用于新能源送出系统的距离保护适应性分析方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于新能源送出系统的距离保护适应性分析方法及装置，包括：确定新能源送出系统的距离保护选相元件的相电流差突变量；根据所述相电流差突变量，通过新能源送出系统风场侧正负序电流分布系数之比，确定风电场正负序等值阻抗之比；根据所述风电场正负序等值阻抗之比，确定风场侧距离保护元件的动作性能；根据保护区内在短路故障时，新能源送出系统的系统侧和风场侧的测量阻抗，确定风场侧阻抗元件的动作性能。实现保护动作性能的评估。评估。评估。

【技术实现步骤摘要】
用于新能源送出系统的距离保护适应性分析方法及装置


[0001]本专利技术涉及电力系统新能源继电保护领域，具体涉及一种用于新能源送出系统的距离保护适应性分析方法及装置。

技术介绍

[0002]随着“碳达峰，碳中和”目标的提出，构建新型电力系统已成为国家战略。新能源以集中式或分散分布式接入电网的比例将快速增长。预计2030年风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上，2060年风电、太阳能发电装机容量占比将达到80％，发电量占比将超过70％。新能源出力的随机波动性、电力电子设备的故障弱承载能力，会导致新型电力系统故障特性和动态过程发生本质变化，传统继电保护动作性能和原理难以满足电网发展需求，系统安全风险加剧。
[0003]在新能源发展初期或新能源渗透率低的地区，将新能源当作同步机发电厂或负荷处理一般能够满足继电保护整定配置需求。然而，对于新能源渗透率高且不断攀升的时期，由于新能源发电原理、特性的特殊性，沿用的同步机或负荷模型将不再适用，容易导致误动作。事实上，为避免保护误动作，一般退出送出线新能源侧后备保护，但这也给今后的后备拒动使故障不能及时切除埋下隐患。
[0004]以双馈、永磁为代表的主流风电机组部分或完全以变流器接入电网时，故障特性与变流器控制策略密切相关。但变流器具体所采用控制策略随风电制造厂商不同而不同，且一般也并不公开，这使得对风电场的故障特性认知不清。同时，由于风电故障特性与传统电源的巨大差异，传统继电保护原理、算法受到挑战。传统保护原理认为电源能够提供持续且稳定的工频故障电流，根据此原理构成电流保护、差动保护、距离保护等。然风电场却不一定能够提供稳定的工频故障电流，提取工频相量的算法可能不再适用，利用工频相量的保护也可能受到影响。

