【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于继电保护，具体涉及一种正序突变量方向元件性能优化方法及相关装置。
技术介绍
1、对于传统同步机系统，交流侧通常配备方向元件作为后备保护，正序突变量方向元件由于其判据简单、可靠性高、不受故障类型影响等特点，在电力系统中得到了广泛应用。正序突变量方向元件的原理依赖于系统各电力元件正序阻抗的恒定感性特征，该特征在常规同步机系统中是满足的，然而在大规模电力电子装置接入系统中，受控制策略的影响，换流站的等值正序阻抗可能呈容性，这使得正序突变量方向元件在某些故障场景下不再适用，为了保障电网的安全运行，有必要对其进行深入研究。
2、在现有研究中，学者通常利用控保协同法改善方向元件在换流器并网系统中的性能，即通过改变换流器的故障穿越控制策略，使得换流站在故障分量网络中可以等效为一个电感，进而使突变量方向元件能够正确动作。当系统发生不对称接地故障时，由于零序网络不受换流器影响，因此可以直接使用零序方向元件，无需改变换流器控制；当系统发生相间故障时，通过简单调节换流器的负序电流控制指令即可使负序方向元件适用；但是当系统发生三相对称故障时，如果将换流器等值正序阻抗相位控制为90°，则需要同时跟踪故障前和故障后控制点的正序电压幅值相位，部分场景下对故障穿越控制策略的破坏较大，且控制难度较大，实际工程中难以实现。
3、综上所述，有必要进一步研究能够简单有效提升突变量方向元件性能的方法。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种
2、本专利技术采用以下技术方案：
3、一种正序突变量方向元件性能优化方法，包括以下步骤：
4、基于三相接地故障时故障点正序电压的幅值相位关系，构建故障点处正序电压的幅值和相位的映射关系；
5、基于得到的故障点处正序电压幅值和相位的映射关系，推算保护安装处和换流器控制点处正序电压幅值和相位的映射关系，并基于换流器的压控电流源特性确定保护安装处正序电流幅值和相位的映射关系；
6、基于得到的保护安装处正序电流幅值和相位的映射关系，确定换流站在不同故障场景下的等值正序阻抗；
7、基于得到的换流站在不同故障场景下的等值正序阻抗，给出正序突变量方向元件判据修正方法，使正序突变量方向元件适用于换流器并网系统，实现性能优化。
8、优选地，故障点处正序电压的幅值和相位的映射关系具体为：
9、
10、
11、其中，为故障点电压，为对端系统电动势，k为故障点至对端系统阻抗的幅值和过渡电阻幅值之比，j为虚数单位。
12、优选地，保护安装处正序电流幅值和相位的映射关系由换流器控制策略决定，风电系统发生三相接地故障时的正序电流参考值指令为：
13、
14、其中，idref1和iqref1分别为控制点dq轴电流的正序参考指令，pref为有功功率参考值，in为额定电流，imax为换流器耐受电流，u1为控制点正序电压幅值，为正序电压标幺值。
15、优选地，换流站在不同故障场景下的等值正序阻抗zm为：
16、zm＝zin+zt
17、其中，zin为换流器等值正序阻抗，zt为变压器阻抗。
18、更优选地，故障后相位变化量为幅值为故障前的ku倍，基于前述讨论得到：
19、当ku>0.8时，
20、当0.5<ku<0.8时，
21、当0.2<ku<0.5时，
22、当ku<0.2时，
23、优选地，正序突变量方向元件判据修正方法具体为：
24、针对不对称接地故障，当换流站等值正序阻抗波动于全部象限，使用零序方向元件；
25、针对相间故障，当换流站等值正序阻抗的计算结果无法通过调整判据以提升正序突变量方向元件性能，调节换流器的负序电流控制指令，使得负序方向元件适用于换流器并网系统。
26、更优选地，调整三相对称故障时对应的方向判据如下：
27、
28、其中，δ为突变量，λ1和λ2为根据换流站正序阻抗推导结果制定的修正量。
29、第二方面，本专利技术实施例提供了一种正序突变量方向元件性能优化方法系统，包括：
30、构建模块，基于三相接地故障时故障点正序电压的幅值相位关系，构建故障点处正序电压的幅值和相位的映射关系；
31、推算模块，基于构建模块得到的故障点处正序电压幅值和相位的映射关系，推算保护安装处和换流器控制点处正序电压幅值和相位的映射关系，并基于换流器的压控电流源特性确定保护安装处正序电流幅值和相位的映射关系；
32、推导模块，基于推算模块得到的保护安装处正序电流幅值和相位的映射关系，确定换流站在不同故障场景下的等值正序阻抗；
