CN103399260A - 大规模风电场故障选相方法 - Google Patents

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Abstract

一种大规模风电场故障选相方法，包括以下步骤：①计算各序电流和各相电压及相间电压；②判断是否为单相短路故障，对于单相短路故障，可利用零序电流远大于正负序电流的特点；③判断是否为两相短路接地故障；④判断是否为两相短路故障，对于两相短路，由于没有零序电流通路，可利用零序电流远小于正负序电流的特点进行选相；⑤判断是否为三相短路故障。本发明的故障选相方法与负荷电流和故障电阻无关，可较好的解决大规模风电场条件下各类故障的区别，能够确保联络线路故障是保护的正确选相，确保距离保护及单相重合闸能够正确动作。

Description

大规模风电场故障选相方法
技术领域：
本发明涉及电力系统领域中继电保护的方法，特别涉及一种大规模风电场故障选相方法。
背景技术：
大规模风电场是现代电力系统重要的新能源基地，输电线路是电力系统输送电的基本设备，在电力系统中占有非常重要的地位。大规模风电场输电线路故障时，若不能及时切除或误切除，会对风电场能源系统影响较大，容易造成大规模风电场解列，以及变压器越级跳闸等重大事故。目前随着风电场规模的扩大，高压/超高压/特高压线路担负风电场能源输送的重要任务，它们造价极为昂贵，一旦因故障而遭到损坏，检修难度大、时间长，对国民经济造成的直接和间接损失十分巨大。因此，对高压/超高压线路保护装置的选择性、快速性、可靠性、灵敏性提出了更高的要求。
选相元件是高压/超高压线路保护的重要组成部分，输电线路保护中正确选相是确保距离保护正确动作的重要条件，同时也是实现输电线路单相重合闸的前提条件。
对于传统高压/超高压/特高压线路，故障选相元件能够正确的选择各种类型的故障。对于大型风电场联络线路，风电场相对于高压/超高压/特高压联络线路而言相当于一个中性点接地的弱电源系统，其零序等值阻抗远远小于正负序等值阻抗，这就直接导致了接地故障中零序电流远远大于正负序故障电流，这一故障特征完全不同于传统电力系统的故障分析特征，传统输电线路保护的选相原理，例如突变量选相原理，序分量选相原理完全不能适用于这种大规模风电场联络线路保护的故障选相。
发明内容：
鉴于此，有必要设计一种大规模风电场故障选相方法。
    一种大规模风电场故障选相方法，其特征在于，包括以下步骤：
Figure 357421DEST_PATH_IMAGE001
计算各序电流和各相电压及相间电压；大型风电场线路保护装置对互感器的电压电流波形采样得到电压电流瞬时值；通过傅氏算法求出各序电流
Figure 879669DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 188291DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 606634DEST_PATH_IMAGE004
及各相电压及相间电压
Figure 159767DEST_PATH_IMAGE006
；其中0，1，2，分别代表零序，正序，负序分量；；
Figure 912140DEST_PATH_IMAGE008
；
Figure 426297DEST_PATH_IMAGE009
分别代表三个不同的相；
Figure 290348DEST_PATH_IMAGE010
                                 （1）
Figure 307983DEST_PATH_IMAGE011
                                 （2）
Figure 333708DEST_PATH_IMAGE012
                                    （3）
式（1）、（2）中，
Figure 538424DEST_PATH_IMAGE013
为常数；
Figure 940587DEST_PATH_IMAGE014
判断是否为单相短路故障；对于单相短路故障，可利用零序电流远大于正负序电流的特点，其选相判据如下式所示：
                                      （4）
Figure 274933DEST_PATH_IMAGE016
                                        （5）
若线路保护装置处电压电流同时满足式（4）、（5），则可判断为单相短路故障，此时，为故障相，为故障相电压幅值，
Figure 636797DEST_PATH_IMAGE019
为其他两相中的最小相电压幅值；
Figure 269904DEST_PATH_IMAGE020
判断是否为两相短路接地故障；
Figure 980371DEST_PATH_IMAGE015
                                      （6）
Figure 989915DEST_PATH_IMAGE021
                                       （7）
若线路保护装置处电压电流同时满足式（6）、（7），则可判断为两相短路接地故障，此时，
Figure 305490DEST_PATH_IMAGE022
为两故障相，
Figure 843918DEST_PATH_IMAGE023
为两故障相相间电压幅值，
Figure 244944DEST_PATH_IMAGE024
为故障相与非故障相的最小相间电压幅值；
判断是否为两相短路故障；对于两相短路，由于没有零序电流通路，可利用零序电流远小于正负序电流的特点进行选相，其选相判据如下式所示：
Figure 493840DEST_PATH_IMAGE026
                                      （8）
Figure 934661DEST_PATH_IMAGE021
