考虑电流变化量相似性的风电场送出线路保护方法技术

本发明专利技术属于电力系统继电保护技术领域，提供了一种考虑电流变化量相似性的风电场送出线路保护方法，包括，在大规模海上风电场交流送出线路两端分别安装继电保护装置，并采集线路两端每一相电流瞬时值；确定故障时刻，依据相电流突变量检测法，判断保护是否启动；当满足启动条件后，利用采集到的故障后一周波电流瞬时值减去故障前一周波的电流瞬时值，获得线路两侧的电流变化量，并将得到的电流变化量传输到线路对侧；根据故障时刻，采用肯德尔算法计算线路两端同一故障时刻、相同数据窗长时间内的电流变化量相似性；依据所述电流变化量相似性和保护整定值，控制保护动作。本发明专利技术不受数据窗长、噪声以及线路两侧控制策略影响。噪声以及线路两侧控制策略影响。噪声以及线路两侧控制策略影响。

【技术实现步骤摘要】
考虑电流变化量相似性的风电场送出线路保护方法


[0001]本专利技术属于电力系统继电保护
，尤其涉及一种考虑电流变化量相似性的风电场送出线路保护方法。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]随着世界化石燃料的日益枯竭，以风电、光伏为代表的新能源发电技术得到迅速发展，其中由于海上风电具有利用小时数高、不占用土地资源等优点受到世界各国研究人员的重视。由于海上风电场往往距离用户较远，因此常采用柔性高压直流输电(voltage source converter based high voltage direct current transmission,VSC
‑
HVDC)技术，将海上风电场产生的电能进行并网，随着海上风电场装机容量的增加，为保障电网的正常运行，要求其具有一定的故障穿越能力。
[0004]而对于两端均为电力电子器件的交流送出线路，线路两侧的低压穿越方式以及控制策略的不同使故障后的电流呈现出幅值受限，两侧电流存在相角差等不同于传统电网的故障特征，使得传统电流纵联保护面临适应性的问题，因此有必要从故障特征的其他角度研究新的保护原理。

