CN109524947B - 风电场集电线路三段式电流保护整定配合方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了风电场集电线路三段式电流保护整定配合方法，属于供电保护领域，包括：对集电线路进行分段处理，获取每段的电流值；将每段的电流值与与箱式变压器接入点的出口电流进行对比，根据对比结果判定是否进行整定。通过集电线路电流保护的II段、III段动作时限分别与箱变熔断器保护的I段、II段最大熔断时间配合，解决了现有电流保护动作时限与熔断器反时限动作特性难以配合的问题。

Description

风电场集电线路三段式电流保护整定配合方法
技术领域
本发明属于供电保护领域，特别涉及风电场集电线路三段式电流保护整定配合方法。
背景技术
随着风电并网容量的不断扩大，电网表现出越来越多异于常规电网的故障特征，导致按常规系统配置的继电保护选择性、灵敏性和可靠性面临巨大挑战。风电场内的风机需经集电线路将输出的电能汇集到升压站，因此站内电气系统拓扑较复杂、电气设备众多。由于风电的随机波动性，风机故障特性与传统电源存在显著差异。然而现有集电线路电流保护一般沿用配电网继电保护的整定与配置原则。其中，电流速断保护有3种整定方式：
a.按照最小运行方式下线路末端两相短路有规定的灵敏度进行整定；
b.躲首个箱式变压器低压侧故障的最大短路电流；
c.躲集电线末端故障的最大短路电流；
在方案b下，电流速断保护无法保护本线路全长时，应采用限时电流速断保护，其整定原则按照最小运行方式下线路末端两相短路有规定的灵敏度进行整定，否则可不采用。
过电流保护按躲过本线路最大负荷电流整定，动作时限比电流速断保护高出一个时间阶梯。
上述的整定原则存在适应性问题，主要结论如下：
1)电流速断保护的保护范围可能伸入到靠近母线的箱式变压器内，使得电流保护整定值无法区分箱式变压器近高压侧故障和集电线路本身故障。因此箱式变压器故障时，集电线路保护(0s)可能越级跳闸，保护失去选择性。
2)为避免越级跳闸，提高选择性，集电线路电流速断保护可选择适当地延时，但此时牺牲了保护的速动性，且由于箱式变压器采用的熔断器保护具有反时限熔断特性，导致集电线路与箱式变压器的延时配合困难。
发明内容
为了解决现有技术中存在的缺点和不足，本发明提供了风电场集电线路三段式电流保护整定配合方法，用于解决了现有电流保护动作时限与熔断器反时限动作特性难以配合的问题。
为了达到上述技术目的，本发明提供了风电场集电线路三段式电流保护整定配合方法，所述三段式电流保护整定方法，包括：
风电场集电线路三段式电流保护整定配合方法，其特征在于，所述三段式电流保护整定方法，包括：
对集电线路进行分段处理，获取每段的电流值；
将每段的电流值与与箱式变压器接入点的出口电流进行对比，根据对比结果判定是否进行整定。
可选的，所述将每段的电流值与与箱式变压器接入点的出口电流进行对比，根据对比结果判定是否进行整定，包括：
获取电流Ⅰ段的整定电流值，将整定电流值与箱式变压器接入点的出口电流进行对比，根据对比结果判定是否进行整定；
确定时间阶梯值，基于时间阶梯值确定电流Ⅱ段的整定时间；
根据最大负荷电流确定电流Ⅲ段的整定电流，根据箱式变压器低压侧熔断器的最长熔断时间确定电流Ⅲ段的整定时间。
可选的，所述获取电流Ⅰ段的整定电流值，将整定电流值与箱式变压器接入点的出口电流进行对比，根据对比结果判定是否进行整定，包括：
获取最大运行方式下首台箱式变压器接入点三相短路时集电线路的出口电流Ip1.max，结合电流保护I段的可靠系数
Figure BDA0001824833870000031
根据公式一得到电流I段的整定电流
Figure BDA0001824833870000032
Figure BDA0001824833870000033
可选的，所述确定时间阶梯值，基于时间阶梯值确定电流Ⅱ段的整定时间，包括：
确定电流II段整定时间需比
Figure BDA0001824833870000034
高出的时间阶梯值Δt1；
在电流II段保护范围末端发生相间故障时熔断器对应的熔断时间
Figure BDA0001824833870000035
的基础上，结合公式二得到电流Ⅱ段的整定时间
Figure BDA0001824833870000036
可选的，所述根据最大负荷电流确定电流Ⅲ段的整定电流，根据箱式变压器低压侧熔断器的最长熔断时间确定电流Ⅲ段的整定时间，包括：
