CN105356428A - 一种适用于风电系统的时域模型识别纵联保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种适用于风电系统的时域模型识别纵联保护方法，包括以下步骤：采集保护安装处的三相电压电流量并形成差动电压和差动电流，根据差动电流值判断是否启动时域模型识别纵联保护，计算各相差动电流和零序补偿后的差动电压一阶导数的相关系数ρ，通过各相相关系数ρ的值与设定阈值进行比较来判定区内、外故障；若任意一相相关系数ρ小于设定阈值，则判为区内故障，线路两端纵联保护动作，保护装置可靠动作；否则判为区外故障，保护装置可靠不动作。本发明实现简单、可分相判别、动作速度快，不受线路分布电容电流和故障电阻的影响，可广泛应用于风电系统中。

Description

一种适用于风电系统的时域模型识别纵联保护方法

技术领域

本发明涉及新能源并网继电保护领域，特别涉及一种适用于风电系统的时域模型识别纵联保护方法。

背景技术

随着能源危机和环境污染问题的日益严重，开发利用绿色能源越来越受到重视，大规模开发以风能、太阳能为代表的各类可再生能源，已经成为人类社会实现长期可持续发展的必然选择。但随着大容量随机波动的新能源电源并网，必将会对电力系统产生较大影响，同时给系统的运行带来一列技术问题。

目前国内外都缺乏大规模随机能源接入输配电网的运行经验，即使对小规模的风电、光伏接入配电网的相关研究也并不充分，对含新能源发电的电力系统继电保护的研究也鲜有报道。因此研究新能源接入输配网后对电网继电保护的影响，提出适用于新能源电力系统的继电保护原理与保护配置方案，对电网的安全可靠运行具有重要意义。

新能源电源追求能量获取的最大化，采用最大功率跟踪技术，这注定了其产生电能的波动性。新能源电源多采用电力电子变流技术将电能馈入电网，注定了其调节速动快、不能提供大的短路电流。即新能源电源在正常运行时具有波动性，故障时提供短路电流能力有限并受控，这些异于传统电源的特点，使得传统的继电保护对新能源电力系统的适应性存在问题，有必要研究适用的保护新原理等关键技术。

风电系统弱馈、高谐波、频率偏移、系统阻抗不稳定等故障特征造成了传统继电保护的不适应，导致风电系统有别于常规系统的故障特征对继电保护的要求，此外，区内外故障时的模型与传统继电保护有差异，由此，需要一种能适用于风电系统的纵联保护方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于风电系统的时域模型识别纵联保护方法，以解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种适用于风电系统的时域模型识别纵联保护方法，其特征在于，包括以下步骤：采集保护安装处的三相电压和电流量并形成差动电压和差动电流，根据差动电流值判断是否启动时域模型识别纵联保护，计算各相差动电流和零序补偿后的差动电压一阶导数的相关系数ρ，通过各相相关系数ρ的值与设定阈值进行比较来判定区内、外故障；若三相中任一相的相关系数ρ小于设定阈值，则判为区内故障，线路两端纵联保护动作，保护装置可靠动作；否则判为区外故障，保护装置可靠不动作。

所述的一种适用于风电系统的时域模型识别纵联保护方法，具体步骤如下：

(1)采集保护安装处的三相电压和电流量，进行A/D转换，得到三相交流电压和电流的数字量，并向对端传输，对端提取各相线路两端电压和电流数据并形成差动电压和差动电流；

