CN108321777A - 基于在线测量故障分量阻抗的继电保护设施及方法 - Google Patents

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黄宁
范春菊
姜山
李国杰
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
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    • H02H7/26—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H1/00—Details of emergency protective circuit arrangements
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Abstract

一种基于在线测量故障分量阻抗的继电保护设施及方法，该设施包括：测量单元、特征量提取单元、比较单元和动作单元，其中：测量单元通过从母线处测量得到周期内三相电压和三相电流量输出至特征量提取单元，特征量提取单元将提取到的特征量输出至比较单元，比较单元将特征量与整定值进行比较判断并输出判断结果至动作单元，动作单元根据判断结果发出自动重合闸的开断指令；采用了基于在线测量所得到的故障分量阻抗作为特征量，解决了具有海上风电基地接入的电网电流保护因为短路电流区分度减小导致可靠性和选择性降低的问题。

Description

基于在线测量故障分量阻抗的继电保护设施及方法
技术领域
本发明涉及的是一种继电保护领域的技术，具体是一种适用于海上风电基地接入的电网的基于在线测量故障分量阻抗的继电保护设施及方法。
背景技术
对于基于柔性直流输电(VSC-HVDC)主导的海上风电基地系统，其控制策略极大地影响到交流电网故障响应，从而影响到保护动作逻辑。考虑到电力电子元件的承流能力，在控制策略中会加入限流模块。当外电路短路时，此模块限制了海上风电基地提供的短路电流为额定电流的两倍。虽然当外部短路时，限流模块能够及时制止短路电流的增长，防止元件损坏，但是这个模块由于限制了短路电流大小，使得电流保护不再适用，所以现在亟需一种新型的技术方案来解决这一问题。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种基于在线测量故障分量阻抗的继电保护设施及方法，以在线测量到的故障分量阻抗作为特征量，并对其I段和II段进行整定，选取三相短路时的情况进行仿真验证，通过对测量到的电流电压进行运算，能够计算出故障分量阻抗值。并通过与整定值比较，最终确定重合闸是否动作；本发明能够解决由于短路电流区分度不够导致的电流保护失效问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明涉及一种基于在线测量故障分量阻抗的继电保护设施，包括：测量单元、特征量提取单元、比较单元和动作单元，其中：测量单元通过从母线处所测量得到周期内三相电压和三相电流量输出至特征量提取单元，特征量提取单元将提取到的特征量输出至比较单元，比较单元将特征量与整定值进行比较判断并输出判断结果至动作单元，动作单元根据判断结果发出自动重合闸的开断指令。
所述的比较单元包括：突变量启动单元、故障分量阻抗I段保护模块、故障分量阻抗II段保护模块以及逻辑模块，其中：突变量启动单元接收特征量提取单元输出的特征量中的电压相量、电流相量并与内置的整定值比较，当故障发生时输出启动信号至逻辑模块；故障分量阻抗I段保护模块和故障分量阻抗II段保护模块分别接收特征量提取单元输出的特征量中的故障分量阻抗并与内置的整定值比较，当实际值大于I段保护整定值时输出动作信号或当实际值小于II段保护整定值时输出闭锁信号至逻辑模块，逻辑模块根据输入进行逻辑判断后输出判断结果至动作单元。
本发明涉及一种基于上述设施的在线测量故障分量的继电保护方法，具体包括以下步骤：
S1：动作单元周期性循环判断：当接收到动作信号时跳转至S2；
S2：测量单元测量母线位置处的三相电压、三相电流；
S3：突变量启动单元周期性循环判断：当输出闭锁信号时跳转至S1；
S3：特征量提取单元计算出此时的故障分量阻抗值，并传输给比较单元；
S4：故障分量阻抗I段保护模块循环进行I段保护判断：当输出闭锁信号时跳转至S5；
S5：故障分量阻抗II段保护模块循环进行II段保护判断：当输出动作信号时跳转至S6，当输出闭锁信号时跳转至S1；
S6：基于在线测量故障分量阻抗II段保护延时50ms，并跳转至S1。
技术效果
