CN105353251A - 一种适用于风电接入系统的故障方向判断方法 - Google Patents
一种适用于风电接入系统的故障方向判断方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105353251A CN105353251A CN201510819513.XA CN201510819513A CN105353251A CN 105353251 A CN105353251 A CN 105353251A CN 201510819513 A CN201510819513 A CN 201510819513A CN 105353251 A CN105353251 A CN 105353251A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- voltage
- wind power
- fault
- access system
- formula
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000035772 mutation Effects 0.000 description 4
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
本发明一种适用于风电接入系统的故障方向判断方法，属于风电接入系统输电线路保护技术领域；解决的技术问题为：供一种适用于风电接入系统、且可有效避免方向元件用于风电接入系统联络线风电侧时存在方向误判的非接地故障方向判断方法；采用的技术方案为：包括以下步骤：首先，采集风电接入系统联络线风电侧保护安装处的电流、电压量，在得到电压故障分量的采样值后，再获取电流、电压、故障电压的正序分量离散值；最后，根据上述数值对故障进行判断；适用于电力系统。
Description
技术领域
本发明提出一种适用于风电接入系统的故障方向判断方法，属于风电接入系统输电线路保护技术领域。
背景技术
随着能源问题和环境问题的加剧，作为最有发展前景的可再生能源，风能越来越引起人们的关注，而随着风电场规模的不断增大，对电网的安全稳定运行带来巨大的挑战。
近年来，已有就风电接入对继电保护的影响研究见诸于文献，这类文献采用理论分析、仿真分析和录波数据分析的方法，比较全面地分析了突变量保护在大规模风电接入系统的适应性问题；方向元件既是方向比较式纵联保护的核心元件，也是单端量保护的辅助元件，其重要性不言而喻。
目前用于输电线路的方向元件可分为工频故障分量方向元件、行波方向元件、暂态故障分量方向元件；其中，工频故障分量方向元件因不受负荷影响、动作快、不受过渡电阻影响等优点而广泛的用于输电系统之中，工频故障分量方向元件的动作性能良好建立在背侧系统正负序阻抗相等，且正序阻抗稳定的基础上；然而，风电系统的等值正序阻抗不稳定，且正负序阻抗不相等，将使得该方向元件用于风电接入系统联络线风电侧时存在方向误判的可能，因此，提出一种不依赖于背侧系统阻抗的方向元件显得尤为重要。
电力系统故障可分为接地故障和非接地故障，基于风电接入系统联络线的零序网架及其参数相对稳定的特点，当联络线上发生接地故障时，可利用零序方向元件可靠稳定地判断故障方向，零序方向元件的原理在此不再赘述，本发明主要针对的是联络线上发生非接地故障时的方向判断问题。
发明内容
本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种适用于风电接入系统、且可有效避免方向元件用于风电接入系统联络线风电侧时存在方向误判的故障方向判断方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种适用于风电接入系统的故障方向判断方法，包括以下步骤：
步骤S1：采集风电接入系统联络线风电侧保护安装处的电流、电压量，并用数字量表示，记为：
iφ(nTS),uφ(nTS),φ＝a,b,c，n＝1,...,N(1)
式(1)中：N为每周波采样点数；TS为采样间隔；其中，iφ(nTS),φ＝a,b,c为第n个采样周期的三相交流电流量，uφ(nTS),φ＝a,b,c为第n个采样周期的三相交流电压量；
步骤S2：提取电压故障分量的采样值，并按步骤S1中定义，记为：
Δuφ(nTs),φ＝a,b,c(2)
Δua(nTs)＝ua(nTs)-ua(nTs-mNTs),n＝0,1,...,N(3)
Δub(nTs)＝ub(nTs)-ub(nTs-mNTs),n＝0,1,...,N(4)
Δuc(nTs)＝uc(nTs)-uc(nTs-mNTs),n＝0,1,...,N(5)