技术实现思路

[0005]为了解决上述
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提供一种考虑电流变化量相似性的风电场送出线路保护方法，本专利技术利用海上风电场交流送出线路在系统正常运行时电流变化量基本为零，发生区内故障时线路两侧电流变化量向同方向变化，有相同的变化趋势，相似性较强，发生区外故障时交流送出线路两侧电流变化量向反方向变化，变化趋势相反，相似性较弱的特点形成保护原理。并选用不受幅值影响的肯德尔相关系数反映上述特征，形成保护判据。该方法具有不受数据窗长、噪声以及线路两侧控制策略影响，耐过渡电阻能力较强等优点，克服了传统纵联保护在经柔直并网的海上风电场送出线路中面临的问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种考虑电流变化量相似性的风电场送出线路保护方法。
[0008]一种考虑电流变化量相似性的风电场送出线路保护方法，包括：
[0009]在大规模海上风电场交流送出线路两端分别安装继电保护装置，并采集线路两端每一相电流瞬时值；
[0010]确定故障时刻，依据相电流突变量检测法，判断保护是否启动；
[0011]当满足启动条件后，利用采集到的故障后一周波电流瞬时值减去故障前一周波的电流瞬时值，获得线路两侧的电流变化量，并将得到的电流变化量传输到线路对侧；
[0012]根据故障时刻，采用肯德尔算法计算线路两端同一故障时刻、相同数据窗长时间
内的电流变化量相似性；
[0013]依据所述电流变化量相似性和保护整定值，控制保护动作。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0015]本专利技术首先利用安装在线路两端的继电保护装置采集电流瞬时值，并利用相电流突变检测法作为判断保护是否启动的方法，当连续三个电流突变量大于整定值时保护启动，选用电流故障后一周波减去故障前一周波的数值作为线路两侧的电流变化量，并选择不受波形幅值影响的放大后的肯德尔相关系数衡量相同时间窗长内线路两端电流变化量的相似性，当计算结果大于保护整定值时保护动作，反之保护不动作。本专利技术方法不受系统弱馈性、控制策略以及数据窗长的影响，具有较强的耐过渡电阻能力，能够适应线路两端均为电力电子器件的交流送出线路。
附图说明
[0016]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0017]图1为本专利技术实施例提供的一种考虑电流变化量相似性的风电场送出线路保护方法的流程示意图；
[0018]图2为本专利技术实施例提供的经柔直并网的海上风电场系统结构；
[0019]图3为在区内(K2点)发生A相接地故障后线路两侧电流变化量的波形；
[0020]图4为在区外(K3点)发生A相接地故障后线路两侧电流变化量的波形；
[0021]图5为在区内(K2点)发生A相接地故障后τ'2数值在20ms内的变化趋势；
[0022]图6为在区外(K3点)发生A相接地故障后τ'2数值在20ms内的变化趋势。
具体实施方式
[0023]下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。
[0024]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0025]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0026]需要注意的是，附图中的流程图和框图示出了根据本公开的各种实施例的方法和系统的可能实现的体系架构、功能和操作。应当注意，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，所述模块、程序段、或代码的一部分可以包括一个或多个用于实现各个实施例中所规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为备选的实现中，方框中所标注的功能也可以按照不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，或者它们有时也可以按照相反的顺序执行，这取决于所涉及的功能。同样应当注意的是，流程图和/或框图中的每个方框、以及流程图和/或框图中的方框的组合，可以使用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来
实现，或者可以使用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
[0027]实施例
[0028]如图1所示，本实施例提供了一种考虑电流变化量相似性的风电场送出线路保护方法，包括以下步骤：
[0029]步骤一、在大规模海上风电场交流送出线路两端分别安装继电保护装置，并采集每一相电流瞬时值。
[0030]步骤二、选用相电流突变量检测法，作为判断保护是否启动的依据，并确定故障发生的时刻，当A、B、C三相中任一相满足连续三个电流瞬时值突变量大于整定值时，则保护启动，并选择第一个大于整定值的点作为故障发生时刻，相电流突变量检测法的判据如式(1)所示：
[0031][0032]式中：为电流相别，表示第k个采样点的电流突变量，表示第k个电流采样点，N表示电流一个周期的采样点。
[0033]步骤三、当满足启动条件后，利用采集到的故障后一周波电流瞬时值减去故障前一周波的电流瞬时值，获得线路两侧的电流变化量，并将得到的电流变化量传输到线路对侧，电流变化量的计算公式如式(2)所示：
[0034][0035]式中：表示电流的第k个采样值；表示第k个采样值本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.考虑电流变化量相似性的风电场送出线路保护方法，其特征在于，包括：在大规模海上风电场交流送出线路两端分别安装继电保护装置，并采集线路两端每一相电流瞬时值；确定故障时刻，依据相电流突变量检测法，判断保护是否启动；当满足启动条件后，利用采集到的故障后一周波电流瞬时值减去故障前一周波的电流瞬时值，获得线路两侧的电流变化量，并将得到的电流变化量传输到线路对侧；根据故障时刻，采用肯德尔算法计算线路两端同一故障时刻、相同数据窗长时间内的电流变化量相似性；依据所述电流变化量相似性和保护整定值，控制保护动作。2.根据权利要求1所述的考虑电流变化量相似性的风电场送出线路保护方法，其特征在于，所述确定故障时刻，依据相电流突变量检测法，判断保护是否启动的具体过程包括：当A、B、C三相中任一相满足连续三个电流瞬时值突变量大于整定值时，则保护启动，并选择第一个大于整定值的点作为故障发生时刻。3.根据权利要求1所述的考虑电流变化量相似性的风电场送出线路保护方法，其特征在于，所述相电流突变量检测法的判据为：式中：为电流相别，表示第k个采样点的电流突变量，表示第k个电流采样点，N表示电流一个周期的采样点数。4.根据权利要求1所述的考虑电流变化量相似性的风电场送出线路保护方法，其特征在于，所述线路两端包括线路风场侧和线路柔直侧。5.根据权利要求4所述的考虑电流变化量相似性的风电场送出线路保护方法，其特征在于，构建线路风场侧的电流变化量集合A：构建线路柔直侧的电流变化量集合B：基于电流变化量集合A和电流变化量集合B，构建电流变化量集合C：式中：表示电流变化量的相别，F表示风场侧，M表示柔直侧，n表示按时间顺序计算得到的第n个电流变化量。6.根据权利要求5所述的考虑电流变化量相似性的风电场送出线路保护方法，其特征在于，肯德尔算法中放大后的肯德尔相关系数为：式中，τ
′2表示放大10倍后的肯德尔相关系数，n为采样点的个数，n
c
表示集合C中满足一致性元素的对数，n
d
表示集合C中满足不一致性元素的对数，
其中f表示线路风场侧中相同元素组成的小集合...

【专利技术属性】
技术研发人员：高厚磊，刘乃皓，彭放，徐彬，张运驰，宋浩然，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：