(2)将差动电流值与整定值I_set进行比较，根据比较结果启动时域模型识别纵联保护；

(3)对各相差动电压进行零序补偿并求一阶导数；

(4)计算各相差动电流和零序补偿后的差动电压一阶导数的相关系数ρ；

(5)将各相的所述相关系数ρ与设定阈值进行比较，若三相中任一相所述相关系数ρ小于或等于设定阈值，则该相判为区内故障，保护装置可靠动作。

所述的一种适用于风电系统的时域模型识别纵联保护方法，对端提取各相线路两端电压电流数据并形成所述差动电压电流的数据窗时间长为5～20ms。

所述的一种适用于风电系统的时域模型识别纵联保护方法，提取线路两端各相电压电流数据并形成差动电流和差动电压的公式如下：

i_cdΦ(k)＝i_GΦ(kT_s)+i_WΦ(kT_s)；

u_cdΦ(k)＝u_GΦ(kT_s)+u_WΦ(kT_s)；

式中，i_GΦ(kT_S)和i_WΦ(kT_S)分别为线路两端各相电流采样值，u_GΦ(kT_S)和u_WΦ(kT_S)分别为线路两端各相电压采样值；i_cdΦ(k)为线路两端各相的差动电流，u_cdΦ(k)为线路两端各相的差动电压，Φ＝A,B,C表示各相名称，k＝0,1,...,N_W-1表示数据窗采样点序号，T_s表示采样间隔。

所述的一种适用于风电系统的时域模型识别纵联保护方法，对线路两端各相差动电压进行零序补偿并求一阶导数的公式分别为：

${\tilde{u}}_{cd\mathrm{\Φ}}\left(k\right)=u_{cd\mathrm{\Φ}}\left(k\right)+k_{01}{u}_0\left(k\right);$

$\[d{\tilde{u}}_{cd\mathrm{\Φ}}/dt\]\left(k\right)=\left({\tilde{u}}_{cd\mathrm{\Φ}}\right(k+1)+{\tilde{u}}_{cd\mathrm{\Φ}}(k-1\left)\right)/2T_s;$

式中，u_cdΦ(k)为线路两端各相的差动电压，k₀₁＝C₀/C₁-1，C₀和C₁为线路零序和正序电容值，u₀(k)＝(u_cdA(k)+u_cdB(k)+u_cdC(k))/3，u_cdA(k)、u_cdB(k)和u_cdC(k)分别为线路两端A、B、C相的差动电压，为线路两端各相差动电压的零序补偿值；为线路两端各相差动电压的零序补偿值的一阶导数，Φ＝A,B,C表示各相名称，k＝0,1,...,N_W-1表示数据窗采样点序号，T_s表示采样间隔。

所述的一种适用于风电系统的时域模型识别纵联保护方法，各相差动电流和零序补偿后的差动电压一阶导数的相关系数ρ的公式为：

$\mathrm{\ρ}(i_{cd\mathrm{\Φ}}^{\′},{\[d{\tilde{u}}_{cd\mathrm{\Φ}}/dt\]}^{\′})=\frac{\underset{k=N_1}{\overset{N_1+N_W-1}{\Σ}}{i}_{cd\mathrm{\Φ}}^{\′}\left(k\right){\[{\mathrm{du}}_{cd\mathrm{\Φ}}/dt\]}^{\′}\left(k\right)}{\sqrt{\underset{k=N_1}{\overset{N_1+N_W-1}{\Σ}}{i_{cd\mathrm{\Φ}}^{\′}}^2\left(k\right)}\sqrt{\underset{k=N_1}{\overset{N_1+N_W-1}{\Σ}}{\[d{\tilde{u}}_{cd\mathrm{\Φ}}/dt\]}^{\′2}\left(k\right)}}$

式中，表示各相差动电流和零序补偿后的差动电压一阶导数的相关系数， $i_{cd\mathrm{\Φ}}^{\′}\left(k\right)=i_{cd\mathrm{\Φ}}\left(k\right)/\sqrt{\frac{1}{N_W-2}\underset{k=2}{\overset{N_W-2}{\Σ}}{i_{cd\mathrm{\Φ}}}^2\left(k\right)},{\[d{\tilde{u}}_{cd\mathrm{\Φ}}/dt\]}^{\′}\left(k\right)=\[d{\tilde{u}}_{cd\mathrm{\Φ}}/dt\]\left(k\right)/\sqrt{\frac{1}{N_W-2}\underset{k=1}{\overset{N_W-2}{\Σ}}{\[d{\tilde{u}}_{cd\mathrm{\Φ}}/dt\]}^2\left(k\right)},$ i_cdΦ(k)为线路两端各相的差动电流，为线路两端各相差动电压的零序补偿值的一阶导数，为线路两端各相差动电压的零序补偿值，N₁为数据窗采样起点，N_W为数据窗采样点数量，N₁+N_W-1为数据窗采样终点。

