[发明专利]基于故障模型判别的风电系统时域全量纵联保护方法

说明书

本发明公开了基于故障模型判别的风电系统时域全量纵联保护方法，包括：通过对集群风电送出线区内外不同时域全量故障模型特征分析，获得差动电压、电流时域全量信息区内故障时呈现阻感特征，区外呈现电容特征，由此提出基于阻感/电容模型相关性判别的两套保护原理，进而构建了两种保护原理的相关性判别式和保护判据。仿真结果表明，基于阻感/电容模型识别方法的两种时域全量故障模型相关性判别纵联保护均能适用于集群风电送出线。本发明的优点是：不受风电系统背侧阻抗变化、弱馈性、频率偏移、高谐波的影响，在长距离送出线发生故障时，保护动作仍能可靠性高，并且具有较强的抗过渡电阻性能。

技术领域

本发明涉及风力发电领域，特别涉及基于故障模型判别的风电系统时域全量纵联保护方法。

背景技术

随着风电事业的发展，风机装机容量逐年增加，伴随着大规模集中式并网，这将导致其故障特征在很大程度上区别于常规线路，给电网的安全稳定运行带来了极大地挑战。而继电保护作为电网安全稳定运行的重要保证，意义尤为重要。其中纵差保护因全线速动、可靠性高的特点作为220kV及以上电压等级输电线路的主保护。但现有纵差保护是针对常规能源线路提出的，应用于集群风电送出线时，可能导致保护不正确动作，可靠性面临挑战。

目前针对纵联保护原理，其中工频差动保护性能易受风电场故障特征中的频率偏移、弱馈性、高谐波会造成受到影响，保护不再适用。针对规模化风电基地送出750kV输电线路，提出了一种利用差动电压、电流故障分量得到综合阻抗的纵联保护新原理，该原理适用于带串补的输电线路。但受背侧电源阻抗变化的影响，保护应用于风电系统时，适应性仍然存在问题。基于模型识别的纵联保护原理不受电气量变化、过渡电阻及系统振荡的影响，在常规能源线路中，保护性能优越。但该原理以故障网络为基础，采用电气量的时域故障分量信息构成保护原理，应用于风电系统时，考虑到风电系统运行方式和控制策略的变化，风电侧系统阻抗会发生改变，保护性能受到影响。

发明内容

本发明的目的在于提供基于故障模型判别的风电系统时域全量纵联保护方法，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

基于故障模型判别的风电系统时域全量纵联保护方法，包括以下步骤：

步骤一，针对集群风电送出线区内外发生故障时，差动电压、电流对应的模型进行等效，构成阻感/电容等效模型；

步骤二，以集群风电送出线发生区内外故障时对应的阻感/电容等效模型，提出集群风电送出线区内外故障模型特征识别方法；

步骤三，以集群风电送出线区内外故障模型特征识别方法为基础，引入相关性判别的数学表达式；

步骤四，结合步骤三中相关性判别数学表达式，分别以集群风电送出线区内外故障模型特征及其识别方法为基础，构造集群风电送出线阻感/电容模型相关性判别纵联保护原理。

进一步的，步骤一中，针对集群风电送出线区内外发生故障时，差动电压、电流对应的模型进行等效，构成分别对应区内/区外故障时的阻感/电容等效故障模型；

(1)针对集群风电送出线区内故障：

送出线两端保护安装处测量电压如式(1)、式(2)所示；

忽略流过送出线容抗电流，则保护安装处的电流iF(t)、iS(t)即流过送出线阻感参数的电流；

定义差动电流icd(t)和差动电压ucd(t)如式(3)所示；

i_cd(t)＝i_F(t)+i_S(t)