技术实现思路

[0005]针对上述技术问题，本专利技术提供一种用于新能源送出系统的距离保护适应性分析方法，包括：
[0006]确定新能源送出系统的距离保护选相元件的相电流差突变量；
[0007]根据所述相电流差突变量，通过新能源送出系统风场侧正负序电流分布系数之比，确定风电场正负序等值阻抗之比；
[0008]根据所述风电场正负序等值阻抗之比，确定风场侧距离保护元件的动作性能；
[0009]根据保护区内在短路故障时，新能源送出系统的系统侧和风场侧的测量阻抗，确定风场侧阻抗元件的动作性能。
[0010]进一步的，确定新能源送出系统的距离保护选相元件的相电流差突变量，包括：
[0011]用分别表示距离保护选相元件保护安装处两相电流差突变量，由对称分量法可得
[0012][0013]式中：C1和C2为分布系数，a＝e
j120
°
，为正序电流幅值,为负序电流幅值。
[0014]进一步的，根据所述相电流差突变量，通过新能源送出系统风场侧正负序电流分布系数之比，确定风电场正负序等值阻抗之比，包括：
[0015]根据所述相电流差突变量中，不同故障类型时和幅值关系，确定新能源送出线路和外部系统正负序阻抗相等，且小于风电场正负序等值阻抗；
[0016]根据送出线路和外部系统正负序阻抗的关系，确定风场侧正负序电流分布系数之比为风电场正负序等值阻抗之比为：
[0017][0018]式中，Z
M1
和Z
M2
分别表示系统侧系统正、负序阻抗；Z
N1
和Z
N2
分别表示风场侧系统正、负序阻抗；Z
L1
和Z
L2
分别表示线路总长度正、负序阻抗；Z
ML1
和Z
ML2
分别为系统侧测点到故障点的正负序阻抗。
[0019]进一步的，根据所述风电场正负序等值阻抗之比，确定风场侧距离保护元件的动作性能，包括：
[0020]根据所述风电场正负序等值阻抗之比可知，风场侧正负序电流分布系数的波动，影响风场侧距离保护元件的动作性能。
[0021]进一步的，根据保护区内在短路故障时，新能源送出系统的系统侧和风场侧的测量阻抗，确定风场侧阻抗元件的动作性能，包括：
[0022]保护区内发生对称短路故障时，获取系统侧和风场侧接地阻抗继电器的测量阻抗，当阻抗继电器可耐受大的过渡电阻时，系统侧距离保护在区内故障时可靠动作；当系统侧附加阻抗为幅值大的感性阻抗时，保护区内发生不对称短路故障时，风场侧距离保护拒动；获取系统侧和风场侧相间阻抗继电器的测量阻抗，系统侧和风场侧距离保护的动作性能与接地阻抗继电器接线方式情况下的距离保护动作性能对应相同；
[0023]保护区内发生两相短路故障时，获取系统侧和风场侧相间阻抗继电器的测量阻抗，当系统侧附加阻抗为幅值大的感性阻抗时，保护区内发生故障时风场侧距离保护拒动。
[0024]本专利技术同时提供一种用于新能源送出系统的距离保护适应性分析装置，包括：
[0025]突变量确定单元，用于确定新能源送出系统的距离保护选相元件的相电流差突变量；
[0026]等值阻抗之比确定单元，用于根据所述相电流差突变量，通过新能源送出系统风场侧正负序电流分布系数之比，确定风电场正负序等值阻抗之比；
[0027]第一动作性能确定单元，用于根据所述风电场正负序等值阻抗之比，确定风场侧距离保护元件的动作性能；
[0028]第二动作性能确定单元，用于根据保护区内在短路故障时，新能源送出系统的系统侧和风场侧的测量阻抗，确定风场侧阻抗元件的动作性能。
[0029]进一步的，突变量确定单元，包括：
[0030]用分别表示距离保护选相元件保护安装处两相电流差突变量，由对称分量法可得
[0031][0032]式中：C1和C2为分布系数，a＝e
j120
°
，为正序电流幅值,为负序电流幅值。
[0033]进一步的，等值阻抗之比确定单元，包括：
[0034]正负序阻抗关系确定子单元，用于根据所述相电流差突变量中，不同故障类型时和幅值关系，确定新能源送出线路和外部系统正负序阻抗相等，且小于风电场正负序等值阻抗；
[0035]阻抗之比确定子单元，用于根据送出线路和外部系统正负序阻抗的关系，确定风场侧正负序电流分布系数之比为风电场正负序等值阻抗之比为：
[0036][0037]式中，Z
M1
和Z
M2
分别表示系统侧系统正、负序阻抗；Z
N1
和Z
N2
分别表示风场侧系统正、负序阻抗；Z
L1
和Z
L2
分别表示线路总长度正、负序阻抗；Z
ML1
和Z
ML2
分别为系统侧测点到故障点的正负序阻抗。
[0038]进一步的，第一动作性能确定单元，包括：
[0039]动作性能影响子单元，用于根据所述风电场正负序等值阻抗之比可知，风场侧正负序电流分布系数的波动，影响风场侧距离保护元件的动作性能。
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于新能源送出系统的距离保护适应性分析方法，其特征在于，包括：确定新能源送出系统的距离保护选相元件的相电流差突变量；根据所述相电流差突变量，通过新能源送出系统风场侧正负序电流分布系数之比，确定风电场正负序等值阻抗之比；根据所述风电场正负序等值阻抗之比，确定风场侧距离保护元件的动作性能；根据保护区内在短路故障时，新能源送出系统的系统侧和风场侧的测量阻抗，确定风场侧阻抗元件的动作性能。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定新能源送出系统的距离保护选相元件的相电流差突变量，包括：用分别表示距离保护选相元件保护安装处两相电流差突变量，由对称分量法可得式中：C1和C2为分布系数，a＝e
j120
°
，为正序电流幅值,为负序电流幅值。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述相电流差突变量，通过新能源送出系统风场侧正负序电流分布系数之比，确定风电场正负序等值阻抗之比，包括：根据所述相电流差突变量中，不同故障类型时和幅值关系，确定新能源送出线路和外部系统正负序阻抗相等，且小于风电场正负序等值阻抗；根据送出线路和外部系统正负序阻抗的关系，确定风场侧正负序电流分布系数之比为风电场正负序等值阻抗之比为：式中，Z
M1
和Z
M2
分别表示系统侧系统正、负序阻抗；Z
N1
和Z
N2
分别表示风场侧系统正、负序阻抗；Z
L1
和Z
L2
分别表示线路总长度正、负序阻抗；Z
ML1
和Z
ML2
分别为系统侧测点到故障点的正负序阻抗。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述风电场正负序等值阻抗之比，确定风场侧距离保护元件的动作性能，包括：根据所述风电场正负序等值阻抗之比可知，风场侧正负序电流分布系数的波动，影响风场侧距离保护元件的动作性能。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据保护区内在短路故障时，新能源送出系统的系统侧和风场侧的测量阻抗，确定风场侧阻抗元件的动作性能，包括：保护区内发生对称短路故障时，获取系统侧和风场侧接地阻抗继电器的测量阻抗，当阻抗继电器可耐受大的过渡电阻时，系统侧距离保护在区内故障时可靠动作；当系统侧附加阻抗为幅值大的感性阻抗时，保护区内发生不对称短路故障时，风场侧距离保护拒动；获取系统侧和风场侧相间阻抗继电器的测量阻抗，系统侧和风场侧距离保护的动作性能与接
地阻抗继电器接线方式情况下的距离保护动作性能对应相同；保护区内发生两相短路故障时，获取系统侧和风场侧相间阻抗继电器的测量阻抗，当系统侧附加阻抗为幅值大的感性阻抗时，保护区内发生故障时风场侧距离保护拒...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亦婷，王聪博，李红志，陈卉，孔祥鹏，梁建龙，李剑，孙建影，杨兴，陈春萌，王光辉，刘立敏，戴吉成，罗敏，陈单洋，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：