确定最大负荷电流ILmax的取值，结合电流III段的可靠系数
Figure BDA0001824833870000037
根据公式三确定电流Ⅲ段的整定电流
Figure BDA0001824833870000038
Figure BDA00018248338700000311
在箱式变压器低压侧故障时熔断器的最长熔断时间
Figure BDA0001824833870000039
的基础上结合时间阶梯值Δt1确定电流III段整定时间
Figure BDA00018248338700000310
可选的，所述方法还包括：
对集电线路上的熔断器进行分段处理，分别获取流经熔断器每段的电流值；
当每段的电流值触发保护判断条件时，基于熔断器的熔断曲线确定针对熔断器每段整定保护的动作时限。
可选的，所述对熔断器进行分段处理，分别获取流经熔断器每段的电流值，包括：
将熔断器分为熔断器Ⅰ段、熔断器Ⅱ段、熔断器Ⅲ段；
分别获取熔断器Ⅰ段的电流值、熔断器Ⅱ段的电流值、熔断器Ⅲ段的电流值。
可选的，所述箱变熔断器整定方法包括：
当熔断器Ⅰ段的电流值I大于或等于熔断器I段保护的动作电流
Figure BDA0001824833870000041
时，基于熔断曲线获取熔断器Ⅰ段进行整定保护的动作时限tF；
其中，
Figure BDA0001824833870000042
Figure BDA0001824833870000043
为熔断器I段保护的最大动作时间。
可选的，所述箱变熔断器整定方法包括：
当熔断器Ⅱ段的电流值I符合判定条件
Figure BDA0001824833870000044
时，基于熔断曲线获取熔断器Ⅱ段进行整定保护的动作时限tF；
其中，
Figure BDA0001824833870000045
Figure BDA0001824833870000046
和
Figure BDA0001824833870000047
为熔断器II段保护的动作时限的上下界。
可选的，所述箱变熔断器整定方法包括：
当熔断器Ⅲ段的电流值I小于熔断器Ⅱ段保护的动作电流
Figure BDA0001824833870000048
时，基于熔断曲线获取熔断器Ⅲ段进行整定保护的动作时限tF；
其中，
Figure BDA0001824833870000049
Figure BDA00018248338700000410
为熔断器Ⅱ段保护的最大动作时间。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：
通过集电线路电流保护的II段、III段动作时限分别与箱变熔断器保护的I段、II段最大熔断时间配合，解决了现有电流保护动作时限与熔断器反时限动作特性难以配合的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的风电场集电线路三段式电流保护整定配合方法的流程示意图；
图2是本发明提供的35KV启动电流整定方案下集电线路电流保护II段的保护范围示意图；
图3是本发明提供的用于风电场集电线路的箱变熔断器整定方法的流程示意图；
图4是本发明提供的熔断器的熔断特性曲线示意图；
图5是本发明提供的集电线路电流保护的各段保护范围示意图；
图6是本发明提供的风电场仿真系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的结构和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的结构作进一步地描述。
实施例一
本发明提供了风电场集电线路三段式电流保护整定配合方法，这里所使用的三段式电流保护指的是电流速断保护(电流Ⅰ段)、限时电流速断保护(电流Ⅱ段、定时限过电流保护(电流Ⅲ段)相互配合构成的一套保护。
电流速断保护(电流Ⅰ段)
对于仅反应于电流增大而瞬时动作的电流保护，称为电流速断保护。为优先保证继电保护动作的选择性，就要在保护装置起动参数的整定上保证下一条线路出口处短路时不起动，这在继电保护技术中，又称为按躲过下一条线路出口处短路的条件整定。
电流速断保护的主要优点是：简单可靠，动作迅速，因而获得了广泛的应用。但由于引入的可靠系数，所以不难看出，电流速断保护的缺点是：不能保护本线路的全长，且保护范围直接受系统运行方式变化的影响。运行实践证明，电流速断保护的保护范围大概是本线路的85％～90％。
