CN105703341B - 针对大规模风电具有防偷跳功能的分层分域孤岛保护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种针对大规模风电具有防偷跳功能的分层分域孤岛保护方法，包括：启动防偷跳实时检测模块，对风力发电系统中的所有断路器进行实时检测；监测设置在风力发电系统中的所有断路器跳闸信号；通过集群主站断路器跳闸信号判断集群主站送出联络线及主变是否全部断开，对形成的孤岛进行保护；通过升压站变压器断路器跳闸信号判断升压站变压器故障是否形成孤岛，对形成的孤岛进行保护；通过风电场汇集母线断路器跳闸信号判断风电场汇集母线故障是否形成孤岛，对形成的孤岛进行保护；通过风机馈线断路器跳闸信号判断风电场集电馈线故障是否形成孤岛，对风电场集电馈线故障形成的孤岛进行保护。实现快速、准确、高效、安全且稳定的优点。
Description
技术领域
本发明涉及大规模风力发电防孤岛保护领域，具体地，涉及一种针对大规模风电具有防偷跳功能的分层分域孤岛保护方法。
背景技术
大型风电场（基地）孤岛状态是指大型风电场（基地）中，部分风电机组与主网脱离后，继续向其下所带负荷供电的运行状态。在大规模风力发电系统中，有效及时的检测孤岛对风电机组及本地负荷具有重要意义。大规模风电接入孤岛引发的原理和情形与配网中的孤岛有所不同，所以，大规模风电接入发生孤岛的危害与孤岛在配网中的危害相比也有不同。首先，大规模风电接入发生孤岛后，电能质量也是不可控的。但是更为严重的威胁在于，孤岛系统中的过电压问题。
造成大型风电场（基地）孤岛系统中过电压的原因有很多，总结概括一下，有如下几种：1）在一些故障情形下，孤岛系统失去系统接地；风机一般是通过升压变压器的中心点获得系统零点，当馈线故障时，风机及馈线失去系统接地，非故障相电压升至1.73倍的故障前相电压。2）风机的特有的故障特性，风机变流器一般是进行电流控制，风机通过逐级变压器进行升压，风机也需要通过较长的集电馈线将电能送至升压站，在此系统中存在较大的电抗，系统阻抗大，且电磁环境较为复杂，突然断电下，会产生较大的暂态过电压。3）孤岛系统是不稳定系统，且其阻尼较小，会产生较大的暂态过电压。4）如果在重合闸开始时，系统仍未断电，会出现冲击电压，更严重的情况是发生非同期重合闸，这时，将会出现很大的暂态过电压。
目前，常用的配电网孤岛检测方法主要分为三类：（1）被动检测方法；（2）主动检测方法；（3）基于通信信号的检测方法。
被动检测方法监测一个或多个电网电气量，根据电气量与所设阈值直接的偏差，可以判定所关注区域是否发生孤岛运行状态。一般通过寻找频率、电压或相位角的异常数值或检测系统中谐波的异常变化等多个判断因素，综合分析后可以确定孤岛的存在。
被动检测方法的优点在于，由于并网逆变器本身的控制策略就需要检测端电压，此法不需要增加额外的硬件电路或者独立的保护继电器；对电网无干扰，对电能质量无影响；在多台逆变器下，检测效率不会降低。其问题在于非检测区域（Non-Detection Zone，NDZ）有可能相当大，门槛阈值难以设定，既要高于正常运行时的值，又要小于孤岛时的值。为了减小NDZ，常提高装置的灵敏度，但会引发设备无故障跳闸，影响系统的正常运行；在某些特定的情况下，NDZ很大；某些参数不能直接测量，需要复杂的计算才能得到，其计算误差以及计算时间对检测效果也会产生影响。
主动检测方法是在电网中注入电压、频率或相位角，从而造成电网电压、频率或相位角的扰动，这些扰动对于并网运行状态时的配电网，由于受到主网的平衡钳制，扰动信号作用不明显；但当孤岛发生时，这些扰动作用就较明显，可以通过检查公共连接点（PCC）的系统响应，来判断是否发生孤岛。
主动检测方法的优点在于NDZ较小，检测精度较高，能够准确地检测孤岛。此方法的缺点在于由于引入了扰动量，引起电网电能质量下降及电网不必要的暂态响应；控制算法较复杂，实际应用困难；在不同的负载性质下，检测效果存在很大差异，严重时甚至失效。
