[发明专利]双馈风电场的单相接地故障判定方法及其重合闸方法

说明书

本发明公开了一种双馈风电场的单相接地故障判定方法，包括发生单相接地故障后，构建双馈风电场的有功功率频谱特征向量和无功功率频谱特征向量并得到单相接地故障频谱特征矩阵；计算风电场出线功率频谱特征矩阵相似度；对双馈风电场的故障进行判定。本发明还公开了一种包括了所述双馈风电场的单相接地故障判定方法的重合闸方法。本发明通过计算功率谱特征向量相似度的技术方案实现双馈风电场的单相接地故障判定，并根据故障判定结果制定对应的重合闸策略；因此本发明方法能够更加科学有效的进行双馈风电场的单相接地故障判定和重合闸，而且本发明方法可靠性高、适用性好且抗干扰能力强。

技术领域

本发明属于电气自动化领域，具体涉及一种双馈风电场的单相接地故障判定方法及其重合闸方法。

背景技术

随着经济技术的发展和人们生活水平的提高，电能已经成为了人们生产和生活中必不可少的二次能源，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。而随着环境问题的日益凸显，新能源发电也已经广泛应用并且并网发电。

双馈风电机组是目前应用最广泛的风力发电机，单机容量的增大以及经济性的提高，使其发展受到全球各国的高度重视。随着风电穿透功率的提高，作为一种与同步发电机组异构的电源，双馈风电机组短路电流特性对电力系统继电保护的影响不断凸显。特别是在风电低电压穿越要求下，电网故障期间风电机组与电网之间的相互耦合过程，使风机的暂态特性变的更为复杂。如何解决传统电力系统继电保护的兼容性问题，以及如何提高含大规模风电机组的复杂互联电网运行安全性正受到越来越多的关注。工程中风电送出线采用单相自动重合闸，重合前不检测故障性质，经固定延时后重合故障相。一旦重合失败，引发的二次冲击将对风电场和系统的稳定运行造成威胁。

风电场通过超高压送出线路对电网输电，目前送出线路采用的保护配置及重合闸方式直接采用常规超高压线路的常用方案，并没有完全解决风电场接入后的适应性问题，难以同时保证风电场的经济性和电网的稳定可靠性。其中，基于电压、电流幅值的故障性质判据对风电出力波动的适应性较差；区外雷击会影响电压判据结果的准确性；双馈风电系统的偏频特性也会影响基于频率特性的故障性质判据的判定结果。上述判据均以故障相电压或电流为单一考察对象，抗干扰能力较差。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种可靠性高、适用性好且抗干扰能力强的双馈风电场的单相接地故障判定方法。

本发明的目的之二在于提供一种包括了所述双馈风电场的单相接地故障判定方法的重合闸方法。

本发明提供的这种双馈风电场的单相接地故障判定方法，包括如下步骤：

S1.发生单相接地故障后，构建双馈风电场的有功功率频谱特征向量和无功功率频谱特征向量，从而得到单相接地故障频谱特征矩阵；

S2.根据步骤S1构造的特征向量，计算风电场出线功率频谱特征矩阵相似度；

S3.根据步骤S2计算得到的风电场出线功率频谱特征矩阵相似度，对双馈风电场的故障进行判定。

步骤S1所述的构建双馈风电场的有功功率频谱特征向量和无功功率频谱特征向量，从而得到单相接地故障频谱特征矩阵，具体为采用如下步骤构建特征向量：

A.对故障后的前若干个周波的有功功率曲线进行变换，从而得到对应的有功频谱；

B.根据步骤A得到的有功频谱，采用如下算式构成有功功率频谱特征向量E^P：