限时电流速断保护(电流Ⅱ段)
由于有选择性的电流速断保护不能保护本线路的全长，因此我们考虑增加一段新的保护，用来切除速断范围以外的故障，保护本线路的全长，同时也能作为电流速断保护的后备保护。由于要求它必须保护本线路的全长，因此它的保护范围必然要延伸到下一条线路中去，这样当下一条线路出口处发生短路时，它就要起动，在这种情况下，为了保证动作的选择性，就必须使保护的动作带有一定的时限，但又为了使这一时限尽量缩短，我们就考虑使它的保护范围不超过下一条线路速断保护的保护范围，而动作时限则比下一条线路速断保护高出一个时间阶段。
定时限过电流保护(电流Ⅲ段)
过电流保护通常是指其起动电流按躲过最大负荷电流来整定的一种保护。它在正常运行时不起动，而在电网发生故障时，则能反应于电流增大而动作，它不仅能保护线路的全长，也能保护相邻线路的全长，以起到后备保护的作用。
基于上述理论，如图1所示，本发明实施例提供了风电场集电线路三段式电流保护整定配合方法，包括：
11、获取电流Ⅰ段的整定电流值，将整定电流值与箱式变压器接入点的出口电流进行对比，根据对比结果判定是否进行整定；
12、确定时间阶梯值，基于时间阶梯值确定电流Ⅱ段的整定时间；
13、根据最大负荷电流确定电流Ⅲ段的整定电流，根据箱式变压器低压侧熔断器的最长熔断时间确定电流Ⅲ段的整定时间。
具体的步骤11中的内容包括：
获取最大运行方式下首台箱式变压器接入点三相短路时集电线路的出口电流Ip1.max，结合电流保护I段的可靠系数
Figure BDA0001824833870000071
根据公式一得到电流I段的整定电流
Figure BDA0001824833870000072
Figure BDA0001824833870000073
在实施中，针对电流保护I段，需要执行如下步骤：
为兼顾选择性和速动性，电流保护I段的保护范围应不伸入至任何一台箱式变压器中，因此其整定电流
Figure BDA0001824833870000074
必须大于最大运行方式下首台箱式变压器接入点三相短路时集电线路的出口电流Ip1.max，即：
Figure BDA0001824833870000075
式中，
Figure BDA0001824833870000076
为电流保护I段的可靠系数，一般取1.2～1.3。
由整定方案知，电流I段保护范围不伸入任何一台箱式变压器中，因此其无需与箱式变压器的熔断器保护配合，动作时限tI可取为0，兼顾了保护的选择性和速动性要求。
具体的步骤12中的内容包括：
确定电流II段整定时间需比
Figure BDA0001824833870000081
高出的时间阶梯值Δt1；
在电流II段保护范围末端发生相间故障时熔断器对应的熔断时间
Figure BDA0001824833870000082
的基础上，结合公式二得到电流Ⅱ段的整定时间
Figure BDA0001824833870000083
在实施中，电流保护II段
a)整定电流
电流保护II段应在任何情况下都能够保护本线路的全长，且具有足够的灵敏度，因此其整定原则为：本条集电线路末端发生相间故障时，保护有足够的灵敏度，即：
Figure BDA0001824833870000084
式中，
Figure BDA0001824833870000085
为电流II段保护的灵敏度系数，一般大于1.5。
图2给出了所述35KV启动电流整定方案下集电线路电流保护II段的保护范围示意图。图中e1点、e2点…ew点分别为在各箱式变压器处的II段保护范围末端，图中的风机依次为1号、2号、i号、j号、w-1号、w号。
分析整定原则和图2知，集电线路II段的保护范围必然会延伸至各箱式变压器中，且伸入范围的大小随着箱式变压器到集电线路出口距离的增大而逐渐减小。
b)动作时限
由于集电线路电流保护II段范围延伸至各箱式变压器中，为保证选择性，箱式变压器故障时，集电线路电流保护不应越级跳闸，因此其动作时限必须大于II段保护范围内箱式变压器故障时熔断器的最长熔断时间。由熔断器的反时限熔断特性曲线知，流过熔体的熔断电流越小，熔断时间越长。显然在各箱式变压器处的II段保护范围末端故障时，流过故障箱式变压器对应熔断器的电流是最小的。
深入分析可知，虽然II段保护伸入各台箱式变压器的范围大小不一样，但在各箱式变压器处的II段保护范围末端发生相间故障时，流过故障箱式变压器对应的熔断器电流大小是一致的，且等于此时集电线路出口的短路电流，即保护II段的启动电流