基于通信信号的检测方法采用有线或无线的通信方式来检测断路器的开断状态，根据断路器状态的变化来确定是否发生了孤岛。
基于通信信号的检测方法优点：无非检测区（NDZ）、检测准确可靠；对于单个或多个逆变器的孤岛检测都有效；它的性能与DG装置的类型无关，也不会对电网的正常运行造成干扰，因此是非常可靠的孤岛检测方法。此法缺点：需要添置设备，实现成本高，操作复杂，需要很多认证，经济性低。
目前的主要方法都是在低压配电网中进行孤岛检测，针对大规模风力发电的高电压等级的孤岛检测并未见相关文献。目前，已有的配电网孤岛检测相关专利主要分为如下几类：
被动检测法：专利号为201510084241.3的专利提出了一种新型的光伏电站被动式防孤岛保护方法。此方法应用于大规模光伏电站集中并入电网变电站，通过计算工频故障阻抗和功率因数变化，经阻抗判据和功率因数判据，综合判断是否出现光伏电站单独带负荷运行的小孤岛以及光伏电站和变电站一起带负荷运行的大孤岛，一旦检测出孤岛立即跳开相应并网开关，以保护运行检修人员及设备的安全。该方法属于被动检测法，且以光伏电站为研究对象。
主动检测法：专利号为201410221942.2的专利提供了一种风电机组孤岛测试方法。将一个孤岛发生装置连接于风电机组出口变压器和风电场升压变压器之间，通过调节孤岛发生装置使风电机组处于孤岛状态，并检测风电机组并网点三相电流、三相电压及风电机组并网开关状态信号，考察风电机组是否具备孤岛运行能力，及在防孤岛下的脱网时间。该方法属于主动检测法。
专利号为201410741339.7的专利提出了一种光伏防孤岛试验检测装置和检测方法。这种防孤岛试验检测装置，由上位机、一个以上智能电力监控模块、I/O 继电器控制板、电键K 和可调RLC负载模块组成，能对光伏电站等大容量电源类设备进行孤岛效应测试。通过加载负载模块，检测并网电压V来判断孤岛现象是否发生。该方法属于主动测试法，且属于光伏电站防孤岛检测。
专利号为201510037485.6的专利提出了一种分布式电源系统防孤岛效应的并网开关保护方法及并网开关装置。此方法是针对配电网侧的分布式电源系统进行的主动保护，通过控制并网逆变器，给其输出功率、频率或相位等注入一定的扰动，同时检测逆变器的输出情况；当电网正常工作时, 由于电网的平衡作用, 扰动信号不足以改变并网逆变器的输出特性；当电网故障或者掉电时，由于扰动信号的反馈作用，并网逆变器的输出特性就会快速累积并且超出允许范围，产生一信号触发并网开关的保护装置，使其跳闸。该方法对低压配电网进行防孤岛检测。
专利号为201510242085.9的专利提出了一种基于定阻抗负荷模拟的防孤岛保护测试电路及方法。用定阻抗负荷模拟单元精确模拟并联RLC 负荷的负荷特性，将并网光伏逆变器输出的有功功率以单位功率因数馈送至配电网，确保在测试过程中触发并网光伏逆变器的防孤岛保护。该方法属于主动检测方法。
基于通信信号的检测法：专利号为201180043345.X的专利提出了一种用于检测低压（LV）电力网络中孤岛状况的方法，该方法用于多开关信号的网络中，通过检测网络中断路器的位置信号，并与真值表进行对比，采用查表的方法，并通过断开电力电单元的方法对系统进行保护。该方法针对配电网进行孤岛检测，同时该方法采用效率较低的查表法。
专利号为201210124330.2的专利提供了一种站域孤岛保护方法及一种站域孤岛保护系统，通过获取变电站区域内与产生孤岛运行状态相关的断路器的位置信息，判断是否出现孤岛运行状态，并通过跳开发电系统联网处的一个断路器即可完成孤岛保护动作。该方法针在变电站范围进行孤岛检测，并采用跳开发电系统联网处的一个断路器来实现孤岛保护，这种方法并不适用于大规模风力发电系统的防孤岛保护，由于大规模风力发电系统，各风机到风电场升压变电站的电气距离较长，采用该方法会造成风机馈线的过电压问题，从而影响风机的运行寿命。