33、优化模块，基于推导模块得到的换流站在不同故障场景下的等值正序阻抗，给出正序突变量方向元件判据修正方法，使正序突变量方向元件适用于换流器并网系统，实现性能优化。
34、第三方面，一种芯片，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述正序突变量方向元件性能优化方法的步骤。
35、第四方面，本专利技术实施例提供了一种电子设备，包括计算机程序，所述计算机程序被电子设备执行时实现上述正序突变量方向元件性能优化方法的步骤。
36、与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：
37、一种正序突变量方向元件性能优化方法，在系统发生三相接地故障时，本专利技术在原有保护元件的基础上仅需修正方向元件的判据即可有效提升方向元件性能，无需配备新型保护元件以新增成本，无需调节换流器的控制策略，不会对换流器故障穿越造成影响。
38、进一步的，利用换流器的弱馈特性，基于系统参数推导不同故障场景下故障点正序电压的幅值相位关系，构建故障点处正序电压的幅值和相位的映射关系。
39、进一步的，基于故障点正序电压幅值和相位的映射关系，推算保护安装处和换流器控制点处正序电压幅值和相位的映射关系，并基于换流器的压控电流源特性推算保护安装处正序电流幅值和相位的映射关系。
40、进一步的，基于推导得到的保护安装处正序电压和正序电流幅值相位关系，推导换流站在不同故障场景下的等值正序阻抗。
41、进一步的，基于推导得到的换流站的序阻抗特征，给出正序突变量方向元件判据修正方法，以使正序突变量方向元件能够适用于换流器并网系统。
42、可以理解的是，上述第二方面至第四方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。
43、综上所述，本专利技术给出了基于换流器并网系统序阻抗特征的方向元件判据修正方案，能够简单有效本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种正序突变量方向元件性能优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的正序突变量方向元件性能优化方法，其特征在于，故障点处正序电压的幅值和相位的映射关系具体为：
3.根据权利要求1所述的正序突变量方向元件性能优化方法，其特征在于，保护安装处正序电流幅值和相位的映射关系由换流器控制策略决定，风电系统发生三相接地故障时的正序电流参考值指令为：
4.根据权利要求1所述的正序突变量方向元件性能优化方法，其特征在于，换流站在不同故障场景下的等值正序阻抗Zm为：
5.根据权利要求4所述的正序突变量方向元件性能优化方法，其特征在于，故障后相位变化量为幅值为故障前的ku倍，基于前述讨论得到：
6.根据权利要求1所述的正序突变量方向元件性能优化方法，其特征在于，正序突变量方向元件判据修正方法具体为：
7.根据权利要求6所述的正序突变量方向元件性能优化方法，其特征在于，调整三相对称故障时对应的方向判据如下：
8.一种正序突变量方向元件性能优化方法系统，其特征在于，包括：
9.一种存储
10.一种计算设备，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种正序突变量方向元件性能优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的正序突变量方向元件性能优化方法，其特征在于，故障点处正序电压的幅值和相位的映射关系具体为：
3.根据权利要求1所述的正序突变量方向元件性能优化方法，其特征在于，保护安装处正序电流幅值和相位的映射关系由换流器控制策略决定，风电系统发生三相接地故障时的正序电流参考值指令为：
4.根据权利要求1所述的正序突变量方向元件性能优化方法，其特征在于，换流站在不同故障场景下的等值正序阻抗zm为：
5.根据权利要求4所述的正序突变量方向元件性能优化方法，其特征在于，故障后...
【专利技术属性】
技术研发人员：邹高域，胡建利，付鲁川，刘峰，祝磊，袁魏，雷明，谢百煌，赵清洋，高飞，宋国兵，常鹏，
申请(专利权)人：国网陕西省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：
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