所述的一种适用于风电系统的时域模型识别纵联保护方法，所述设定阈值为0.8。

所述的一种适用于风电系统的时域模型识别纵联保护方法，启动时域模型识别纵联保护的条件为三相中任一相满足：

I_cdΦ＞I_set；

其中，I_set为整定值，i_cdΦ(k)为线路两端各相的差动电流，Φ＝A,B,C表示各相名称。

所述的一种适用于风电系统的时域模型识别纵联保护方法，所述I_set整定为0.1I_N，所述I_N为额定电流有效值。

本发明根据线路两端差动电压电流在区内故障时符合电容模型、区外故障时不符合电容模型的特点，利用相关系数对电容模型进行描述，并给出了保护判据。与现有技术相比，本发明具有以下优点：由于保护判据在时域中实现，不受风电系统弱馈、高谐波、频率偏移等特征的影响；采用故障全量，不受风电系统阻抗不稳定的影响；本发明基于模型识别的保护原理能反映故障后网络拓扑结构的改变，不受电气量波动的影响，具有高可靠性和灵敏度，耐受过渡电阻能力强。因此，本发明可以实现简单、可分相判别的功能，并且动作速度快，不受线路分布电容电流和故障电阻的影响，可广泛应用于风电系统中。

附图说明

图1为区外故障电路图；

图2为区内故障电路图；

图3为直驱风电接入系统区内外BC故障时三相差动电流和差动电压导数关系示意图；其中图3(a)为区外故障时的差动电流和差动电压导数关系示意图，图3(b)为区内故障时的差动电流和差动电压导数关系示意图；

图4为直驱风电接入系统区内外BC故障时各相差动电流与电压一阶导数的相关系数值；其中图4(a)为区外故障时的各相差动电流与电压一阶导数的相关系数值，图4(b)为区内故障时的差动电流和差动电压一阶导数相关系数值。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

本发明是一种适用于风电系统的时域模型识别纵联保护方法，其主要目的是针对风电系统弱馈、背侧系统阻抗不稳定、谐波含量高及频率偏移等故障特征，基于模型识别保护思想，利用时域波形相关性提出适用于风电系统的纵联保护方法。

本发明的基本原理是：当输电线路发生区外故障时，各相两端差动电压、电流符合电容模型，即差动电流和差动电压一阶导数的波形呈正相关特性；当输电线路发生区内故障时，健全相两端差动电压电流仍符合电容模型，而故障相差动电压电流与电容模型相差较大，即差动电流和差动电压一阶导数的波形无正相关特性。基于此故障特征差异，可以利用三相差动电流和差动电压一阶导的波形关系判别区内外故障。

风电系统因自身控制的非线性使其等效系统阻抗不稳定，因此利用背侧系统阻抗特征，即采用故障分量的保护算法在原理上不适用于风电系统，而应采用面向被保护对象，即基于全量的保护算法构造判据。同时由于风电系统提供的短路电流存在频率偏移和谐波含量高等特征，基于频域的保护方法会因无法正确提取相量而不能很好地适应风电系统，因此适用于风电系统的保护方法最好能在时域中实现。根据上述分析，本发明采用全量电压电流，并基于模型识别保护思想，利用时域波形相关系数构造适用于风电系统的纵联保护方法。本发明一种适用于风电系统的时域模型识别纵联保护方法包含以下几点内容：

一、区内外故障模型

以单相线路为例对区内外故障模型进行说明。当含风电接入的双端电源线路发生区外故障时，由其故障电路图(图1)可知，两端系统提供的短路电流满足：

i_W+i_G＝i_WC+i_GC(1)