式(3)中，Δua(nTs)为A相故障分量电压；式(4)中，Δub(nTs)为B相故障分量电压；式(5)中，Δuc(nTs)为C相故障分量电压；N为每周波采样点数；m取值为2～5。
通过iφ(nTs),uφ(nTs),Δuφ(nTs),φ＝a,b,c(6)，分别得到电流、电压及故障电压的正序分量离散值，记为：Ij(kTs),Uj(kTs),ΔUj(kTs),j＝1,2,0，其中，k为离散频率变量，k＝1,...,N-1；(7)；
步骤S3：采用判据对非接地故障判断故障方向；
其中：为正序突变量电压相量与正序全量电流相量的夹角。
本发明与现有技术相比具有的有益效果是：
1、本发明中，依据判据，增加的计算量少，可靠性高，不仅可避免传统风电系统正序阻抗不稳定且与负序阻抗相差较大，造成联络线风电侧保护安装处的传统故障分量方向元件的误判问题；而且可避免传统基于故障分量的方向元件判据中的信息可靠性低的问题。
2、本发明中，风电电源是弱馈电源，故障期间电压跌落大，故障电流小，采用原有判据可能因为较小造成方向误判问题，在经高阻接地且计及电流互感器实际传变误差时，甚至会出现过小而使信息不可用的问题；而依据判据，就可以借助量值均较大的特点，对非接地故障准确判断故障方向；
3、本发明充分利用了风电电源弱馈引起的短路电流小，电压跌落大的特点，同时避免了对风电背侧系统阻抗的依赖，实用性强。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1为风电接入系统故障电路示意图；
图2为本实施中所述的风电接入系统f2点故障时风电侧电压电流相量图；
图3为本实施中所述的直驱风电接入系统f1点故障时风电侧电压电流相量图；
图4为本实施例中所述的双馈风电电源等效为电压源且f1点故障时风电侧电压电流相量图。
具体实施方式
本发明的基本原理是：风电接入系统，从源来看，风电电源是弱馈电源，提供短路电流的能力有限，电压跌落大；这样，利用故障后短路电流变化小，电压跌落大，可以依据正序突变量电压与正序全量电流的相位差判断方向。
如图1所示的风电接入系统，传统故障分量方向元件应用于风电接入系统联络线时存在适应性问题，当联络线内f1处发生短路时，风电侧方向元件感受到的短路电流由风电电源提供；受非线性控制作用的影响，风电电源表现出正序阻抗不稳定且与负序阻抗不相等特征，故风电侧方向元件应反映背侧阻抗的判据会出现方向误判的情况。
本发明中，采用了利用正序突变量电压与正序全量电流的相位差的判据判断故障方向，具体原理如下(以下分析中相量均取正序分量)：
一、风电侧反向非接地故障分析
如图1所示的风电接入系统为例，当f2处故障时，利用风电侧方向元件的电流参考方向与系统侧相反的特点，可以得到如图2所示的相量图，定义故障前M端、N端的电压相量分别为与故障前N端的电流相量为故障瞬间N端保护安装处测得的电压、电流相量分别为和故障瞬间N端的正序突变量电压为所述图2中以为参考相量，的相反向量与的夹角记为α。δ为故障前风电场向电网输送有功功率时，超前于的角度。
二、直驱风场接入系统风电侧正向非接地故障分析
直驱风场接入系统中当f1点发生故障时，根据直驱风机相当于电流源，电流相位可近似认为不变的特点，可以得到如图3所示的相量图；定义与二者的相反向量的夹角记为β，其他定义与上述风电侧反向非接地故障分析中的定义相同。
三、双馈风场接入系统风电侧正向非接地故障分析
当图1所示的风电接入系统为双馈风场接入系统时，当f1点发生故障时，短路点由双馈风场提供短路电流；双馈风机机组产生的电能经定子和变流器两部分送出，而产生这两部分电能的源在短路瞬间分别可以等效为电压源和电流源，造成双馈风场接入侧介于电压源和电流源二者相应的角度之间；电流源的分析同直驱风场接入系统风电侧正向非接地故障分析。
下面分析电压源的故障瞬间电压源的端电压相位可近似认为不变，可以得到如图4所示的相量图；以下将简记为
本发明的相位整定的具体情况可由比较图2到图4相位关系的差异得到。
综上，本发明中，如图1至图4所示1、一种适用于风电接入系统的故障方向判断方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：采集风电接入系统联络线风电侧保护安装处的电流、电压量，并用数字量表示，记为：
iφ(nTS),uφ(nTS),φ＝a,b,c，n＝1,...,N(1)
式(1)中：N为每周波采样点数；TS为采样间隔；其中，iφ(nTS),φ＝a,b,c为第n个采样周期的三相交流电流量，uφ(nTS),φ＝a,b,c为第n个采样周期的三相交流电压量；
步骤S2：提取电压故障分量的采样值，并按步骤S1中定义，记为：
Δuφ(nTs),φ＝a,b,c(2)
Δua(nTs)＝ua(nTs)-ua(nTs-mNTs),n＝0,1,...,N(3)
