[发明专利]一种海上风电场集电线路故障定位系统和方法

摘要

本发明公开一种海上风电场集电线路故障定位系统和方法，系统根据风机箱变接入点在海上风电场集电线路的上设置电流互感器，同时利用多个终端单元采集箱变高压侧CT、集电线路上的CT电流数据，然后在升压站站端故障定位智能单元进行处理和判别，最终得到故障定位结果。在数据处理过程中，利用网络传输模型确定不同电流终端单元的时差，然后通过插值计算对数据进行同步处理修正；再利用差动保护原理进行故障的判别时，提出三折线差动保护的判据，能躲过正常时的不平衡电流以及CT饱和的情况，判断差动电流和制动电流的关系，确定出故障区域。因此本发明能对海上风电场集电线路故障迅速定位，在保护跳闸的同时，判断出故障区。

主权项

1.一种海上风电场集电线路故障定位系统，海上风电场集电线路上并接有多个分别通过箱式变压器连接集电线路的风力发电机；相邻风机箱变之间的联络线路上分别设置有负荷开关；集电线路与升压站电力母线之间装设有断路器；其特征是，海上风电场集电线路故障定位系统包括升压站站端故障定位智能单元，多个电流终端单元，设置于各风机箱变高压侧出线上的箱变高压侧CT，以及风机箱变与升压站电力母线之间或相邻风机箱变之间的联络线路上分别设置的联络线路CT；升压站站端故障定位智能单元与各电流终端单元之间通过网络连接通信；根据各风机箱变接入的位置，将集电线路分为不同的节点区域，各节点区域为由各风机箱变高压侧CT与相应风机箱变两侧联络线路上的联络线路CT，所围成的集电线路区域；电流终端单元采集各节点区域中箱变高压侧CT和两个联络线路CT的感应电流数据，并将采集到的数据传输至升压站站端故障定位智能单元；故障定位智能单元基于采集到的数据进行处理和判别，最终得到故障定位结果，包括：定义通过电流终端单元采集到的Gi区域中箱变高压侧CT电流数据和两个联络线路CT电流模拟信号，分别为I_Gi1、I_Gi2和I_G(i‑1)2；对电流模拟信号进行模数转换并计算有效值；基于电流模拟信号的电流有效值I_Gi1、I_Gi2和I′_G(i‑1)2，计算各区域内的差动电流和制动电流；根据每个节点区域内差动电流和制动电流数据，对集电线路故障进行定位：定义差动电流启动值1为I_di＞、差动电流启动值2为I_di＞＞，和差动制动系数K1、K2，由上述所得区域Gi的差动电流和制动电流，考虑正常运行时的不平衡电流以及CT饱和时的情形，电流差动动作三折线特性方程如下：I_di＞(I_di＞) I_ri≤Kb₁IeI_di‑(I_di＞)＞K1*(I_ri‑Kb₁Ie) Kb₁Ie＜I_ri≤Kb₂IeI_di‑(I_di＞)‑K1*(Kb₂‑Kb₁)Ie＞K2*(I_ri‑Kb₂Ie) I_ri＞Kb₂Ie其中，Ie为二次额定电流，Kb₁Ie、Kb₂Ie为动作特性曲线的起始点；电流差动动作三折线上方为保护动作区；当集电线路保护跳闸，且站端定位智能单元获取的Gi区域的差动电流和制动电流满足上述电流差动动作三折线上方规定的保护动作区，则确定当前故障位于Gi区域内。