专利号为201310039649.X的专利提供了一种分布式发电并网系统防孤岛保护系统及其保护方法，基于载波通信和分散检测技术，通过上位载波机获取电网侧的信息进行孤岛判别和下位载波机对用户侧分布式电源的并网点开关进行控制，切除分布式电源，防止孤岛效应的发生，提高分布式发电并网系统的可靠性和安全性。该方法针对分布式发电系统进行防孤岛保护，并不针对大规模集中式风力发电的防孤岛进行保护。
专利号为201310086985.X的专利提供了一种基于广域信息的开关变位孤岛检测及直接跳闸式孤岛保护方法。分布式电源系统并网运行过程中，在各个开关上安装FTU（馈线自动化终端）， FTU 实时检测各个开关的状态信息，根据孤岛关联开关的开合状态判断是否发生孤岛运行。对于判断处于孤岛运行的分布式电源，该分布式电源出口处的FTU 就地发出孤岛保护的命令，将此DG 出口处开关断开，使其退出运行。该方法针对分布式发电系统进行防孤岛保护，并不针对大规模集中式风力发电的防孤岛进行保护。
专利号为201310404177.3的专利公开了一种具有低电压穿越和防孤岛保护功能的光伏电站系统，通过检查电网断路器的开关信号，电压信号v 和频率信号f，通过控制器的判定，并通过控制第一断路器，实现了孤岛判定和防孤岛保护功能，而通过设置三相逆变器实现了低电压穿越的功能，从而将低电压穿越和防孤岛保护功能共存，达到了增强光伏电站系统稳定性和安全性的目的。该方法针对光伏发电系统进行防孤岛保护，并不针对大规模集中式风力发电的防孤岛进行保护。
专利号为201310560121.7的专利提供了一种多电源接入变电站防孤岛运行系统。针对110kV变电站区域内发生线路故障、主变故障以及母线故障时能快速准确的通过判断开关位置切断并网的小电源，避免发生孤岛运行，损坏用户电气设备以及系统不稳定运行。该方法针对光伏发电系统进行防孤岛保护，并不针对大规模集中式风力发电的防孤岛进行保护。
专利号为201320048498.X的专利提供了一种智能RLC负载及防孤岛检测电路，可准确检测用户侧并网电源的防孤岛功能。通过智能RLC负载模拟用户侧电能消耗，波形记录仪记录逆变器输出电流和并网电流信号，判断孤岛效应是否发生并评价DC-AC逆变器的防孤岛保护性能。该方法在用户侧低压配电网中进行孤岛检测，并不在发电侧高压主网进行孤岛检测。
专利号为201410521937.3的专利提供了一种变电站站域防孤岛保护与备自投一体化方法。实时采集变电站高、中、低压侧的电气量信息和开关状态信息，结合备自投检修压板是否投入或退出，来识别变电站高、中、低压侧元件当前的运行状态；根据实际接线情况及现场运行需求，通过装置功能压板，选择高、中、低压侧的备自投功能及防孤岛保护是否开放；通过装置软件控制设定高、中、低压侧备投方式，并与之前识别的高、中、低压侧元件的运行状态进行匹配，如果不匹配，发告警信号，装置闭锁放电。该方法具备防孤岛保护功能，能迅速检测出变电站内存在的孤岛状态和孤岛范围，并跳开相应范围内的光伏电站并网开关。该方法只针对变电站范围进行孤岛检测，并吧在大型风电基地进行孤岛检测。
论文“基于改进Prim 算法的分布式发电孤岛划分方法”针对用户侧低压配电网孤岛问题提出了一种基于prim方法的最小生成树算法进行孤岛划分。该方法需要考虑线路权重，从而存在防孤岛保护动作延迟大的问题。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种针对大规模风电具有防偷跳功能的分层分域孤岛保护方法，以实现快速、准确、高效、安全且稳定的优点。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种针对大规模风电具有防偷跳功能的分层分域孤岛保护方法，包括：