Δub(nTs)＝ub(nTs)-ub(nTs-mNTs),n＝0,1,...,N(4)
Δuc(nTs)＝uc(nTs)-uc(nTs-mNTs),n＝0,1,...,N(5)
式(3)中，Δua(nTs)为A相故障分量电压；式(4)中，Δub(nTs)为B相故障分量电压；式(5)中，Δuc(nTs)为C相故障分量电压；N为每周波采样点数；m取值为2～5。
通过iφ(nTs),uφ(nTs),Δuφ(nTs),φ＝a,b,c(6)，分别得到电流、电压及故障电压的正序分量离散值，记为：Ij(kTs),Uj(kTs),ΔUj(kTs),j＝1,2,0，其中，k为离散频率变量，k＝1,...,N-1；(7)；
步骤S3：采用判据对非接地故障判断故障方向；
其中：为正序突变量电压相量与正序全量电流相量的夹角。
本实施例中，采用判据判断故障方向时，正向区域可为[135°，315°]，或者正向区域可为[145°，305°]。
本发明一种适用于风电接入系统的故障方向判断方法，解决了传统故障分量方向元件应用于风电接入系统的方向误判问题，有效应对了风电电源弱馈引起的短路电流小，电压跌落大的问题，同时避免了对风电背侧系统阻抗的依赖具有突出的实质性特点和进显著的进步，上面结合附图对本发明的实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (1)
1.一种适用于风电接入系统的故障方向判断方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：采集风电接入系统联络线风电侧保护安装处的电流、电压量，并用数字量表示，记为：
iφ(nTS),uφ(nTS),φ＝a,b,c，n＝1,...,N(1)
式(1)中：N为每周波采样点数；TS为采样间隔；其中，iφ(nTS),φ＝a,b,c为第n个采样周期的三相交流电流量，uφ(nTS),φ＝a,b,c为第n个采样周期的三相交流电压量；
步骤S2：提取电压故障分量的采样值，并按步骤S1中定义，记为：
Δuφ(nTs),φ＝a,b,c(2)
Δua(nTs)＝ua(nTs)-ua(nTs-mNTs),n＝0,1,...,N(3)
Δub(nTs)＝ub(nTs)-ub(nTs-mNTs),n＝0,1,...,N(4)
Δuc(nTs)＝uc(nTs)-uc(nTs-mNTs),n＝0,1,...,N(5)
式(3)中，Δua(nTs)为A相故障分量电压；式(4)中，Δub(nTs)为B相故障分量电压；式(5)中，Δuc(nTs)为C相故障分量电压；N为每周波采样点数；m取值为2～5。
通过iφ(nTs)，uφ(nTs),Δuφ(nTs),φ＝a,b,c(6)，分别得到电流、电压及故障电压的正序分量离散值，记为：Ij(kTs),Uj(kTs),ΔUj(kTs),j＝1,2,0，其中，k为离散频率变量，k＝1,...,N-1；(7)；
步骤S3：采用判据对非接地故障判断故障方向；
其中：为正序突变量电压相量与正序全量电流相量的夹角。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510819513.XA CN105353251B (zh) | 2015-11-23 | 2015-11-23 | 一种适用于风电接入系统的故障方向判断方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510819513.XA CN105353251B (zh) | 2015-11-23 | 2015-11-23 | 一种适用于风电接入系统的故障方向判断方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105353251A true CN105353251A (zh) | 2016-02-24 |
| CN105353251B CN105353251B (zh) | 2018-06-29 |
Family
ID=55329253
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510819513.XA Active CN105353251B (zh) | 2015-11-23 | 2015-11-23 | 一种适用于风电接入系统的故障方向判断方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105353251B (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018133061A1 (en) * | 2017-01-22 | 2018-07-26 | Abb Schweiz Ag | Method and control system for fault direction detection |