Figure BDA0001824833870000091
此时对应的熔断电流和熔断时间分别用符号
Figure BDA0001824833870000092
表示，则
Figure BDA0001824833870000093
(风机提供的短路电流相较于系统提供的短路电流很小，忽略不计)。
综上所述，为保证选择性，电流保护II段的动作时限选择需比
Figure BDA0001824833870000094
高出一个时间阶梯Δt1，即：
Figure BDA0001824833870000095
式中，Δt1的数值一般取为0.3～0.5s。
在上述整定方案下，当集电线路电流保护II段伸入箱式变压器的保护范围内任意点发生故障时，箱式变压器熔断器保护的熔断时间均小于集电线路II段保护的动作时间，可以优先切除故障，故集电线路保护不会越级跳闸，满足保护的选择性要求。
具体的步骤13中的内容包括：
确定最大负荷电流ILmax的取值，结合电流III段的可靠系数
Figure BDA0001824833870000101
根据公式三确定电流Ⅲ段的整定电流
Figure BDA0001824833870000102
Figure BDA0001824833870000103
在箱式变压器低压侧故障时熔断器的最长熔断时间
Figure BDA0001824833870000104
的基础上结合时间阶梯值Δt1确定电流III段整定时间
Figure BDA0001824833870000105
在实施中，电流保护III段
a)整定电流
按照躲过本线路的最大负荷电流进行整定，即：
Figure BDA0001824833870000106
式中，
Figure BDA0001824833870000107
为电流III段的可靠系数，一般取1.15～1.25。
b)动作时限
电流保护III段应可靠保护本集电线路全长，且作为箱式变压器的后备保护，其保护范围伸入至各箱式变压器100％。因此为保证选择性，III段动作时限应大于各箱式变压器故障时熔断器的最长熔断时间。
由系统拓扑知，末台箱式变压器低压侧故障(图3的k点)时，流过故障箱式变压器熔断器的短路电流最小，其对应的熔断时间最长，此时对应的熔断电流和熔断时间分别用符号
Figure BDA0001824833870000108
表示。
因此，电流保护III段的动作时限选择需比
Figure BDA0001824833870000109
高出一个时间阶梯Δt1，即：
Figure BDA00018248338700001010
上述整定方案表明，任何一台箱式变压器的任意位置发生故障时，由箱式变压器的熔断器保护优先切除故障，集电线路保护不会越级跳闸，满足保护的选择性要求。
本发明实施例提供了风电场集电线路三段式电流保护整定配合方法，包括：获取电流Ⅰ段的整定电流值，将整定电流值与箱式变压器接入点的出口电流进行对比，根据对比结果判定是否进行整定；确定时间阶梯值，基于时间阶梯值确定电流Ⅱ段的整定时间；根据最大负荷电流确定电流Ⅲ段的整定电流，根据箱式变压器低压侧熔断器的最长熔断时间确定电流Ⅲ段的整定时间。通过集电线路电流保护的II段、III段动作时限分别与箱变熔断器保护的I段、II段最大熔断时间配合，解决了现有电流保护动作时限与熔断器反时限动作特性难以配合的问题。
实施例二
本发明提供了风电场集电线路三段式电流保护整定配合方法，与实施例一不同的是，这里所使用的三段式电流保护指的是电流速断保护(电流Ⅰ段)、限时电流速断保护(电流Ⅱ段、定时限过电流保护(电流Ⅲ段)相互配合构成的一套保护。
电流速断保护(电流Ⅰ段)
对于仅反应于电流增大而瞬时动作的电流保护，称为电流速断保护。为优先保证继电保护动作的选择性，就要在保护装置起动参数的整定上保证下一条线路出口处短路时不起动，这在继电保护技术中，又称为按躲过下一条线路出口处短路的条件整定。
电流速断保护的主要优点是：简单可靠，动作迅速，因而获得了广泛的应用。但由于引入的可靠系数，所以不难看出，电流速断保护的缺点是：不能保护本线路的全长，且保护范围直接受系统运行方式变化的影响。运行实践证明，电流速断保护的保护范围大概是本线路的85％～90％。
限时电流速断保护(电流Ⅱ段)