S0、启动防偷跳实时检测模块，对风力发电系统中的所有断路器进行实时检测，当防偷跳实时检测模块检测到断路器偷跳时，便采用中断方式，优先处理偷跳断路器事件，处理完偷跳断路器事件后，继续处理中断之前的事件；
S1、监测设置风力发电系统中的所有断路器跳闸信号；
S2、通过集群主站断路器跳闸信号判断集群主站送出联络线及主变是否全部断开，并对因断集群主站送出联络线及主变全部断开形成的孤岛进行保护；
S3、通过升压站变压器断路器跳闸信号判断升压站变压器故障是否形成孤岛，并对升压站变压器故障形成的孤岛进行保护；
S4、通过风电场汇集母线断路器跳闸信号判断风电场汇集母线故障是否形成孤岛，并对风电场汇集母线故障形成的孤岛进行保护；
S5、通过风机馈线断路器跳闸信号判断风电场集电馈线故障是否形成孤岛，并对风电场集电馈线故障形成的孤岛进行保护。
优选的，
上述S2、通过集群主站断路器跳闸信号判断集群主站送出联络线及主变是否全部断开，并对因断集群主站送出联络线及主变全部断开形成的孤岛进行保护，具体包括：
S201：是否发现集群主站断路器跳闸信号，如果是，转S202；如果否，转S3；
S202：是否集群主站送出联络线及主变全部断开，如果否，则不形成孤岛，因此转S203；如果是，则形成了孤岛，转S204；
S203：孤岛保护不动作，转S1；
S204：切除该集群控制主站下的所有风机；转S1。
优选的，
上述S3、通过升压站变压器断路器跳闸信号判断升压站变压器故障是否形成孤岛，并对升压站变压器故障形成的孤岛进行保护，具体包括：
S301、是否发现升压站变压器断路器跳闸信号，如果是，转S302；如果否，转S4；
S302、判断升压站变压器所连低压侧汇集母线是否有母联断路器，且该母联断路器处于闭合状态，如果有母联断路器且该母联断路器是处于闭合状态，转S303；如果没有母联断路器或母联断路器不是处于闭合状态，转S305；
S303、判断断开故障升压站变压器后，输出系统是否会过载，如果是，转S304；如果否，转S305；
S304、切除故障升压站站变压器下部分馈线上的风机以消除过载，并转S1；
S305、断开故障升压站变压器，转S4。
优选的，
上述S4、通过风电场汇集母线断路器跳闸信号判断风电场汇集母线故障是否形成孤岛，并对风电场汇集母线故障形成的孤岛进行保护，具体包括：
S401：是否发现风电场汇集母线断路器跳闸信号，如果是，转S402；如果否，转S5；
S402：故障风电场汇集母线是否有母联断路器，如果是，转S403，如果否，转S405；
S403：判断与故障风电场汇集母线相连的母联断路器是否处于闭合状态，如果是，转S404，如果否，转S405；
S404：断开与故障风电场汇集母线相连的母联断路器，切除故障风电场汇集母线下所连的所有风机，转S1；
S405：切除该故障风电场汇集母线下所连的所有风机，转S1。
优选的，
上述S5、通过风机馈线断路器跳闸信号判断风电场集电馈线故障是否形成孤岛，并对风电场集电馈线故障形成的孤岛进行保护，具体包括：
S501：发现风机馈线断路器跳闸信号，如果否，转S1，如果是，转S502；
S502：切除故障风电场集电馈线上的所有风机，转S1。
本发明的技术方案具有以下有益效果：
本发明的技术方案，针对大规模风力发电系统，在电源侧高压主网，进行分层分域的孤岛检测及防孤岛保护方法，具有快速，准确，高效，安全、稳定的优点。本发明技术方案针对电源侧高压主网进行防孤岛检测，同时，不考虑线路权重，可以更快速的进行防孤岛保护动作。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明实施例所述的针对大规模风电具有防偷跳功能的分层分域孤岛保护方法的流程图；
图2为本发明实施例所述的风电场基本拓扑图；
图3为本发明实施例所述的风电场站集群拓扑图；
图4为本发明实施例所述的风电场站送出拓扑图。
