[发明专利]一种风力发电送出输电线路距离保护方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力发电送出输电线路距离保护方法，属于电力系统继电保护技术领域。

背景技术

随着智能电网建设的推进，各种新能源的应用也日趋增多，而新能源接入电网也带来了新问题。风力发电作为绿色能源得到了迅猛发展，国内建立了多个大型风力发电基地，在未来风力发电将作为主要的新能源得到更为广泛的应用。

风力发电系统与传统电源系统在电气暂态特性上有着较大的差别。首先风力发电的低电压穿越能力较弱，在电压跌落时发电机组控制系统的撬棒动作，使得风机出力减小，引起送出系统频率逐渐降低，偏离正常工频，同时撬棒动作后也将使得故障点短路电流降低，甚至消失。风电系统上述特征都将对传统以工频量测量及相位比较为主要原理的距离保护产生很大影响，导致距离保护的不正确动作。

发明内容

本发明提供了一种风力发电送出输电线路距离保护方法，以解决传统输电线路距离保护方法不适用风电送出系统输电线路故障特征的问题。

为解决上述问题，本发明风力发电送出输电线路距离保护方法的技术方案包括以下步骤：

1)实时采集电压、电流值，根据电流突变量判别故障是否发生；

2)当发生故障时，进行故障选相；

3)根据故障选相结果，计算故障点到保护安装处的距离，同时判别故障点方向；

4)结合故障点到保护安装处的距离、故障点方向，判断距离Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段是否保护动作。

所述距离Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段是否保护动作的判别在故障发生20ms内完成。

步骤3)采用微分方程法计算故障点到保护安装处的距离，计算公式为

其中，u(t)为故障相电压采样值，i(t)为故障相电流采样值，L为线路单位长度电感，R为单位长度电阻，D_f为故障点到保护安装处的距离。

步骤3)中，满足以下公式判断故障点方向为正方向：其中为保护安装处的故障相电压变化相量，为保护安装处的故障相电流变化相量。

步骤3)中，当故障环路残压大于0.1倍U_N，并且测量距离在保护范围内时不再进行故障点变化量方向判别，直接判断故障点方向，其中，U_N为输电线路额定相电压值。

步骤4)所述判断距离Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段保护动作的方法分别为：

距离Ⅰ段保护动作条件：D_f<D_setting1且故障点方向为正方向，其中，D_f为故障点到安装保护处的距离，D_setting1为距离Ⅰ段的保护范围；

距离Ⅱ段启动条件：D_f<D_setting2且故障点方向为正方向，其中，D_setting2为距离Ⅱ段的保护范围；

距离Ⅲ段启动条件：D_f<D_setting3且故障点方向为正方向，其中，D_setting3为距离Ⅲ段的保护范围；

在距离Ⅱ、Ⅲ段分别满足以上启动条件后，保护启动，经过整定延时时间动作。

本发明采用微分方程进行精确故障点测量，同时使用快速的工频变化量方向识别故障方向，两者结合进行距离Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段保护的动作或者启动条件。微分方程计算故障点距离的方法不受故障后电压或电流频率偏移的影响，并且不受高次谐波的影响；在故障后20ms内进行快速的变化量方向判别能够在风力发电机控制系统如撬棒保护动作前准确进行故障方向判别，能够有效避免故障时间推移风力发电机组出力变化导致的系统电源频率偏移的影响；同时使用余弦傅氏系数滤波计算的工频相量能够快速消除电流非周期分量的影响。当故障点电压较高时，自动判别为正方向，依赖故障点距离进行方向判别，有效解决了电压变化量死区的问题。

附图说明

图1是距离Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段保护实施方法的流程图；

图2是本实施例中距离Ⅰ段保护实施方法详细流程图；

图3是本实施例中距离Ⅱ、Ⅲ段保护实施方法详细流程图；

图4是本实施例中距离Ⅱ、Ⅲ段保护动作逻辑图。

具体实施方式

本发明采用的输电线路距离保护方法与传统输电线路距离保护的应用载体即保护装置的软硬件平台完全相同，以下将参照附图，通过实施方式详细地阐述本发明提供的风力发电送出输电线路距离保护方法：

1.进行故障发生的判别：实时采集保护安装处的电压、电流瞬时值，故障启动模块采用电流变化量识别故障，识别公式如下：