[发明专利]集电线路保护与风机箱变熔断器的协调配合方法及系统

说明书

本发明提供了一种集电线路保护与风机箱变熔断器的协调配合方法，包括：当风电场发生短路故障时，根据预先建立的集电线路反时限保护动作特征曲线计算集电线路反时限保护动作时间；根据所述集电线路反时限保护动作时间，动作集电线路保护断路器。本发明提供的技术方案，使集电线路保护具有反时限保护动作特性，天然能够与箱变熔断器的反时限动作特性曲线形成有机配合，有效协调了熔断器保护与线路保护之间速动性与选择性的矛盾。

技术领域

本发明属于电力系统继电保护，具体涉及一种集电线路保护与风机箱变熔断器的协调配合方法及系统。

背景技术

在规模化风电场中，如附图2所示，风电机组机端箱变配置高压熔断器，熔断器具有反时限特性；集电线路保护采用两段式过流保护，即I段电流速断保护和II段过电流保护。

集电线路I、II段保护的动作时间应与风机机端熔断器动作时间相配合，如附图3所示，当熔断器的动作范围内发生短路故障时，集电线路I、II段保护不应抢先于熔断器动作。在熔断器动作后，集电线路I、II段保护应能可靠返回，防止越级跳闸扩大故障影响。

在这种整定方式下，风电场集电线路保护存在速动性与选择性的缺陷：

首先，集电线路电流保护I段需与整个风电场内所有风电机组的相关联熔断器进行时间配合，为确保风机机端故障时先由熔断器切除，过电流保护I段需牺牲一定的速动性以保证选择性；其次，当某集电线路发生故障时，其他风机集群对短路点提供的短路电流有可能会造成正常集电线路的保护的误动，导致其他风机集群切除，进而造成电网电压及频率稳定的进一步恶化。

发明内容

为了有效提升集电线路保护速动性，同时保证不同集电线路保护对故障的绝对选择性，本发明提供了一种基于双曲正切函数的集电线路反时限保护动作特性曲线使集电线路保护具有反时限保护动作特性，能够与箱变熔断器的反时限动作特性曲线形成有机配合，有效协调熔断器保护与线路保护之间速动性与选择性的矛盾，解决了集电线路保护间的选择性失配问题。

本发明提供一种集电线路保护与风机箱变熔断器的协调配合方法，包括：

当风电场发生短路故障时，根据预先建立的集电线路反时限保护动作特征曲线计算集电线路反时限保护动作时间；

根据所述集电线路反时限保护动作时间，动作集电线路保护断路器。

所述集电线路的反时限保护动作特性曲线的动作特征方程如下式所示：

式中，t为反时限保护动作时间，I为保护安装处采集到的故障电流；A、B与q为保护参数且均为大于零的常数。

所述集电线路反时限保护动作特征曲线的建立包括：

选取风机箱变熔断器反时限保护特性曲线上与风机箱变熔断器的最大故障电流I_max和负荷裕度电流I_M分别对应的点为N点、M点，N点和M点分别增加附加时延Δt₁，得到N'点与M'点；

根据双曲正切函数设置集电线路的反时限保护动作特性曲线，使集电线路反时限保护动作特征曲线通过N'点和M'点。

通过下式公式求解所述保护参数A、B与q：

I_fm＝1.5I_N