与现有技术相比，本发明采用了基于在线测量所得到的故障分量阻抗作为特征量，解决了具有海上风电基地接入的电网电流保护因为短路电流区分度减小导致可靠性和选择性降低的问题。
附图说明
图1为海上风电基地及其相连电网的结构示意图；
图2为基于在线测量故障分量阻抗的继电保护逻辑框图；
图3为基于在线测量故障分量阻抗的继电保护方法实施流程图；
图4为4km处保护1在线测量故障分量阻抗值与整定值之间的关系图；
图5为9km处保护1在线测量故障分量阻抗值与整定值之间的关系图；
图6为15km处保护1在线测量故障分量阻抗值与整定值之间的关系图。
具体实施方式
如图1所示，为本实施例海上风电基地及其相连电网的结构，包括：双馈风机、变流器、VSC-HVDC输电线路，其中：逆变器出口经两条10km的线路与交流电网相连。每条线路两端都有电压电流测量元件作为保护的测量单元。
此电网的运行参数为：电网额定电压为6kV，电网等值阻抗为1+j1.5708Ω，单条交流线路阻抗为0.1782+j3.1388Ω，其中线路1配置基于在线测量故障分量阻抗保护1，线路2配置基于在线测量故障分量阻抗保护2。
如图2所示，为本实施例涉及的基于在线测量故障分量阻抗的继电保护设施，包括：测量单元、特征量提取单元、比较单元和动作单元，其中：测量单元通过从母线位置处测量得到周期内三相电压和三相电流量输出至特征量提取单元，特征量提取单元将提取到的特征量输出至比较单元，比较单元将特征量与整定值进行比较判断并输出判断结果至动作单元，动作单元根据判断结果发出自动重合闸的开断指令。
所述的特征量，包括电压相量、电流相量和故障分量阻抗，其具体通过以下方式得到：
①其中：为电压相量或电流相量，N为基波信号的一周期采样点数，xk为第k次采样值，x0和xk分别表示k＝0和k＝N时的采样值，特征量提取单元通过上式实现的算法处理从来自测量单元的周期内电压和电流量中分别得到上述特征量。
②其中：ΔZm为故障分量阻抗模值，ΔU和ΔI分别为故障分量电压和故障分量电流模值。
所述的比较单元包括：突变量启动单元、故障分量阻抗I段保护模块、故障分量阻抗II段保护模块以及逻辑模块，其中：突变量启动单元接收特征量提取单元输出的特征量中的电压相量、电流相量并与内置的整定值比较，当故障发生时输出启动信号至逻辑模块；故障分量阻抗I段保护模块和故障分量阻抗II段保护模块分别接收特征量提取单元输出的特征量中的故障分量阻抗并与内置的整定值比较，当实际值大于I段保护整定值时输出动作信号或当实际值小于II段保护整定值时输出闭锁信号至逻辑模块，逻辑模块根据输入进行逻辑判断后输出判断结果至动作单元。
所述的动作单元根据判断结果控制自动重合闸的开断，即当收到动作信号时输出断开自动重合闸指令；当收到闭锁信号时不输出指令。
本实施例涉及上述基于上述设施的在线测量故障分量的继电保护方法，具体包括以下步骤：
S1：动作单元周期性循环判断：当接收到动作信号时跳转至S2；
S2：测量单元测量三相电压、三相电流；
S3：突变量启动单元周期性循环判断：当输出闭锁信号时跳转至S1；
S3：特征量提取单元计算出此时的故障分量阻抗值，并传输给比较单元；
S4：故障分量阻抗I段保护模块循环进行I段保护判断：当输出闭锁信号时跳转至S5；
S5：故障分量阻抗II段保护模块循环进行II段保护判断：当输出动作信号时跳转至S6，当输出闭锁信号时跳转至S1；
S6：基于在线测量故障分量阻抗II段保护延时50ms，并跳转至S1。
所述的I段保护整定值其中：为本线路I段保护的整定值，为I段可靠系数，优选取1.2～1.3，ΔZmax为本线路末端发生短路时可能出现的最大故障分量阻抗值。
所述的II段保护整定值其中：为本线路II段保护的整定值，为II段可靠系数，优选取1.1～1.2，为下级线路I段保护的整定值。
针对于本模型的故障分量阻抗保护整定值见表1，其中I段可靠系数取1.2，II段可靠系数取1.1。
表1故障分量阻抗保护整定值
本实施例分析保护1的基于在线测量故障分量阻抗的继电保护。
当在保护1的4km处发生三相故障时，如图4所示。此时保护1的I段和II段的测量阻抗都超过整定值，此时I段保护先动作。若I段保护拒动，一段延时后II段动作。
当在保护1的9km处发生三相故障时，如图5所示。测量到的故障分量阻抗小于I段整定值而大于II段整定值，此时I段不动作，II段经过一段后动作。
当在保护1的15km处发生三相故障时，保护1处测量到的故障分量阻抗小于整定值，保护1不动作。而此时落入保护2的I段保护范围内，保护2出口动作。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (7)