式中，i_W和i_G分别为风电侧和常规系统提供的短路电流，i_WC和i_GC分别为流入两端电容的电流。

同时线路两端电容电流满足：

$\left\{\begin{array}{c}{i}_{WC}=C\frac{{\mathrm{du}}_W}{dt}\\ i_{GC}=C\frac{{\mathrm{du}}_G}{dt}\end{array}\right.---\left(2\right)$

式中，u_W和u_G分别为风电侧和常规系统侧电压，C为线路对地电容。

定义差动电流i_cd＝i_W+i_G，差动电压u_cd＝u_W+u_G，则由式(1)和式(2)可得：

$i_{cd}=C\frac{{\mathrm{du}}_{cd}}{dt}---\left(3\right)$

由式(3)可知，当线路发生区外故障时，差动电压电流符合电容模型。

当含风电接入的双端电源线路发生区内故障时，故障相的故障电路图(图2)可知，两端系统提供的短路电流满足：

i_W+i_G＝i_F+i_WC+i_GC(4)

式中，故障点注入电流为i_F，线路两端电容电流满足：

$\left\{\begin{array}{c}{i}_{WC}=C_W\frac{{\mathrm{du}}_W}{dt}\\ i_{GC}=C_G\frac{{\mathrm{du}}_G}{dt}\end{array}\right.---\left(5\right)$

式中，C_W和C_G分别为故障点距风电侧和系统侧的对地电容。

由式(5)和式(4)可得线路两端差动电压电流满足式(6)：

$i_{cd}=C_W\frac{{\mathrm{du}}_{cd}}{dt}+(C_G-C_W)\frac{{\mathrm{du}}_G}{dt}+i_F---\left(6\right)$

由式(6)可知，当线路发生区内故障时，由于(C_G-C_W)du_G/dt和i_F的存在，差动电压电流不符合电容模型。上述推导分析均基于单相线路，当该方法用于三相线路时，除区外故障外，当发生非本相故障时，该相差动电压电流仍满足电容模型。

二、基于波形相关性的时域模型识别

线路区内外故障可以通过差动电压电流是否符合电容模型来判别。只有当发生区外故障时，差动电压电流符合电容模型，即满足式(3)，此时差动电流i_cd和差动电压u_cd的一阶导数具有完全正相关的特性；而在区内故障时，根据式(6)可知，差动电压电流不符合电容模型，此时差动电流和差动电压的一阶导数不具备波形完全正相关特性，据此可形成基于时域相关性的模型识别判据。

采用如下相关系数：

$\mathrm{\ρ}(x^{\′},y^{\′})=\frac{{\∫}_{t_1}^{t_1+T_W}{x}^{\′}\left(t\right)y^{\′}\left(t\right)dt}{\sqrt{{\∫}_{t_1}^{t_1-T_W}{x}^{\′2}\left(t\right)dt}\sqrt{{\∫}_{t_1}^{t_1+T_W}{y}^{\′2}\left(t\right)dt}}---\left(7\right)$

式中： $x^{\′}\left(t\right)=x\left(t\right)/\stackrel{\‾}{X},y^{\′}\left(t\right)=y\left(t\right)/\stackrel{\‾}{Y};\stackrel{\‾}{X}=\sqrt{\frac{1}{T_W}{\∫}_{t_1}^{t_1+T_W}x{\left(t\right)}^{2}dt};\stackrel{\‾}{Y}=\sqrt{\frac{1}{T_W}{\∫}_{t_1}^{t_1+T_W}y{\left(t\right)}^{2}dt};$

t₁为数据窗起始时刻，T_W为数据窗时间长。

将式(7)写成离散形式：

$\mathrm{\ρ}(x^{\′},y^{\′})=\frac{\underset{k=N_1}{\overset{N_1+N_W-1}{\Σ}}{x}^{\′}\left(k\right)y^{\′}\left(k\right)}{\sqrt{\underset{k-N_1}{\overset{N_1+N_W-1}{\Σ}}{x}^{\′2}\left(k\right)}\sqrt{\underset{k-N_1}{\overset{N_1+N_W-1}{\Σ}}{y}^{\′2}\left(k\right)}}---\left(8\right)$