| CN113009280A (zh) * | 2021-03-08 | 2021-06-22 | 长沙学院 | 一种基于故障特征主动构造的微电网故障定位方法 |
| CN114696301A (zh) * | 2020-12-30 | 2022-07-01 | 国网山西省电力公司经济技术研究院 | 一种双馈风电场送出线路单相接地保护方法及系统 |
| CN114696301B (zh) * | 2020-12-30 | 2025-02-18 | 国网山西省电力公司经济技术研究院 | 一种双馈风电场送出线路单相接地保护方法及系统 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6771058B2 (en) * | 2000-04-13 | 2004-08-03 | Genscape, Inc. | Apparatus and method for the measurement and monitoring of electrical power generation and transmission |
| CN1797888A (zh) * | 2004-12-24 | 2006-07-05 | 许继集团有限公司 | 一种正负序故障分量方向和零序功率方向判别方法 |
| CN101577415A (zh) * | 2009-06-16 | 2009-11-11 | 东方电子股份有限公司 | 一种电力系统继电保护的系统失稳判定方法 |
| CN103245891A (zh) * | 2013-05-23 | 2013-08-14 | 山东大学 | 一种基于电压变化量幅值比较的故障方向判定方法 |
| CN103529316A (zh) * | 2013-08-15 | 2014-01-22 | 国家电网公司 | 一种电力系统高阻接地故障的综合检测方法 |
| CN103760470A (zh) * | 2014-02-18 | 2014-04-30 | 国家电网公司 | 基于离散采样值输电线路相间短路故障方向判别方法 |
| CN103760471A (zh) * | 2014-02-18 | 2014-04-30 | 国家电网公司 | 基于瞬时采样值输电线路单相接地故障方向判别方法 |
-
2015
- 2015-11-23 CN CN201510819513.XA patent/CN105353251B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6771058B2 (en) * | 2000-04-13 | 2004-08-03 | Genscape, Inc. | Apparatus and method for the measurement and monitoring of electrical power generation and transmission |
| CN1797888A (zh) * | 2004-12-24 | 2006-07-05 | 许继集团有限公司 | 一种正负序故障分量方向和零序功率方向判别方法 |
| CN101577415A (zh) * | 2009-06-16 | 2009-11-11 | 东方电子股份有限公司 | 一种电力系统继电保护的系统失稳判定方法 |
| CN103245891A (zh) * | 2013-05-23 | 2013-08-14 | 山东大学 | 一种基于电压变化量幅值比较的故障方向判定方法 |
| CN103529316A (zh) * | 2013-08-15 | 2014-01-22 | 国家电网公司 | 一种电力系统高阻接地故障的综合检测方法 |
| CN103760470A (zh) * | 2014-02-18 | 2014-04-30 | 国家电网公司 | 基于离散采样值输电线路相间短路故障方向判别方法 |
| CN103760471A (zh) * | 2014-02-18 | 2014-04-30 | 国家电网公司 | 基于瞬时采样值输电线路单相接地故障方向判别方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 王晨清等: ""适用于风电接入系统的相电压暂态量时域选相新原理"", 《电网技术》 * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018133061A1 (en) * | 2017-01-22 | 2018-07-26 | Abb Schweiz Ag | Method and control system for fault direction detection |
