[发明专利]一种基于相关系数的风电场集电线路单相接地故障选线方法

说明书

本发明涉及一种基于相关系数的风电场集电线路单相接地故障选线方法，属于电力系统继电保护技术领域。新能源出力较弱，噪声强，故障时含有大量高次谐波，对故障选线造成很多困难，若风电场集电线路发生故障后不及时切除，有可能导致相邻风机、线路甚至风电场发生事故，造成大规模脱网。本发明通过电磁暂态仿真在风电场的一条集电线路上沿线路设置单相接地故障作为故障线路，提取该故障线路零序电流，根据多条线路零序电流波形相关程度进行对比，进而来推断故障线路。本发明能够识别故障线路和非故障线路的相关系数，适用于风电场多条集电线路故障选线，简化了判断过程，且判断结果真实可靠。

本发明涉及一种基于相关系数的风电场集电线路单相接地故障选线方法，属于电力系统继电保护技术领域。

背景技术

随着经济社会的快速发展，人类面临着越来越严峻的能源危机，发展可再生清洁能源成为世界各国的发展战略。风能因为投资规模较为灵活，开发成本相对较低等优点，成为如今最具有开发前景、发展最快的可再生能源之一。

现今我国风电场建设通常以风力资源为导向，风能资源丰富的地段多为山顶、峡谷、海上等地理环境较为恶劣的区域，风电场集电线路发生故障的几率极高。大规模风电通过高压输电线路远距离输送到负荷中心，如果风电场集电线路发生故障后不及时切除，有可能导致相邻风机、线路甚至风电场发生事故，造成大规模脱网。风电场集电线路单相接地故障占百分之八十以上，因此，寻找合理的技术手段提高风电场集电线路继电保护能力对风电场本身以及电力系统安全运行都具有重要意义。

风电场常规零序电流保护为一定值，为兼顾高阻接地时保护的可靠性，增大保护整定的灵敏度，可能导致集电线路发生金属性故障时健全线路的零序电流大于整定值而误动。考虑保护整定过程的复杂性，利用健全线路和故障线路之间零序电流的差异性集中分析比较，鉴别故障线路，无需保护动作。

由于风电场集电线路多为线缆混合，且线路长度不规律，受到谐波影响，在某些故障情况下健全线路的相似度受到影响。但因故障线路零序电流相位与健全线路零序电流相位相反，根据斯皮尔曼等级相关系数计算两条线路之间波形差异，可以很好反映两条线路之间零序电流的相似性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于相关系数的风电场集电线路单相接地故障选线方法，用以正确选择集电线路中单相接地故障线路，对风力发电场(简称风电场)的可靠运行有着积极的意义。

本发明的技术方案是：一种基于相关系数的风电场集电线路单相接地故障选线方法，包括如下步骤：

Step1：通过电磁暂态仿真在风力发电场(简称风电场)的一条集电线路上沿该条集电线路进行测量，若发生单相接地故障则将该条集电线路作为故障集电线路，并于测量点提取出每条集电线路的零序电流。

Step2：截取发生故障后每条集电线路20ms的零序电流波形数列。

Step3：将所有集电线路的零序电流波形数列进行分组，两条集电线路分为一组，且每一条集电线路都需要和其它三条集电线路分别组成一组进行对比，在MATLAB中代入斯皮尔曼等级相关系数公式中进行计算。

Step4：通过对所有计算结果进行对比，当发生故障时，对一组中的两条集电线路进行等级相关系数对比，若计算结果大于0，则该组中的两条集电线路都为非故障集电线路；若计算结果小于0，则该组中有且仅有一条集电线路为故障集电线路；对所有组进行判断，得到故障集电线路。

所述Step1中，提取风力发电场每一条集电线路的母线侧零序电流，定义故障选线启动判据为：

式(1)中，k表示采样点，K表示一定时窗内采样点数，K≤k，Δi(n)＝i₀(n)-i₀(n-1)，i₀(n)和i₀(n-1)为相邻两个采样点的零序电流采样值；