式中，N₁为数据窗采样起点，N_W为数据窗采样点数量，N₁+N_W-1为数据窗采样终点。

本发明提出了一种适用于风电系统的时域模型识别纵联保护方法，具体过程如下：

(1)对输电线路两端保护安装处的三相电压电流量进行采集，并进行A/D转换，得到三相交流电压电流的数字量，并向对端传输。

(2)提取A、B、C各相线路两端电压电流数据并形成差动电流和差动电压：

i_cdΦ(k)＝i_GΦ(kT_s)+i_WΦ(kT_s)；(9)

u_cdΦ(k)＝u_GΦ(kT_s)+u_WΦ(kT_s)；(10)

式中i_WΦ(kT_s)和i_GΦ(kT_s)分别为线路两端各相电流采样值，u_WΦ(kT_s)和u_GΦ(kT_s)分别为线路两端各相电压采样值；i_cdΦ(k)为线路两端各相的差动电流，u_cdΦ(k)为线路两端各相的差动电压，Φ＝A,B,C表示各相名称，T_s表示采样间隔，k＝0,1,...,N_W-1表示数据窗采样点序号，N_W为数据窗采样点数量，为保证保护快速性，可采用5～20ms数据窗时间长，即提取5～20ms内各相线路两端的电压电流数据。

(3)将差动电流与整定值I_set进行比较，根据比较结果启动时域模型识别纵联保护，采用如下判据启动时域模型识别纵联保护：

I_cdΦ＞I_set(11)

其中，i_cdΦ(k)为线路两端各相的差动电流，I_set为整定值，整定为0.1I_N，I_N为额定电流有效值；只要任意一相的差动电流值满足启动条件(11)，即启动时域模型识别纵联保护，往下进行故障判别。

(4)鉴于线路零序电容与正负序电容不同，需要对各相差动电压进行零序补偿，零序补偿差动电压后再并求一阶导数：

${\tilde{u}}_{cd\mathrm{\Φ}}\left(k\right)=u_{cd\mathrm{\Φ}}\left(k\right)+k_{01}{u}_0\left(k\right);---\left(12\right)$

$\[d{\tilde{u}}_{cd\mathrm{\Φ}}/dt\]\left(k\right)=\left({\tilde{u}}_{cd\mathrm{\Φ}}\right(k+1)+{\tilde{u}}_{cd\mathrm{\Φ}}(k-1\left)\right)/2T_s;---\left(13\right)$

式(13)为三点法求导公式。上式中，为线路两端各相差动电压的零序补偿值，为线路两端各相差动电压的零序补偿值的一阶导数，u_cdΦ(k)为线路两端各相的差动电压，k₀₁＝C₀/C₁-1，C₀和C₁为线路零序和正序电容值；u₀(k)＝(u_cdA(k)+u_cdB(k)+u_cdC(k))/3，Φ＝A,B,C表示各相名称，k＝0,1,...,N_W-1表示数据窗采样点序号，T_s表示采样间隔。

(5)根据以下公式计算各相差动电流和零序补偿后的差动电压一阶导数的相关系数 $\mathrm{\ρ}(i_{cd\mathrm{\Φ}}^{\′},{\[d{\tilde{u}}_{cd\mathrm{\Φ}}/dt\]}^{\′}):$

$\mathrm{\ρ}(i_{cd\mathrm{\Φ}}^{\′},{\[d{\tilde{u}}_{cd\mathrm{\Φ}}/dt\]}^{\′})=\frac{\underset{k=N_1}{\overset{N_1+N_W-1}{\Σ}}{i}_{cd\mathrm{\Φ}}^{\′}\left(k\right){\[{\mathrm{du}}_{cd\mathrm{\Φ}}/dt\]}^{\′}\left(k\right)}{\sqrt{\underset{k=N_1}{\overset{N_1+N_W-1}{\Σ}}{i_{cd\mathrm{\Φ}}^{\′}}^2\left(k\right)}\sqrt{\underset{k=N_1}{\overset{N_1+N_W-1}{\Σ}}{\[d{\tilde{u}}_{cd\mathrm{\Φ}}/dt\]}^{\′2}\left(k\right)}}---\left(14\right)$