结合附图，本发明实施例中附图标记如下：
图2中，41-升压站变压器断路器一；42-升压站变压器断路器二；61-风电场汇集母线断路器一；62-风电场汇集母线断路器二；1013、1063、1073、1083、1143、1153-塔筒送出线断路器；1061-风机六；1141-风机十四；1062、1142-风机断路器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
一种针对大规模风电具有防偷跳功能的分层分域孤岛保护方法，包括：
S0、启动防偷跳实时检测模块，对风力发电系统中的所有断路器进行实时检测，当防偷跳实时检测模块检测到断路器偷跳时，便采用中断方式，优先处理偷跳断路器事件，处理完偷跳断路器事件后，继续处理中断之前的事件；
S1、监测设置风力发电系统中的所有断路器跳闸信号；
S2、通过集群主站断路器跳闸信号判断集群主站送出联络线及主变是否全部断开，并对因断集群主站送出联络线及主变全部断开形成的孤岛进行保护；
S3、通过升压站变压器断路器跳闸信号判断升压站变压器故障是否形成孤岛，并对升压站变压器故障形成的孤岛进行保护；
S4、通过风电场汇集母线断路器跳闸信号判断风电场汇集母线故障是否形成孤岛，并对风电场汇集母线故障形成的孤岛进行保护；
S5、通过风机馈线断路器跳闸信号判断风电场集电馈线故障是否形成孤岛，并对风电场集电馈线故障形成的孤岛进行保护。
优选的，
上述S2、通过集群主站断路器跳闸信号判断集群主站送出联络线及主变是否全部断开，并对因断集群主站送出联络线及主变全部断开形成的孤岛进行保护，具体包括：
S201：是否发现集群主站断路器跳闸信号，如果是，转S202；如果否，转S3；
S202：是否集群主站送出联络线及主变全部断开，如果否，则不形成孤岛，因此转S203；如果是，则形成了孤岛，转S204；
S203：孤岛保护不动作，转S1；
S204：切除该集群控制主站下的所有风机；转S1。
优选的，
上述S3、通过升压站变压器断路器跳闸信号判断升压站变压器故障是否形成孤岛，并对升压站变压器故障形成的孤岛进行保护，具体包括：
S301、是否发现升压站变压器断路器跳闸信号，如果是，转S302；如果否，转S4；
S302、判断升压站变压器所连低压侧汇集母线是否有母联断路器，且该母联断路器处于闭合状态，如果有母联断路器且该母联断路器是处于闭合状态，转S303；如果没有母联断路器或母联断路器不是处于闭合状态，转S305；
S303、判断断开故障升压站变压器后，输出系统是否会过载，如果是，转S304；如果否，转S305；
S304、切除故障升压站站变压器下部分馈线上的风机以消除过载，并转S1；
S305、断开故障升压站变压器，转S4。
优选的，
上述S4、通过风电场汇集母线断路器跳闸信号判断风电场汇集母线故障是否形成孤岛，并对风电场汇集母线故障形成的孤岛进行保护，具体包括：
S401：是否发现风电场汇集母线断路器跳闸信号，如果是，转S402；如果否，转S5；
S402：故障风电场汇集母线是否有母联断路器，如果是，转S403，如果否，转S405；
S403：判断与故障风电场汇集母线相连的母联断路器是否处于闭合状态，如果是，转S404，如果否，转S405；
S404：断开与故障风电场汇集母线相连的母联断路器，切除故障风电场汇集母线下所连的所有风机，转S1；
S405：切除该故障风电场汇集母线下所连的所有风机，转S1。
优选的，
上述S5、通过风机馈线断路器跳闸信号判断风电场集电馈线故障是否形成孤岛，并对风电场集电馈线故障形成的孤岛进行保护，具体包括：
S501：发现风机馈线断路器跳闸信号，如果否，转S1，如果是，转S502；
S502：切除故障风电场集电馈线上的所有风机，转S1。
该方法最优选的一种实施方式为：
如图1所示，一种针对大规模风电具有防偷跳功能的分层分域孤岛保护方法，包括：