由于有选择性的电流速断保护不能保护本线路的全长，因此我们考虑增加一段新的保护，用来切除速断范围以外的故障，保护本线路的全长，同时也能作为电流速断保护的后备保护。由于要求它必须保护本线路的全长，因此它的保护范围必然要延伸到下一条线路中去，这样当下一条线路出口处发生短路时，它就要起动，在这种情况下，为了保证动作的选择性，就必须使保护的动作带有一定的时限，但又为了使这一时限尽量缩短，我们就考虑使它的保护范围不超过下一条线路速断保护的保护范围，而动作时限则比下一条线路速断保护高出一个时间阶段。
定时限过电流保护(电流Ⅲ段)
过电流保护通常是指其起动电流按躲过最大负荷电流来整定的一种保护。它在正常运行时不起动，而在电网发生故障时，则能反应于电流增大而动作，它不仅能保护线路的全长，也能保护相邻线路的全长，以起到后备保护的作用。
基于上述理论，如图3所示，本发明实施例提供了用于风电场集电线路的箱变熔断器整定方法，包括：
21、对熔断器进行分段处理，分别获取流经熔断器每段的电流值；
22、当每段的电流值触发保护判断条件时，基于熔断器的熔断曲线确定针对熔断器每段整定保护的动作时限。
具体的，步骤21中分分段处理内容具体包括：
211、将熔断器分为熔断器Ⅰ段、熔断器Ⅱ段、熔断器Ⅲ段；
212、分别获取熔断器Ⅰ段的电流值、熔断器Ⅱ段的电流值、熔断器Ⅲ段的电流值。
在分段完成后，针对每段的具体处理方式包括：
针对熔断器Ⅰ段的处理方式包括：
当熔断器Ⅰ段的电流值I大于或等于熔断器I段保护的动作电流
Figure BDA0001824833870000131
时，基于熔断曲线获取熔断器Ⅰ段进行整定保护的动作时限tF；
其中，
Figure BDA0001824833870000132
Figure BDA00018248338700001313
为熔断器I段保护的最大动作时间。
针对熔断器Ⅱ段的处理方式包括：
当熔断器段的电流值I符合判定条件
Figure BDA0001824833870000133
时，基于熔断曲线获取熔断器Ⅱ段进行整定保护的动作时限tF；
其中，
Figure BDA0001824833870000134
Figure BDA0001824833870000135
和
Figure BDA0001824833870000136
为熔断器II段保护的动作时限的上下界。
针对熔断器Ⅲ段的处理方式包括：
当熔断器Ⅲ段的电流值I小于熔断器Ⅱ段保护的动作电流
Figure BDA0001824833870000137
时，基于熔断曲线获取熔断器Ⅲ段进行整定保护的动作时限tF；
其中，
Figure BDA0001824833870000138
Figure BDA0001824833870000139
为熔断器Ⅱ段保护的最大动作时间。
将
Figure BDA00018248338700001310
和
Figure BDA00018248338700001311
标注于熔断器的熔断特性曲线中，如图2所示。
熔断器保护具有反时限熔断特性。从动作时限角度出发，
Figure BDA00018248338700001312
将熔断曲线划分为了三部分。借鉴传统保护的配合思路，本文将熔断器保护等效理解为三段式保护，其各段保护范围已标注于图4中。
1)熔断器I段保护：
a)保护判据：
Figure BDA0001824833870000141
b)动作时限tF：根据流过熔体的电流值I由熔断曲线确定，且满足
Figure BDA0001824833870000142
其中，
Figure BDA0001824833870000143
分别为熔断器I段保护的动作电流和最大动作时间。
2)熔断器II段保护：
a)保护判据：
Figure BDA0001824833870000144
b)动作时限tF：根据流过熔体的电流值I由熔断曲线确定，且满足
Figure BDA0001824833870000145
其中，
Figure BDA0001824833870000146
和
Figure BDA0001824833870000147
和
Figure BDA0001824833870000148
分别为熔断器II段保护的动作电流、动作时限的上下界。
3)熔断器III段保护：
a)保护判据：
Figure BDA0001824833870000149
b)动作时限tF：根据流过熔体的电流值I由熔断曲线确定，且满足
Figure BDA00018248338700001410
其中，
Figure BDA00018248338700001411
