一种风电场站送出线路差动保护方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种风电场站送出线路差动保护方法及系统，所述方法包括在风电场站送出线路两侧，分别配置一套包含突变能量算子算法的保护装置，保护装置可以获取本侧电流采样值，并通过光纤获得对侧电流采样值；利用两侧电流信号采样值计算两侧时域电流能量算子，根据两侧能量算子计算差动量和制动量；通过比较各相能量算子差动量、制动量的比值与整定值的大小关系来判定故障类型以及区内外故障。本发明专利技术不依赖工频特征量，确保风电场站送出线路保护的可靠性和速动性。护的可靠性和速动性。护的可靠性和速动性。

【技术实现步骤摘要】
一种风电场站送出线路差动保护方法及系统


[0001]本专利技术属于风电并网保护
，涉及一种风电场站送出线路差动保护方法及系统。

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]由于风力发电作为新能源发电中技术最成熟的发电方式迅速发展，近些年来在多处建立了大规模风电场站，风力发电集中式并网逐渐成为新能源电源送出系统的发展趋势，然而和传统电力系统故障特性不同，考虑到风机电源在发生故障时采用低电压穿越控制策略以及高比例电力电子的拓扑结构，使得风场侧呈现出幅值受限、含非工频分量的故障特征，传统差动保护动作性能下降，甚至存在拒动的风险。同时为了防止风电大规模脱网，亟需提高保护的速动性。
[0004]风电出力具有随机性和波动性，使得传统保护难以提取工频故障特征，且风场侧故障电流相角受控，系统侧提供的故障电流和风场侧故障的故障电流的相角差导致作为主保护的传统差动保护无法可靠辨识故障，无法保证风电场站送出系统的安全性。