1.一种基于在线测量故障分量阻抗的继电保护设施，其特征在于，包括：测量单元、特征量提取单元、比较单元和动作单元，其中：测量单元通过母线位置处测量得到周期内三相电压和三相电流量输出至特征量提取单元，特征量提取单元将提取到的特征量输出至比较单元，比较单元将特征量与整定值进行比较判断并输出判断结果至动作单元，动作单元根据判断结果发出自动重合闸的开断指令；
所述的特征量，包括电压相量、电流相量和故障分量阻抗，其具体通过以下方式得到：
①其中：为电压相量或电流相量，N为基波信号的一周期采样点数，xk为第k次采样值，x0和xk分别表示k＝0和k＝N时的采样值，特征量提取单元通过上式实现的算法处理从来自测量单元的周期内电压和电流量中分别得到上述特征量；
②其中：ΔZm为故障分量阻抗模值，ΔU和ΔI分别为故障分量电压和故障分量电流模值。
2.根据权利要求1所述的设施，其特征是，所述的比较单元包括：突变量启动单元、故障分量阻抗I段保护模块、故障分量阻抗II段保护模块以及逻辑模块，其中：突变量启动单元接收特征量提取单元输出的特征量中的电压相量、电流相量并与内置的整定值比较，当故障发生时输出启动信号至逻辑模块；故障分量阻抗I段保护模块和故障分量阻抗II段保护模块分别接收特征量提取单元输出的特征量中的故障分量阻抗并与内置的整定值比较，当实际值大于I段保护整定值时输出动作信号或当实际值小于II段保护整定值时输出闭锁信号至逻辑模块，逻辑模块根据输入进行逻辑判断后输出判断结果至动作单元。
3.根据权利要求1所述的设施，其特征是，所述的动作单元根据判断结果控制自动重合闸的开断，即当收到动作信号时输出断开自动重合闸指令；当收到闭锁信号时不输出指令。
4.根据权利要求1所述的设施，其特征是，所述的I段保护整定值其中：为本线路I段保护的整定值，为I段可靠系数，ΔZmax为本线路末端发生短路时可能出现的最大故障分量阻抗值。
5.根据权利要求1所述的设施，其特征是，所述的II段保护整定值其中：为本线路II段保护的整定值，为II段可靠系数，为下级线路I段保护的整定值。
6.根据权利要求1所述的设施，其特征是，所述的海上风电基地包括：双馈风机、变流器、VSC-HVDC输电线路。
7.一种根据上述任一权利要求所述设施的在线测量故障分量的继电保护方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：动作单元周期性循环判断：当接收到动作信号时跳转至S2；
S2：测量单元测量母线位置处的三相电压、三相电流；
S3：突变量启动单元周期性循环判断：当输出闭锁信号时跳转至S1；
S3：特征量提取单元计算出此时的故障分量阻抗值，并传输给比较单元；
S4：故障分量阻抗I段保护模块循环进行I段保护判断：当输出闭锁信号时跳转至S5；
S5：故障分量阻抗II段保护模块循环进行II段保护判断：当输出动作信号时跳转至S6，当输出闭锁信号时跳转至S1；
S6：基于在线测量故障分量阻抗II段保护延时50ms，并跳转至S1。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1322019A2 (de) * 2001-12-18 2003-06-25 Siemens Aktiengesellschaft Distanzschutzverfahren und Distanzschutzeinrichtung
CN106786414A (zh) * 2016-11-14 2017-05-31 国网江苏省电力公司常州供电公司 适于光伏接入的配电网继电保护配置方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1322019A2 (de) * 2001-12-18 2003-06-25 Siemens Aktiengesellschaft Distanzschutzverfahren und Distanzschutzeinrichtung
CN106786414A (zh) * 2016-11-14 2017-05-31 国网江苏省电力公司常州供电公司 适于光伏接入的配电网继电保护配置方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JIANGSHUFENG11: "基于周期信号的模型的全波傅立叶算法[1]", 《百度文库 HTTPS://WENKU.BAIDU.COM/VIEW/C30B312C2AF90242A895E502.HTML》 *
曾克娥: "《电力系统继电保护技术》", 31 July 2007 *
笨蛋土豆泥: "第1章-3阻抗保护", 《百度文库 HTTPS://WENKU.BAIDU.COM/VIEW/1A1BBE2EB6360B4C2E3F5727A5E9856A5712264E.HTML》 *

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