式(14)中，

$i_{cd\mathrm{\Φ}}^{\′}\left(k\right)=i_{cd\mathrm{\Φ}}\left(k\right)/\sqrt{\frac{1}{N_W-2}\underset{k=1}{\overset{N_W-2}{\Σ}}{i_{cd\mathrm{\Φ}}}^2\left(k\right)}---\left(15\right)$

${\[d{\tilde{u}}_{cd\mathrm{\Φ}}/dt\]}^{\′}\left(k\right)=\[d{\tilde{u}}_{cd\mathrm{\Φ}}/dt\]\left(k\right)/\sqrt{\frac{1}{N_W-2}\underset{k=1}{\overset{N_W-2}{\Σ}}{\[d{\tilde{u}}_{cd\mathrm{\Φ}}/dt\]}^2\left(k\right)}---\left(16\right)$

式(15)和(16)中，i_cdΦ(k)为线路两端各相的差动电流，为线路两端各相差动电压的零序补偿值的一阶导数，为线路两端各相差动电压的零序补偿值，N₁为数据窗采样起点，N_W为数据窗采样点数量，N₁+N_W-1为数据窗采样终点。

以线路发生BC相间故障为例，若发生在区外，则计算得到的相关性为：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\ρ}(i_{cdA}^{\′},{\[d{\tilde{u}}_{cdA}/dt\]}^{\′})\≈1\\ \mathrm{\ρ}(i_{cdB}^{\′},{\[d{\tilde{u}}_{cdB}/dt\]}^{\′})\≈1\\ \mathrm{\ρ}(i_{cdC}^{\′},{\[d{\tilde{u}}_{cdC}/dt\]}^{\′})\≈1\end{array}\right.---\left(17\right)$

若发生在区内，则计算得到的相关性为：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\&rho;}(i_{cdA}^{\&prime;},{\&lsqb;d{\tilde{u}}_{cdA}/dt\&rsqb;}^{\&prime;})\&ap;1\\ \mathrm{\&rho;}(i_{cdB}^{\&prime;},{\&lsqb;d{\tilde{u}}_{cdB}/dt\&rsqb;}^{\&prime;})<<1\\ \mathrm{\&rho;}(i_{cdC}^{\&prime;},{\&lsqb;d{\tilde{u}}_{cdC}/dt\&rsqb;}^{\&prime;})<<1\end{array}\right.---\left(18\right)$

根据式(17)和式(18)可以看出，发生区内外故障时，对应相的相关系数的值并不一样，因此，基于时域模型识别的纵联保护方法可以可靠地判别出区内外故障。实际过程中，可以设置一个设定阈值，当某相的相关系数小于或等于该设定阈值时，即可以判为区内故障，并根据对应该相关系数判断出发生故障的相，本实施例将该设定阈值设置为0.8。

(6)若某相则该相判为区内故障，线路两端纵联保护动作；否则判为区外故障，保护可靠不动作。

本发明中，由于保护判据在时域中实现，因此本发明的时域模型识别纵联保护方法不受风电系统弱馈、高谐波、频率偏移等特征的影响；此外，判据计算中采用故障全量，因此本发明的时域模型识别纵联保护方法不受风电系统阻抗不稳定的影响；此外，本发明基于模型识别的保护原理能反映故障后网络拓扑结构的改变，不受电气量波动的影响，具有高可靠性和灵敏度，耐受过渡电阻能力强。因此，本发明可以实现简单、可分相判别的功能，并且动作速度快，不受线路分布电容电流和故障电阻的影响。

图3为直驱风电接入系统区内外BC故障时三相差动电流和差动电压导数关系，由图3(a)可以看出，当发生区外故障时，三相差动电压电流均符合电容模型，此时三相差动电流和差动电压导数成完全正相关；由图3(b)可以看出，当发生区内BC相故障时，A相差动电流电压符合电容模型，而B、C两相差动电流电压不符合电容模型，此时A相差动电流和差动电压导数成完全正相关，BC两相的差动电流和差动电压导数的相关性不高。因此可根据各相差动电压电流是否符合电容模型来进行区内外故障的判别。