技术实现思路

[0005]本专利技术为了解决上述问题，提出了一种风电场站送出线路差动保护方法及系统，本专利技术不依赖工频特征量，确保风电场站送出线路保护的可靠性和速动性。
[0006]根据一些实施例，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种风电场站送出线路差动保护方法，包括以下步骤：
[0008]获取本侧电流采样值以及对侧电流采样值；
[0009]基于两侧电流信号采样值计算两侧时域电流能量算子，根据两侧能量算子计算差动量和制动量；
[0010]比较各相能量算子差动量、制动量的比值与整定值的大小关系，根据比较结果，判定故障类型以及故障位置。
[0011]作为可选择的实施方式，利用保护装置获取本侧电流采样值以及对侧电流采样值。
[0012]作为进一步的，所述保护装置为两套，分别设置于风电场站送出线路两侧。
[0013]作为进一步的，所述保护装置预先配置有采样窗长和采样频率。
[0014]作为可选择的实施方式，基于两侧电流信号采样值计算两侧时域电流能量算子的具体过程包括：
[0015]ψ
φ
＝x(n
‑
i)2‑
x(n
‑
2i)x(n)
[0016]式中，ψ
φ
为各相的能量算子，x(n)为各相电流采样值，i为间隔点，利用间隔采样来提高能量算子的耐噪声程度。
[0017]作为可选择的实施方式，各相能量算子差动量、制动量的比值的计算过程包括：
[0018][0019]式中，K
φ
为A,B,C三相能量算子差动量和制动量的比值，ψ
sφ
为系统侧电流采样信号的能量算子，ψ
wφ
为风场侧电流采样信号的能量算子。
[0020]作为可选择的实施方式，若相应相能量算子差动量、制动量的比值大于等于整定值，则该相为故障相，且为区内故障。
[0021]作为进一步的，判定区内故障以及故障相后，保护装置发出跳闸命令。
[0022]作为可选择的实施方式，若判断有故障，且各相能量算子差动量、制动量的比值均小于整定值，则为区外故障。
[0023]作为可选择的实施方式，判定区外故障后，保护装置复位。
[0024]一种风电场站送出线路差动保护系统，包括：
[0025]分别设置于风电场站送出线路两侧的保护装置，用于获取本侧电流采样值以及对侧电流采样值；
[0026]计算模块，用于基于两侧电流信号采样值计算两侧时域电流能量算子，根据两侧能量算子计算差动量和制动量；
[0027]判定模块，用于比较各相能量算子差动量、制动量的比值与整定值的大小关系，根据比较结果，判定故障类型以及故障位置。
[0028]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0029]本专利技术利用时域信号提取时频域特征，能在高阻故障时正确动作；不受风场容量变化的影响，在风场低出力的情况下仍然能正确动作；具有全线速动性，能够在较短时间以内正确识别故障。
附图说明
[0030]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。
[0031]图1为本专利技术提出的时域电流能量算子差动保护原理图；
[0032]图2为风场场站送出线路故障发生位置以及拓扑示意图；
[0033]图3为区内BC相故障时故障相和非故障相的时频特征差异图；
[0034]图4为单相故障三相能量算子差动值示意图；
[0035]图5为两相相间故障三相能量算子差动值示意图；
[0036]图6为两相接地故障三相能量算子差动值示意图；
[0037]图7为三相故障三相能量算子差动值示意图。
具体实施方式
[0038]下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。
[0039]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。
[0040]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。
[0041]图1为本专利技术提出的时域电流能量算子差动保护原理图，本专利技术提出了一种基于时域电流能量算子的风电场站送出线路差动保护方法，包括以下步骤：
[0042]步骤1、针对风电场站送出线路两侧，分别配置一套包含突变能量算子算法的保护装置，保护装置可以获取本侧电流采样值，并通过光纤获得对侧电流采样值；
[0043]步骤2、利用两侧电流信号采样值计算两侧时域电流能量算子，根据两侧能量算子计算差动量和制动量；
[0044]步骤3、通过比较各相能量算子差动量、制动量的比值与整定值的大小关系来判定故障类型以及区内外故障。
[0045]步骤1中，保护装置能够获取本侧和对侧的电流采样值，并且对两侧电流采样值数据进行能量算子计算，能量算子公式为：
[0046]ψ
φ
＝x(n
‑
i)2‑
x(n
‑
2i)x(n)
[0047]式中，ψ
φ
为各相的能量算子，x(n)为各相电流采样值，i为间隔点，利用间隔采样来提高能量算子的耐噪声程度。
[0048]通过能量算子可以利用电流时域信号反映电流的时频域特征，为了能够准确识别电流的时频域特征，保护装置的采样窗长设置为10ms，采样频率设置为10kHz,通过高采样率实现能量算子的精准刻画。
[0049]步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风电场站送出线路差动保护方法，其特征是，包括以下步骤：获取本侧电流采样值以及对侧电流采样值；基于两侧电流信号采样值计算两侧时域电流能量算子，根据两侧能量算子计算差动量和制动量；比较各相能量算子差动量、制动量的比值与整定值的大小关系，根据比较结果，判定故障类型以及故障位置。2.如权利要求1所述的一种风电场站送出线路差动保护方法，其特征是，利用保护装置获取本侧电流采样值以及对侧电流采样值。3.如权利要求2所述的一种风电场站送出线路差动保护方法，其特征是，所述保护装置为两套，分别设置于风电场站送出线路两侧；或，所述保护装置预先配置有采样窗长和采样频率。4.如权利要求1所述的一种风电场站送出线路差动保护方法，其特征是，基于两侧电流信号采样值计算两侧时域电流能量算子的具体过程包括：ψ
φ
＝x(n
‑
i)2‑
x(n
‑
2i)x(n)式中，ψ
φ
为各相的能量算子，x(n)为各相电流采样值，i为间隔点，利用间隔采样来提高能量算子的耐噪声程度。5.如权利要求1所述的一种风电场站送出线路差动保护方法，其特征是，各相能量算子差动量、制动量的比值的计算过程包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宽，黄强，范荣奇，刘昊霖，贾科，王安宁，毕天姝，李晨昊，李靖，李玉敦，孙运涛，张国辉，王昕，刘萌，张婉婕，李聪聪，孙孔明，史方芳，王永波，孙萌萌，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：