[发明专利]风电厂集电线路及箱变的综合保护系统及方法

说明书

本发明涉及一种风电厂集电线路及箱变的综合保护系统及方法，设置并网保护装置安装在集电线路并网点，采集并网点三相电流和三相电压；设置变压器侧保护装置采集所在变压器高压侧三相电流、低压侧三相电流，并判断对应变压器是否存在故障；将所在变压器高压侧三相电流发送给通讯主机；并网保护装置计算各个变压器高压侧三相电流的总和与并网点三相电流的差值，判断是否存在故障。本发明解决了集电线路和箱式变压器的保护定值整定困难问题，有效避免越级跳闸问题，兼顾继电保护的选择性，速动性和灵敏性。可以安全快速的切除故障点，避免事故扩大化，保证正常线路的发电设施能够继续发电，提高发电企业的收益。

技术领域

本发明涉及电力保护技术领域，尤其涉及一种风电厂集电线路及箱变的综合保护系统及方法。

背景技术

随着风力发电容量的不断扩大，输电网络故障特征与常规输电线路有很大的不同，其特殊的故障特征导致继保装置无法按照传统的定值整定方法进行计算，同时也无法满足继电保护的选择性，速动性和灵敏性。在发电过程中，风力发电机的电能通过塔筒的逆变器转换为50Hz与电网同频电压，然后经过箱式变电站(以下简称箱变)进行升压到10kV或者35kV后连接到集电线路。由于风电的随机波动性以及故障时电流方向也会改变，因此发电系统故障特性与传统电源存在显著差异。然而现有集电线路电流保护一般沿用传统的电网继电保护的整定与配置原则，但是无法满足继电保护的速动性，选择性和灵敏性要求。

目前，集电线路按照传统的继电保护方案使用三段过流保护，但定值整定困难，针对区内和区外故障无法满足选择性，速动性和灵敏性。另一种现有方法采用带延时的电流整定原则配置熔断器的方案，但无法满足速动性要求，同时存在越级跳闸问题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种风电厂集电线路及箱变的综合保护系统及方法，解决了集电线路和箱式变压器的保护定值整定困难问题，有效避免越级跳闸问题，并兼顾继电保护的选择性，速动性和灵敏性。

为达到上述目的，本发明提供了一种风电厂集电线路及箱变的综合保护系统，包括并网点保护装置和多个变压器侧保护装置；

所述并网点保护装置安装在集电线路并网点，采集并网点三相电流i_Z和三相电压u_Z；

所述变压器侧保护装置采集所在变压器高压侧三相电流i_H、低压侧三相电流i_L，并判断对应变压器是否存在故障；将所在变压器高压侧三相电流i_H发送给通讯主机；

所述并网点保护装置计算各个变压器高压侧三相电流的总和与并网点三相电流i_Z的差值，判断是否存在故障。

进一步地，并网点保护装置和多个变压器侧保护装置通过光纤传输网络、lora网络,5G网络或电力载波的方式进行互联。

进一步地，所述并网点保护装置作为通讯主机，通过广播方式定时发送时标信号；所述箱变侧保护装置安装在箱变侧作为从机，根据所述时标信号和与通讯主机的通讯时延调整采样时刻，与通讯主机同步采样。

进一步地，所述变压器侧保护装置计算高压侧三相电流i_H和低压侧三相电流i_L的差值，如果超过设定阈值则进行差动保护；跳开变压器的高压侧、低压侧断路器，向所述并网点保护装置发送跳闸闭锁命令，所述并网点保护装置接收跳闸闭锁命令后，闭锁本侧保护延时启动，等待箱变侧保护装置跳闸隔离故障，如果延时超时故障没有消失，则启动本侧跳闸保护，跳开并网点断路器。

进一步地，每个变压器还设置低压侧过流保护装置,判断低压侧三相电流i_L是否超过相应阈值，如果超过，则跳开所在变压器低压侧断路器。