图4为直驱风电接入系统区内外BC故障时，各相差动电流与电压一阶导数的相关系数。由图4(a)可以看出，当发生区外BC故障时，三相的相关系数均接近于1，保护可靠不动作；由图4(b)可以看出，当发生区内BC故障时，A相差动电流与电压一阶导数的相关系数接近于1，BC两相的差动电流与电压一阶导数的相关系数在-0.5～0.5之间震荡，保护可靠判为BC区内故障。

综合上述分析，本方法所提出基于时域模型识别的纵联保护方法能根据线路两端差动电压、电流是否符合电容模型可靠分相识别区内外故障，适用于风电接入系统联络线的保护。

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 (9)

1.一种适用于风电系统的时域模型识别纵联保护方法，其特征在于，包括以下步骤：

采集保护安装处的三相电压和电流量并形成差动电压和差动电流，根据差动电流值判断是否启动时域模型识别纵联保护，计算各相差动电流和零序补偿后的差动电压一阶导数的相关系数ρ，通过各相相关系数ρ的值与设定阈值进行比较来判定区内、外故障；若三相中任一相的相关系数ρ小于设定阈值，则判为区内故障，线路两端纵联保护动作，保护装置可靠动作；否则判为区外故障，保护装置可靠不动作。

2.根据权利要求1所述的一种适用于风电系统的时域模型识别纵联保护方法，其特征在于，具体步骤如下：

(1)采集保护安装处的三相电压和电流量，进行A/D转换，得到三相交流电压和电流的数字量，并向对端传输，对端提取各相线路两端电压和电流数据并形成差动电压和差动电流；

(2)将差动电流值与整定值I_set进行比较，根据比较结果启动时域模型识别纵联保护；

(3)对各相差动电压进行零序补偿并求一阶导数；

(4)计算各相差动电流和零序补偿后的差动电压一阶导数的相关系数ρ；

(5)将各相的所述相关系数ρ与设定阈值进行比较，若三相中任一相所述相关系数ρ小于或等于设定阈值，则该相判为区内故障，保护装置可靠动作。

3.根据权利要求1或2所述的一种适用于风电系统的时域模型识别纵联保护方法，其特征在于，对端提取各相线路两端电压电流数据并形成所述差动电压电流的数据窗时间长为5～20ms。

4.根据权利要求1或2所述的一种适用于风电系统的时域模型识别纵联保护方法，其特征在于，提取线路两端各相电压电流数据并形成差动电流和差动电压的公式如下：

i_cdΦ(k)＝i_GΦ(kT_s)+i_WΦ(kT_s)；

u_cdΦ(k)＝u_GΦ(kT_s)+u_WΦ(kT_s)；

式中，i_GΦ(kT_S)和i_WΦ(kT_S)分别为线路两端各相电流采样值，u_GΦ(kT_S)和u_WΦ(kT_S)分别为线路两端各相电压采样值；i_cdΦ(k)为线路两端各相的差动电流，u_cdΦ(k)为线路两端各相的差动电压，Φ＝A,B,C表示各相名称，k＝0,1,...,N_W-1表示数据窗采样点序号，T_s表示采样间隔。

5.根据权利要求1或2所述的一种适用于风电系统的时域模型识别纵联保护方法，其特征在于，对线路两端各相差动电压进行零序补偿并求一阶导数的公式分别为：

${\tilde{u}}_{cd\mathrm{\&Phi;}}\left(k\right)=u_{cd\mathrm{\&Phi;}}\left(k\right)+k_{01}{u}_0\left(k\right);$

$\&lsqb;d{\tilde{u}}_{cd\mathrm{\&Phi;}}/dt\&rsqb;\left(k\right)=\left({\tilde{u}}_{cd\mathrm{\&Phi;}}\right(k+1)+{\tilde{u}}_{cd\mathrm{\&Phi;}}(k-1))/2T_s;$