分别为熔断器II段保护的最小动作电流和最大动作时间。
根据集电线路电流II段、III段动作时限公式，集电线路电流保护与箱变熔断器保护的配合原则满足：集电线路电流保护的II段、III段动作时限应分别与箱变熔断器保护的I段、II段最大熔断时间配合。
图5给出了上述整定方案下集电线路电流保护的各段保护范围示意图。
本发明的有益效果是：
通过将熔断曲线分为熔断器I段、II段和III段，集电线路电流保护的II段、III段动作时限分别与箱变熔断器保护的I段、II段最大熔断时间配合，解决了现有电流保护动作时限与熔断器反时限动作特性难以配合的问题。综上所述，所提电流保护整定配合新方法能够可靠切除集电线路相间故障，与箱变熔断器配合良好，保证了集电线路电流保护的可靠性、选择性和灵敏性。因此，本发明对提高风电场集电线路电流保护的可靠性，确保保护动作的快速准确动作具有重要的工程实际意义。
试验一：
在图6所示的风电场仿真系统中，单台DFIG容量为1.5MW，风机端电压为690V，每一台DFIG经一机一变(一台风电机组配备一台箱式变压器)的单元接线方式升压到35kV。各台风电机组按照就近原则由集电线路分组汇集接入风电场升压变电站的35kV母线，再经主变将电压升高至110kV后送入电网。风电场仿真系统中共含有5条集电线路，其上连接的双馈风电机组台数分别为12、8、6、8、9，共43台。
风电场仿真模型中，各元件参数如下：
箱式变压器：额定容量为1.6MVA，额定电压为37×(1+±2×2.5％)/0.69kV，连接组号为Dyn11，正序短路电压为6.1％，零序短路电压为3％，铜损耗为16.67kW，空载损耗为1.69kW。
集电线路：电压等级35kV，线路类型为架空线，架空线型号为LGJ-240/35。
某实际风电场中，风电机组连接至箱式变压器的线路型号为电缆YJV22-35kV-3×70，集电线路连接至主变的线路型号为电缆YJV22-26/35-3×240，集电线路为架空线，由于架空线长度远大于电缆线路长度，因此仿真模型中已将电缆线路忽略。各条集电线路的相关参数如表所示：
Figure BDA0001824833870000161
表1集电线路参数
主变：额定容量为100MVA，额定电压为115×(1±8×1.25％)/35kV，连接组号为YNd11。正序短路电压为17.5％，零序短路电压为3％，铜损耗为311.2kW，空载损耗为57.1kW。
接地变压器：额定容量1220kVA，额定电压35/10.5kV，连接组号为ZNyn11，一次侧中性点经15Ω接地电阻接地，二次侧空载。
系统：由理想电压源+电抗器模拟，额定电压为110kV，电抗器阻抗参数为18.25+j1.8(Ω)。
以集电线路1的保护为例，验证所提保护方案的可行性。集电线路1共12台DFIG，即w＝12。
为计算得到电流保护I段、II段的整定电流，需首先仿真得到集电线路1出口短路电流Ip1.max和Ip12.min，仿真结果见表2。
故障点 故障类型 故障点距母线的距离/km 出口电流/kA
p<sub>1</sub> 三相短路 1.5 2.68
p<sub>12</sub> 相间短路 9.6 1.65
表2集电线路1出口电流
基于表2的仿真结果，对电流保护I段、II段进行整定计算，结果见表3
Figure BDA0001824833870000171
表3集电线路1电流保护整定计算结果
电流III段躲最大负荷电流，依据公式求得整定值为0.3kA。接下来计算tIII：集电线路1上k点发生相间故障时，仿真得到流过末台箱式变压器熔断器的电流
Figure BDA0001824833870000172
根据熔断器的熔断特性曲线得到熔断电流对应的熔断时间
Figure BDA0001824833870000173
因此，集电线路电流保护III段的动作时限为：
Figure BDA0001824833870000174
基于上文的整定计算结果，仿真验证不同故障条件下，所提保护方案的动作性能，仿真结果如表4所示。
Figure BDA0001824833870000175
Figure BDA0001824833870000181
表4不同故障条件下保护的动作情况