                                       （9）
若线路保护装置处电压电流同时满足式（8）、（9），则可判断为两相短路故障，此时，
Figure 619720DEST_PATH_IMAGE022
为两故障相，为两故障相相间电压幅值，
Figure 261234DEST_PATH_IMAGE024
为故障相与非故障相的最小相间电压幅值；
Figure 344728DEST_PATH_IMAGE027
判断是否为三相短路故障；三相短路时，短路电流中正序分量很大，负序和零序电流则近乎为零，且相间电压基本相同，其选相判据如下式所示：
Figure 985925DEST_PATH_IMAGE028
                                       （10）
Figure 609804DEST_PATH_IMAGE029
                                       （11）
若线路保护装置处电压电流同时满足式（10）、（11），则可判断为三相短路故障，
Figure 20057DEST_PATH_IMAGE030
均为两故障相相间电压幅值。
本发明针对目前大规模风电场高压/超高压/特高压联络线路各类故障的故障特征，提出了一种新型的适用于大规模风电场故障的故障选相方法，该方法与负荷电流和故障电阻无关，可较好的解决大规模风电场条件下各类故障的区别，能够确保联络线路故障是保护的正确选相，确保距离保护及单相重合闸能够正确动作。
具体实施方式：
    一种大规模风电场故障选相方法，其特征在于，包括以下步骤：
Figure 336769DEST_PATH_IMAGE001
计算各序电流和各相电压及相间电压；大型风电场线路保护装置对互感器的电压电流波形采样得到电压电流瞬时值；通过傅氏算法求出各序电流、、及各相电压
Figure 737932DEST_PATH_IMAGE005
及相间电压；其中0，1，2，分别代表零序，正序，负序分量；；
Figure 704248DEST_PATH_IMAGE008
；
Figure 628342DEST_PATH_IMAGE009
分别代表三个不同的相；
Figure 731427DEST_PATH_IMAGE010
                                 （1）
Figure 766379DEST_PATH_IMAGE011
                                 （2）
Figure 740151DEST_PATH_IMAGE012
                                    （3）
式（1）、（2）中，
Figure 832216DEST_PATH_IMAGE013
为常数；
Figure 891439DEST_PATH_IMAGE014
判断是否为单相短路故障；对于单相短路故障，可利用零序电流远大于正负序电流的特点，其选相判据如下式所示：
Figure 464503DEST_PATH_IMAGE015
                                      （4）
Figure 823940DEST_PATH_IMAGE016
                                        （5）
若线路保护装置处电压电流同时满足式（4）、（5），则可判断为单相短路故障，此时，
Figure 558678DEST_PATH_IMAGE017
为故障相，
Figure 105197DEST_PATH_IMAGE018
为故障相电压幅值，
Figure 216372DEST_PATH_IMAGE019
为其他两相中的最小相电压幅值；
Figure 430316DEST_PATH_IMAGE020
判断是否为两相短路接地故障；
                                      （6）
                                       （7）
若线路保护装置处电压电流同时满足式（6）、（7），则可判断为两相短路接地故障，此时，
Figure 818725DEST_PATH_IMAGE022
为两故障相，
Figure 152754DEST_PATH_IMAGE023
为两故障相相间电压幅值，
Figure 494874DEST_PATH_IMAGE024
为故障相与非故障相的最小相间电压幅值；
Figure 15985DEST_PATH_IMAGE025
判断是否为两相短路故障；对于两相短路，由于没有零序电流通路，可利用零序电流远小于正负序电流的特点进行选相，其选相判据如下式所示：
                                      （8）
Figure 923078DEST_PATH_IMAGE021
                                       （9）
若线路保护装置处电压电流同时满足式（8）、（9），则可判断为两相短路故障，此时，
Figure 436099DEST_PATH_IMAGE022
为两故障相，
Figure 178927DEST_PATH_IMAGE023
为两故障相相间电压幅值，为故障相与非故障相的最小相间电压幅值；
Figure 9797DEST_PATH_IMAGE027
判断是否为三相短路故障；三相短路时，短路电流中正序分量很大，负序和零序电流则近乎为零，且相间电压基本相同，其选相判据如下式所示：
                                       （10）
Figure 452072DEST_PATH_IMAGE029
                                       （11）
若线路保护装置处电压电流同时满足式（10）、（11），则可判断为三相短路故障，
Figure 981274DEST_PATH_IMAGE030
均为两故障相相间电压幅值。