式中，u_cdΦ(k)为线路两端各相的差动电压，k₀₁＝C₀/C₁-1，C₀和C₁为线路零序和正序电容值，u₀(k)＝(u_cdA(k)+u_cdB(k)+u_cdC(k))/3，u_cdA(k)、u_cdB(k)和u_cdC(k)分别为线路两端A、B、C相的差动电压，为线路两端各相差动电压的零序补偿值；为线路两端各相差动电压的零序补偿值的一阶导数，Φ＝A,B,C表示各相名称，k＝0,1,...,N_W-1表示数据窗采样点序号，T_s表示采样间隔。

6.根据权利要求1或2所述的一种适用于风电系统的时域模型识别纵联保护方法，其特征在于，各相差动电流和零序补偿后的差动电压一阶导数的相关系数ρ的公式为：

$\mathrm{\&rho;}(i_{cd\mathrm{\&Phi;}}^{\&prime;},{\&lsqb;d{\tilde{u}}_{cd\mathrm{\&Phi;}}/dt\&rsqb;}^{\&prime;})=\frac{\underset{k=N_1}{\overset{N_1+N_W-1}{\&Sigma;}}{i}_{cd\mathrm{\&Phi;}}^{\&prime;}\left(k\right){\&lsqb;{\mathrm{du}}_{cd\mathrm{\&Phi;}}/dt\&rsqb;}^{\&prime;}\left(k\right)}{\sqrt{\underset{k=N_1}{\overset{N_1+N_W-1}{\&Sigma;}}{i_{cd\mathrm{\&Phi;}}^{\&prime;}}^2\left(k\right)}\sqrt{\underset{k=N_1}{\overset{N_1+N_W-1}{\&Sigma;}}{{\&lsqb;{\mathrm{du}}_{cd\mathrm{\&Phi;}}/dt\&rsqb;}^{\&prime;}}^2\left(k\right)}}$

式中，表示各相差动电流和零序补偿后的差动电压一阶导数的相关系数， $i_{cd\mathrm{\&Phi;}}^{\&prime;}\left(k\right)=i_{cd\mathrm{\&Phi;}}\left(k\right)/\sqrt{\frac{1}{N_W-2}\underset{k=1}{\overset{N_W-2}{\&Sigma;}}{i_{cd\mathrm{\&Phi;}}}^2\left(k\right)},{\&lsqb;d{\tilde{u}}_{cd\mathrm{\&Phi;}}/dt\&rsqb;}^{\&prime;}\left(k\right)=\&lsqb;d{\tilde{u}}_{cd\mathrm{\&Phi;}}/dt\&rsqb;\left(k\right)/\sqrt{\frac{1}{N_W-2}\underset{k=1}{\overset{N_W-2}{\&Sigma;}}{\&lsqb;d{\tilde{u}}_{cd\mathrm{\&Phi;}}/dt\&rsqb;}^2\left(k\right)},i_{cd\mathrm{\&Phi;}}\left(k\right)$ 为线路两端各相的差动电流，为线路两端各相差动电压的零序补偿值的一阶导数，为线路两端各相差动电压的零序补偿值，N₁为数据窗采样起点，N_W为数据窗采样点数量，N₁+N_W-1为数据窗采样终点。

7.根据权利要求1或2所述的一种适用于风电系统的时域模型识别纵联保护方法，其特征在于，所述设定阈值为0.8。

8.根据权利要求1或2所述的一种适用于风电系统的时域模型识别纵联保护方法，其特征在于，启动时域模型识别纵联保护的条件为三相中任一相满足：

I_cdΦ＞I_set；

其中，I_set为整定值，i_cdΦ(k)为线路两端各相的差动电流，Φ＝A,B,C表示各相名称。

9.根据权利要求8所述的一种适用于风电系统的时域模型识别纵联保护方法，其特征在于，所述I_set整定为0.1I_N，所述I_N为额定电流有效值。