步骤0：系统启动，同时启动防偷跳实时检测模块，采用中断方式，系统中是否有节点发生偷跳，若有，直接中断，保护现场，后转步骤2；处理完成后，恢复现场，继续中断之前的任务；
步骤1：系统启动，监测断路器跳闸信号；
步骤2：是否发现集群主站断路器跳闸信号，如果是，转步骤3；如果否，转步骤6；
步骤3：是否集群主站送出联络线及主变都断开了？如果否，则不形成孤岛，因此转步骤4；如果是，则形成了孤岛，转步骤5；
步骤4：孤岛保护不动作，转步骤1；
步骤5：切除该集群控制主站下的所有风机；转步骤1；
步骤6：是否发现升压站变压器断路器跳闸信号？如果是，转步骤7；如果否，转步骤11；
步骤7：其所连低压侧汇集母线是否有母联断路器并处于闭合状态？如果是，转步骤8；如果否，转步骤10；
步骤8：其他升压站变压器是否会过载？如果是，转步骤9；如果否，转步骤10；
步骤9：切除该升压站下部分馈线上的风机以消除过载，并转步骤1；
步骤10：断开故障升压站变压器，转步骤4；
步骤11：是否发现风电场汇集母线断路器跳闸信号？如果是，转步骤12；如果否，转步骤16；
步骤12：该汇集母线是否有母联断路器？如果是，转步骤13；如果否，转步骤15；
步骤13：母联断路器是否处于闭合状态？如果是，转步骤14，如果否，转步骤15；
步骤14：断开母联断路器，切除该汇集母线下所连的所有风机，转步骤1；
步骤15：切除该汇集母线下所连的所有风机，转步骤1；
步骤16：发现风机馈线断路器跳闸信号？如果否，转步骤1；如果是，转步骤17；
步骤17：切除该馈线上的所有风机，转步骤1。
如图2所示，为一风电场基本拓扑图，该风电场共包含风机三十一台，每七台风机分别通过风机断路器和塔筒送出线断路器与一条集电馈线相连，该风机场共四条集电馈线。集电馈线分别通过集电馈线断路器与汇集母线相连，图中共有两条汇集母线，分别为汇集母线一71和汇集母线二72，两条汇集母线之间通过母联断路器8相连。汇集母线经过升压变压器与110KV母线相连，最后经110KV送出线3和电网侧断路器2连接至电网1。
保护系统启动时，同时启动防偷跳实时检测模块，监测各断路器跳闸信号。
情况一：风电场集电馈线一101和集电馈线二102发生故障，在孤岛保护执行到步骤11时，升压站变压器断路器二42发生偷跳。故障发生时，各断路器容量足够，不会发生过载，母联断路器8闭合。
若风电场集电馈线一101和集电馈线二102发生故障，集电馈线保护系统识别到故障，向集电馈线断路器一91和集电馈线断路器二92发出跳闸信号，孤岛保护监测到跳闸信号。
执行步骤2，发现不是集群主站断路器跳闸信号；
执行步骤6，发现不是升压站变压器断路器跳闸信号；
执行步骤11，发现不是风电场汇集母线断路器跳闸信号；此时，防偷跳实时检测模块检测到升压站变压器断路器二42发生偷跳；
执行步骤0，防偷跳模块采用中断方式，中断步骤11，并保护之前执行的信息和状态；
执行步骤2 ，发现不是集群主站断路器跳闸信号；
执行步骤6，发现是升压站变压器断路器二42偷跳信号；
执行步骤7，发现升压站变压器断路器二42低压侧汇集母线二72有母联断路器8，且母联断路器8处在闭合状态；
执行步骤8，发现其他断路器容量足够，不会发生过载；
执行步骤10，断开升压站变压器二52，其下连接的风机可经由母联断路器8、汇集母线一71、升压站变压器二51继续运行，不形成孤岛。此时偷跳处理完成，恢复之前保存的执行信息和状态，继续中断之前的任务。
执行步骤16，发现是风机馈线断路器跳闸信号。此时集电馈线一101和集电馈线二102下的风机形成了两个孤岛。
执行步骤17，孤岛保护系统向集电馈线一101和集电馈线二102下的所有风机发出分闸信号，风机一1011至风机七1071与风机八1081至风机十五1151收到切机信号，向风机断路器1012至风机断路器1072与风机断路器1082至风机断路器1152发出分闸信号，风机断路器全部断开，完成孤岛保护；
