[发明专利]一种适用于风场送出线的故障测距方法

说明书

本发明提供了一种适用于风场送出线的故障测距方法，包括如下步骤：在线路发生故障时，将单位数据窗内从保护装置采样到的故障电压和电流离散值进行复化梯形积分求和后，生成线路阻感模型求和方程；将单位数据窗向后连续移动一定次数，重复多次后最终生成所述线路阻感模型的矩阵方程；采用最小二乘法对所述矩阵方程进行拟合求解，得到拟合误差和故障距离；得到一个周波内的所有单位数据窗内的故障距离和拟合误差；若一个周波内的所有单位数据窗内的故障距离小于设定门槛值且拟合误差的平方和小于设定门槛值，则判定为发生区内故障；否则为发生区外故障。该方法适用于风电并网系统，并能够保证计算的稳定性，得到较准确的故障距离。

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护技术领域，具体涉及一种适用于风场送出线的故障测距方法、电子设备和可读存储介质。

背景技术

在电力系统中，距离保护是指反应故障点至保护安装地点之间的距离(或阻抗)，并根据距离的远近确定动作时间的一种保护装置，核心部分是故障测距或者阻抗测量。寻找最优化的计算方法，使故障计算结果误差更小，是解决距离保护的关键。

传统的距离保护利用工频量来实现线路保护，然而在风电大规模集中并网的情况下，风电场侧的故障特征与传统的同步机电源的故障暂态特性有着明显差异，风电场侧输出电气量存在频率偏移等故障特性，使得基于稳态工频量的传统距离保护难以适用，无法通过傅氏算法准确提取工频量信息，因此存在拒动或误动的风险。

针对传统距离保护在风电并网系统中存在性能下降的问题，提出了基于暂态分量的距离保护新原理，例如基于解微分方程算法的时域距离保护。基于解微分方程算法的距离保护不受非周期分量和电网频率变化的影响，但由于该算法假设被保护线路分布电容及由此产生的高次谐波的影响可以忽略，其高频特性较差，在实际应用过程中要配以低通滤波器，将高频分量挡在算法之外，以改善高频特性，对滤波器有着一定的性能要求；且在解离散微分方程过程中通常采用差分替代微分求导，导致存在计算误差，当故障暂态过程剧烈时，方程中故障电流求微分部分的结果可能出现较大误差，因此对采样率有着很高的要求。

因此，有必要提供一种新的故障测距方法，适用于风电并网系统，并能够保证计算的稳定性，得到较准确的故障距离。

发明内容

解决的技术问题

针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种适用于风场送出线的故障测距方法，该方法适用于风电并网系统，并能够保证计算的稳定性，得到较准确的故障距离。

技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

本发明提供了一种适用于风场送出线的故障测距方法，包括如下步骤：

S1、建立线路阻感模型，所述线路阻感模型是将线路的单位长度等效为固定电阻和电感的模型，并在线路发生故障时，将单位数据窗内从保护装置采样到的故障电压和电流离散值进行复化梯形积分求和后，生成线路阻感模型求和方程；

S2、将单位数据窗向后连续移动一定次数，重复多次S1后形成线路阻感模型求和方程组，最终生成所述线路阻感模型的矩阵方程；

S3、采用最小二乘法对所述矩阵方程进行拟合求解，得到拟合误差和故障距离；

S4、滑动至下一单位数据窗，重复步骤S1和S2，再次计算拟合误差和故障距离，直至完成一个周波内的所有单位数据窗内的拟合计算，得到一个周波内的所有单位数据窗内的故障距离和拟合误差；

S5、若一个周波内的所有单位数据窗内的故障距离小于设定门槛值且拟合误差的平方和小于设定门槛值，则判定为发生区内故障；否则，判定为发生区外故障。

进一步地，所述线路阻感模型中将线路的单位电阻r₁与单位电感l₁统一与故障距离x建立关系，则得到以下关系式：