Claims (1)

1.一种大规模风电场故障选相方法，其特征在于，包括以下步骤：
Figure 431359DEST_PATH_IMAGE001
计算各序电流和各相电压及相间电压；大型风电场线路保护装置对互感器的电压电流波形采样得到电压电流瞬时值；通过傅氏算法求出各序电流
Figure 551761DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 740953DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 73845DEST_PATH_IMAGE004
及各相电压
Figure 357059DEST_PATH_IMAGE005
及相间电压
Figure 648363DEST_PATH_IMAGE006
；其中0，1，2，分别代表零序，正序，负序分量；
Figure 384238DEST_PATH_IMAGE007
；
Figure 51980DEST_PATH_IMAGE008
；
Figure 658541DEST_PATH_IMAGE009
分别代表三个不同的相；
Figure 120747DEST_PATH_IMAGE010
                                 （1）
Figure 343918DEST_PATH_IMAGE011
                                 （2）
Figure 815350DEST_PATH_IMAGE012
                                    （3）
式（1）、（2）中，为常数；
Figure 909525DEST_PATH_IMAGE014
判断是否为单相短路故障；
Figure 617063DEST_PATH_IMAGE015
                                      （4）
Figure 95448DEST_PATH_IMAGE016
                                        （5）
若线路保护装置处电压电流同时满足式（4）、（5），则可判断为单相短路故障，此时，
Figure 411023DEST_PATH_IMAGE017
为故障相，为故障相电压幅值，
Figure 350478DEST_PATH_IMAGE019
为其他两相中的最小相电压幅值；
Figure 163713DEST_PATH_IMAGE020
判断是否为两相短路接地故障；
Figure 599373DEST_PATH_IMAGE015
                                      （6）
Figure 574283DEST_PATH_IMAGE021
                                       （7）
若线路保护装置处电压电流同时满足式（6）、（7），则可判断为两相短路接地故障，此时，
Figure 993763DEST_PATH_IMAGE022
为两故障相，
Figure 813951DEST_PATH_IMAGE023
为两故障相相间电压幅值，
Figure 626487DEST_PATH_IMAGE024
为故障相与非故障相的最小相间电压幅值；
Figure 37877DEST_PATH_IMAGE025
判断是否为两相短路故障；
Figure 413495DEST_PATH_IMAGE026
                                      （8）
Figure 568533DEST_PATH_IMAGE021
                                       （9）
若线路保护装置处电压电流同时满足式（8）、（9），则可判断为两相短路故障，此时，
Figure 713206DEST_PATH_IMAGE022
为两故障相，
Figure 295497DEST_PATH_IMAGE023
为两故障相相间电压幅值，
Figure 689570DEST_PATH_IMAGE024
为故障相与非故障相的最小相间电压幅值；
Figure 382719DEST_PATH_IMAGE027
判断是否为三相短路故障；
Figure 647478DEST_PATH_IMAGE028
                                       （10）
Figure 135091DEST_PATH_IMAGE029
                                       （11）
若线路保护装置处电压电流同时满足式（10）、（11），则可判断为三相短路故障，均为两故障相相间电压幅值。
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