执行步骤1，重新进行监测。
情况二：若风电场汇集母线一71发生故障，母联断路器8处在闭合状态，保护系统识别到故障，向汇集母线断路器一61发出跳闸信号，孤岛保护监测到跳闸信号。
执行步骤2，发现不是集群主站断路器跳闸信号；
执行步骤6，发现不是升压站变压器断路器跳闸信号；
执行步骤11，发现是风电场汇集母线断路器一61跳闸信号；
执行步骤12，发现汇集母线一71有母联断路器8；
执行步骤13，发现母联断路器8处于闭合状态；
执行步骤14，断开母联断路器8，此时汇集母线一71下的所有风机形成一个孤岛。孤岛保护系统向汇集母线一71下所连的所有风机发出分闸信号。风机一1011至风机七1071与风机八1081至风机十五1151收到切机信号，向风机断路器1012至风机断路器1072与风机断路器1082至风机断路器1152发出分闸信号，风机断路器全部断开，完成孤岛保护；
执行步骤1，重新进行监测。
情况三：若风电场升压站变压器一51发生故障，母联断路器8处在闭合状态，各个断路器容量足够，不会发生过载。保护系统识别到升压站变压器故障，向升压站变电器断路器一41发出跳闸信号，孤岛保护监测到跳闸信号。
执行步骤2，发现不是集群主站断路器跳闸信号；
执行步骤6，发现是升压站变压器断路器一41跳闸信号；
执行步骤7，发现升压站变压器断路器一41低压侧汇集母线一71有母联断路器8，且母联断路器8处在闭合状态；
执行步骤8，发现其他断路器容量足够，不会发生过载；
执行步骤10，断开升压站变压器一51，其下连接的风机可经由母联断路器8、汇集母线二72、升压站变压器二52继续运行，不形成孤岛。
执行步骤4，孤岛保护不动作；
执行步骤1，重新进行监测。
如图3所示，为一风电场站集群拓扑图。该拓扑图中，风电场一、风电场二、风电场三和水电站一分别经升压变压器一至升压变压器五、110KV母线一至110KV母线五、进出线一至进出线五集中至110KV母线六。经由三绕组变压器一和三绕组变压器二连接至330KV变电站。三绕组变压器一由330KV侧、110KV侧和35KV侧构成，三绕组变压器二同理可得。
保护系统启动时，同时启动防偷跳实时检测模块，监测各断路器跳闸信号。
若三绕组变压器一的330KV侧和三绕组变压器二的35KV侧发生故障，保护系统识别到故障，向集群主站断路器发出跳闸信号，孤岛保护监测到跳闸信号。
执行步骤2，发现是集群主站即330KV变压站断路器跳闸信号；
执行步骤3，发现连接集群主站的三绕组变压器一和三绕组变压器二均断开，因此形成了孤岛；
执行步骤5，断开集群主站即330KV变压站下的所有风电场，完成孤岛保护；
执行步骤1，重新进行监测。
如图4所示，为一风电场站送出拓扑图。该拓扑图中，风电场一、风电场二、风电场三和风电场四分别经110KV送出线一至110KV送出线四连接至330KV变电站二，光伏电场经330KV送出线五直接接至330KV变电站二。330KV变电站二分别经母线一、母线二接330KV变电站三再接母线三接至330KV变电站一，最后接至主网。
保护系统启动时，同时启动防偷跳实时检测模块，监测各断路器跳闸信号。
若母线一和母线二发生故障，保护系统识别到故障，向集群主站即330KV变电站一断路器发出跳闸信号，孤岛保护监测到跳闸信号。
执行步骤2，发现是集群主站即330KV变电站一断路器跳闸信号；
执行步骤3，发现连接集群主站即330KV变电站一的送出线路均断开，因此形成了孤岛；
执行步骤5，断开集群主站即330KV变压站一下的所有风电场，完成孤岛保护；
执行步骤1，重新进行监测。
防偷跳检测模块通过检测线路的电压、电流或电气信号，监测断路器是否偷跳，即断路器跳闸而没有发信号给控制中心，在防孤岛保护的电网系统中每条线路上均设有防偷跳检测模块。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种针对大规模风电具有防偷跳功能的分层分域孤岛保护方法，其特征在于，包括：
