影响缺陷/不足；本专利技术利用区内外故障时本地和对侧补偿电压关系不同构造保护判据，引入可自适应调整的补偿系数，对经过渡电阻故障下的补偿电压差放大，因此本专利技术具有突出的抗过渡电阻能力。与现有技术相比，本专利技术具有突出的抗过渡电阻能力，仅需故障前后各2.5ms数据，动作迅速，对双端数据同步要求低，受光伏逆变器控制策略影响小，且具有较强的抗噪声干扰能力。
附图说明
[0016]图1为本专利技术流程图；
[0017]图2为实施例光伏场站汇集系统示意图；
[0018]图3为实施例线路MN区内外金属性相间短路识别结果示意图；
[0019]图4为实施例线路MN区内外金属性接地短路识别结果示意图；
[0020]图5为实施例线路MN区内外非金属性三相短路识别结果示意图；
[0021]图6为实施例不同光伏控制策略下三相短路识别示意图。
具体实施方式
[0022]如图1所示，为本实施例涉及一种适用于光伏场站汇集线路的高频突变量纵联保护方案，包含以下步骤：
[0023]步骤1：以最小采样间隔计算线路两端故障分量电压差分值。
[0024]步骤2：如果电压差分值符合启动判据，则保护启动，转入步骤3，否则返回步骤1。
[0025]步骤3：对M侧和N侧故障分量电压和故障分量电流，分别提取启动时刻前后2.5ms共5ms数据，并进行频谱分解，得到故障高频电压和故障高频电流。
[0026]步骤4：通过两侧高频信息计算门槛值ε、补偿系数x、M侧补偿电压以及N侧补偿电压进而求出补偿电压差ΔU
CO
。
[0027]步骤5：通过频率选取原则确定所选频率。
[0028]步骤6：通过所选频率下的门槛值ε和补偿电压差ΔU
GO
进行故障位置的识别，若为区内故障，向两侧保护发送跳闸信号，否则返回步骤1。
[0029]如图2所示，为本实施例涉及的光伏场站汇集线路的故障高频附加网络，具体为某额定容量为16MVA的光伏场站作为验证算例，包括：两条并联35kV汇集线路，每条汇集线路含16台额定容量为0.5MVA光伏发电单元，其中：故障期间采用抑制负序电流控制策略，现对第一汇集线路1区内外故障时保护动作特性进行仿真验证，该网络的数据采样频率为10kHz，用于故障识别数据窗口为5ms，根据频率选取原则，本方法识别判据所用频率为1000Hz。
[0030]①
当线路MN区内(f1)、正方向区外(f2)以及反方向区外(f3)发生金属性相间短路时，故障识别情况如图3所示。由图可见，区内故障时补偿电压差ΔU
CO
大于门槛值ε，识别正确；区外故障时补偿电压差ΔU
CO
小于门槛值ε，识别正确。
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于光伏场站汇集线路的高频突变量纵联保护方法，其特征在于，针对光伏场站汇集线路的故障高频附加网络，利用区内外故障时双端补偿电压大小关系不同，构建区内外故障识别判据，实现区内外故障的快速识别和处置；所述的区内外故障识别判据为其中：u
M
和u
N
为M侧和N侧故障分量电压瞬时值，接地阻抗继电器使用故障分量相电压，相间阻抗继电器使用故障分量线电压，ε为门槛值；所述的快速识别是指：根据所选频率下的门槛值ε和补偿电压差ΔU
CO
进行故障位置的识别：2.根据权利要求1所述的适用于光伏场站汇集线路的高频突变量纵联保护方法，其特征是，所述的快速识别和处置，具体是指：安装于不同两处的测量装置持续计算故障高频电压差分并在满足启动判据后保护启动，然后提取保护启动时刻前后2.5ms数据进行频率分解，得到故障高频电压、电流；通过两侧信息计算门槛值、补偿系数以及本地和对侧补偿电压得到补偿电压差，最后根据区内外故障识别判据进行故障识别区分区内外故障：当为区内故障时保护向两侧发送跳闸信号；否则为区外故障且保护返回。3.根据权利要求1所述的适用于光伏场站汇集线路的高频突变量纵联保护方法，其特征是，所述的区内外故障时双端补偿电压大小关系不同是指：正常运行时，故障电压分量不存在或很小，对时间差分几乎为0；故障瞬间，故障分量电压突变，对时间差分显著增大。4.根据权利要求1所述的适用于光伏场站汇集线路的高频突变量纵联保护方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙天甲，凌晓波，涂崎，刘海洋，朱奕帆，黄震宇，晁晨栩，郑晓冬，高飘，肖正光，贺杨烊，邰能灵，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：