分析表4的仿真结果可知，集电线路电流保护I段范围不伸入任何一台箱式变压器，动作时限为0，满足保护的选择性和速动性要求。电流保护II段、III段范围伸入各箱式变压器中，箱式变压器不同位置故障时，熔断器保护的熔断时间始终小于电流保护对应的动作时限，即由熔断器优先切除箱式变压器故障，集电线路保护不会越级跳闸，满足保护的选择性要求。且电流保护I段、II段的联合工作，保证了集电线路全线范围内的故障能够在0.32s内予以切除。终上所述，所提集电线路电流保护方案实现了与熔断器保护、风机LVRT的协调配合，具有良好的动作性能。当电流I段、II段保护拒动时，作为后备保护的相关III段保护方案能够可靠切除故障。
上述实施例中的各个序号仅仅为了描述，不代表各部件的组装或使用过程中的先后顺序。
以上所述仅为本发明的实施例，并不用以限制本发明，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 (2)

1.风电场集电线路三段式电流保护整定配合方法，其特征在于，所述三段式电流保护整定方法，包括：
对集电线路进行分段处理，获取每段的电流值；
获取电流Ⅰ段的整定电流值，将整定电流值与箱式变压器接入点的出口电流进行对比，根据对比结果判定是否进行整定；
确定电流II段整定时间需比
Figure FDA0002678581350000011
高出的时间阶梯值Δt1；
在电流II段保护范围末端发生相间故障时箱式变压器低压侧熔断器对应的熔断时间
Figure FDA0002678581350000012
的基础上，结合公式一得到电流Ⅱ段的整定时间
Figure FDA0002678581350000013
根据最大负荷电流确定电流Ⅲ段的整定电流，根据箱式变压器低压侧熔断器的最长熔断时间确定电流Ⅲ段的整定时间，包括：
确定最大负荷电流ILmax的取值，结合电流III段的可靠系数
Figure FDA0002678581350000014
根据公式三确定电流Ⅲ段的整定电流
Figure FDA0002678581350000015
Figure FDA0002678581350000016
在故障时箱式变压器低压侧熔断器的最长熔断时间
Figure FDA0002678581350000017
的基础上结合时间阶梯值Δt1确定电流III段整定时间
Figure FDA0002678581350000018
将熔断器分为熔断器Ⅰ段、熔断器Ⅱ段、熔断器Ⅲ段；
分别获取熔断器Ⅰ段的电流值、熔断器Ⅱ段的电流值、熔断器Ⅲ段的电流值；
当每段的电流值触发保护判断条件时，基于集电线路上的熔断器的熔断曲线确定针对熔断器每段整定保护的动作时限；
当熔断器Ⅰ段的电流值大于或等于熔断器I段保护的动作电流
Figure FDA0002678581350000021
时，基于熔断曲线获取熔断器Ⅰ段进行整定保护的动作时限tF；
其中，
Figure FDA0002678581350000022
Figure FDA0002678581350000023
为熔断器I段保护的最大动作时间；
当熔断器Ⅱ段的电流值符合判定条件
Figure FDA0002678581350000024
时，基于熔断曲线获取熔断器Ⅱ段进行整定保护的动作时限tF；
其中，
Figure FDA0002678581350000025
Figure FDA0002678581350000026
和
Figure FDA0002678581350000027
为熔断器II段保护的动作时限的上下界；
当熔断器Ⅲ段的电流值小于熔断器Ⅱ段保护的动作电流
Figure FDA0002678581350000028
时，基于熔断曲线获取熔断器Ⅲ段进行整定保护的动作时限tF；
其中，
Figure FDA0002678581350000029
Figure FDA00026785813500000210
为熔断器Ⅱ段保护的最大动作时间。
2.根据权利要求1所述的风电场集电线路三段式电流保护整定配合方法，其特征在于，所述获取电流Ⅰ段的整定电流值，将整定电流值与箱式变压器接入点的出口电流进行对比，根据对比结果判定是否进行整定，包括：
获取最大运行方式下首台箱式变压器接入点三相短路时集电线路的出口电流Ip1.max，结合电流保护I段的可靠系数
Figure FDA00026785813500000211
根据公式二得到电流I段的整定电流
Figure FDA00026785813500000212
Figure FDA00026785813500000213
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