S0、启动防偷跳实时检测模块，对风力发电系统中的所有断路器进行实时检测，当防偷跳实时检测模块检测到断路器偷跳时，便采用中断方式，优先处理偷跳断路器事件，处理完偷跳断路器事件后，继续处理中断之前的事件；
S1、监测设置在风力发电系统中的所有断路器跳闸信号；
S2、通过集群主站断路器跳闸信号判断集群主站送出联络线及主变是否全部断开，并对因断集群主站送出联络线及主变全部断开形成的孤岛进行保护；
S3、通过升压站变压器断路器跳闸信号判断升压站变压器故障是否形成孤岛，并对升压站变压器故障形成的孤岛进行保护；
S4、通过风电场汇集母线断路器跳闸信号判断风电场汇集母线故障是否形成孤岛，并对风电场汇集母线故障形成的孤岛进行保护；
S5、通过风机馈线断路器跳闸信号判断风电场集电馈线故障是否形成孤岛，并对风电场集电馈线故障形成的孤岛进行保护。
2.根据权利要求1所述的针对大规模风电具有防偷跳功能的分层分域孤岛保护方法，其特征在于，
上述S2、通过集群主站断路器跳闸信号判断集群主站送出联络线及主变是否全部断开，并对因断集群主站送出联络线及主变全部断开形成的孤岛进行保护，具体包括：
S201：是否发现集群主站断路器跳闸信号，如果是，转S202；如果否，转S3；
S202：是否集群主站送出联络线及主变全部断开，如果否，则不形成孤岛，因此转S203；如果是，则形成了孤岛，转S204；
S203：孤岛保护不动作，转S1；
S204：切除该集群主站下的所有风机，转S1。
3.根据权利要求2所述的针对大规模风电具有防偷跳功能的分层分域孤岛保护方法，其特征在于，
上述S3、通过升压站变压器断路器跳闸信号判断升压站变压器故障是否形成孤岛，并对升压站变压器故障形成的孤岛进行保护，具体包括：
S301、是否发现升压站变压器断路器跳闸信号，如果是，转S302；如果否，转S4；
S302、判断升压站变压器所连低压侧汇集母线是否有母联断路器，且该母联断路器处于闭合状态，如果有母联断路器且该母联断路器是处于闭合状态，转S303；如果没有母联断路器或母联断路器不是处于闭合状态，转S305；
S303、判断断开故障升压站变压器后，输出系统是否会过载，如果是，转S304；如果否，转S305；
S304、切除故障升压站变压器下部分馈线上的风机以消除过载，并转S1；
S305、断开故障升压站变压器，转S203。
4.根据权利要求3所述的针对大规模风电具有防偷跳功能的分层分域孤岛保护方法，其特征在于，
上述S4、通过风电场汇集母线断路器跳闸信号判断风电场汇集母线故障是否形成孤岛，并对风电场汇集母线故障形成的孤岛进行保护，具体包括：
S401：是否发现风电场汇集母线断路器跳闸信号，如果是，转S402；如果否，转S5；
S402：故障风电场汇集母线是否有母联断路器，如果是，转S403；如果否，转S405；
S403：判断与故障风电场汇集母线相连的母联断路器是否处于闭合状态，如果是，转S404；如果否，转S405；
S404：断开与故障风电场汇集母线相连的母联断路器，切除故障风电场汇集母线下所连的所有风机，转S1；
S405：切除该故障风电场汇集母线下所连的所有风机，转S1。
5.根据权利要求4所述的针对大规模风电具有防偷跳功能的分层分域孤岛保护方法，其特征在于，
上述S5、通过风机馈线断路器跳闸信号判断风电场集电馈线故障是否形成孤岛，并对风电场集电馈线故障形成的孤岛进行保护，具体包括：
S501：发现风机馈线断路器跳闸信号，如果否，转S1；如果是，转S502；
S502：切除故障风电场集电馈线上的所有风机，转S1。
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