| US11050239B2 (en) | 2017-01-22 | 2021-06-29 | Abb Power Grids Switzerland Ag | Method and control system for fault direction detection |
| CN114696301A (zh) * | 2020-12-30 | 2022-07-01 | 国网山西省电力公司经济技术研究院 | 一种双馈风电场送出线路单相接地保护方法及系统 |
| CN114696301B (zh) * | 2020-12-30 | 2025-02-18 | 国网山西省电力公司经济技术研究院 | 一种双馈风电场送出线路单相接地保护方法及系统 |
| CN113009280A (zh) * | 2021-03-08 | 2021-06-22 | 长沙学院 | 一种基于故障特征主动构造的微电网故障定位方法 |
| CN113009280B (zh) * | 2021-03-08 | 2022-05-06 | 长沙学院 | 一种基于故障特征主动构造的微电网故障定位方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105353251B (zh) | 2018-06-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102799722B (zh) | 一种风电场低电压穿越能力仿真验证方法 | |
| CN108493907B (zh) | 一种适配有源配电网的幅值比较式保护方法 | |
| CN105375532B (zh) | 一种适用于双馈风电场联络线的故障选相方法 | |
| CN104242267B (zh) | 一种风力发电送出输电线路距离保护方法 | |
| CN111900704A (zh) | 无需数据严格同步的有源配电网电流差动保护方法及装置 | |
| CN104242273A (zh) | 用于含逆变型dg配电网的自适应正序电流速断保护方法 | |
| CN105226623B (zh) | 含高渗透率分布式电源的配电网的自适应电流保护方法 | |
| CN104362579A (zh) | 提高集群风电场联络线重合闸成功率的方法 | |
| CN109245044B (zh) | 一种配电网等效序阻抗纵联保护方法 | |
| CN110880743B (zh) | 一种基于肯德尔秩相关性的风电场站送出线路纵联保护方法 | |
| CN103983899B (zh) | 基于注入信号的配电网永久性故障辨识方法 | |
| CN102412591A (zh) | 基于负序功率正反馈的孤岛检测方法 | |
| CN107681668B (zh) | 基于转子串阻容的双馈风机低电压穿越能力优化装置 | |
| CN109066616A (zh) | 考虑光伏接入的配电网自适应正序电流速断保护整定方法 | |
| CN102170114B (zh) | 一种高压直流输电线路低电压保护方法 | |
| CN108418191A (zh) | 一种直流电网自适应重合闸方法 | |
| CN105449724B (zh) | 一种发电机功率变送装置及变送方法 | |
| CN106786419B (zh) | 基于站域保护原理的风电场汇集系统继电保护方法 | |
| CN105004959A (zh) | 适应于稳定控制装置的风电场送出线路相间故障判断方法 | |
| CN107069747B (zh) | 一种基于地区电压稳定的最小开机方式确定方法 | |
| CN109884476B (zh) | 一种适用于双馈型电源接入的联络线故障方向判别方法 | |
| CN116154739A (zh) | 一种风电场集电线路单相接地故障点电压完全抑制方法 | |
| CN105353251B (zh) | 一种适用于风电接入系统的故障方向判断方法 | |
| CN106026055B (zh) | 含逆变型der的点状网络故障特征与低压进线保护方法 | |
| CN110504664A (zh) | 含分布式电源的配电网自适应限时正序电流速断保护方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |