CN109581148A - 一种新能源电场联络线的故障选相方法 - Google Patents

一种新能源电场联络线的故障选相方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及故障选相技术领域，更具体地，涉及一种新能源电场联络线的故障选相方法，通过获取联络线保护安装处各相电压及其正序、负序、零序电压值，进行零序电压值与阈值比较，并根据比较结果进行故障类型判断；进行负序电压值与阈值比较，对三相正负序电压相量和进行两两比相判断，实现故障类型判断；本发明适用于新能源电场联络线的故障稳态量选相，能够满足新能源电场联络线的选相需求。

Description

一种新能源电场联络线的故障选相方法
技术领域
本发明涉及故障选相技术领域，更具体地，涉及一种新能源电场联络线的故障选相方法。
背景技术
随着风力发电、光伏发电等新能源发电技术的日趋完善，新能源电厂作为绿色能源，已在电网中得到了大规模应用。由于新能源电源馈出的短路电流特性与传统同步发电机存在较大差异，使得传统故障选相元件无法正确动作，进而严重影响联络线距离保护和自动重合闸的动作性能，危及新能源场站及电网的运行安全。
传统选相方法包括突变量选相和稳态量选相，其中突变量选相元件只能在故障后短时间内使用，无法解决故障转换和故障发展时的选相问题，故需与稳态量选相配合使用。但传统选相方法主要基于供电电源均为同步发电机，故障后正负序电流分支系数近似相等的假设，但新能源电源特殊的短路电流特性使得上述假设不再适用，造成传统选相元件选相错误。针对该问题，改进的选相方法有：基于正序电流补偿的选相方法(黄涛,陆于平.适用于双馈风电场的改进电流突变量选相元件[J].电网技术,2015,39(10):2959-2964.)，但其仅适用于撬棒动作后的风电场，应用范围有限，同时没有计及过渡电阻的影响；适用于双馈风电场联络线故障选相方法(王紫薇,肖繁,王友怀,张哲,尹项根.适用于双馈风电场联络线故障选相方法[J].电力系统自动化:2018,3:1-7),但主要是针对突变量选相方法的改进，不能解决稳态量选相面临的问题，且仅适用于双馈风电场。综上可知，目前针对新能源电场的故障选相方法研究有限，尤其是稳态量故障选相方面，尚未提出有效的改进方法。针对该问题，本发明提出一种适用于新能源电场联络线的故障稳态量选相方法，以满足新能源电场联络线的选相需求。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种新能源电场联络线的故障选相方法，适用于新能源电场联络线的故障稳态量选相，能够满足新能源电场联络线的选相需求。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种新能源电场联络线的故障选相方法，其中，包括有以下步骤：
S1：获取联络线保护安装处各相电压及正序电压值、负序电压值和零序电压值；
S2：将零序电压值3U0与阈值U0set比较，若3U0＞U0set，则进行确定故障相别，进入步骤S3；若否，则判定电网发生相间故障，进入步骤S5；
S3：进行两相接地短路故障类型和相别判断，对三相负序电压与该相正序电压分别进行比相判断；
若三相负序电压中某相的负序电压和正序电压的相位差在-30°到90°之间，且该相负序电压和零序电压相位差在-30°到90°之间，则为两相接地短路，且该相为非故障相，其余两相为故障相；否则，进入步骤S4；
S4：进行单相接地短路故障类型和相别判断，对三相负序电压与该相零序电压分别进行比相判断；
若三相负序电压中某相的负序电压和零序电压的相位差在-30°到90°之间，则为单相接地短路，且该相为故障相，其余两相为非故障相；否则，判定为选相失败；
S5：将负序电压值3U2与阈值U2set比较，若3U2＞U2set满足，进入步骤S6，进行判断电网是否发生两相短路故障，确定故障相别，进行步骤S6；若否，则判定电网发生三相对称故障，进入步骤S7；
S6：若不含过渡电阻，对三相正负序电压相量和进行两两比相判断；若某两相的正负序电压相量和的相位差在-60°到60°之间，则为两相相间短路，且该两相为故障相，其余一相为非故障相；
若含过渡电阻，其次对三相相电压进行比幅判断；若三相电压中最小相电压小于中值相电压，则最小相电压与其滞后相电压为故障相，其余一相为非故障相；否则，判定为选相失败；
S7：判断三相电压稳态量的最大值是否小于低电压阈值，确定故障类型；若是，则判定电网发生三相对称故障；若否，判定为选相失败。
在一个实施方式中，步骤S3中，两相接地故障选相判据为：
若A相满足则判定为BC相接地短路故障；
若B相满足则判定为AC相接地短路故障；
若C相满足则判定AB相接地短路故障。
在一个实施方式中，步骤S4中，单相接地故障选相判据为：
若A相满足则判定为A相接地短路故障；
若B相满足则判定为B相接地短路故障；
若C相满足则判定为C相接地短路故障。
在一个实施方式中，步骤S6中，三相正负序电压相量和进行两两比相判断，其比相判据为：
若AB相满足则判定为AB相相间短路故障；
若BC相满足则判定为BC相相间短路故障；
若AC相满足则判定为AC相相间短路故障。
优选地，对三相相电压进行比幅判断，其比幅判据为：
若满足
且满足则判定为AC相相间短路故障；
若满足
且满足则判定为AB相相间短路故障；
若满足
且满足则判定为BC相相间短路故障。
在一个实施方式中，步骤S2中，阈值U0set范围为2V-5V。
在一个实施方式中，步骤S5中，阈值U2set范围为2V-5V。
在一个实施方式中，步骤S6中，在含过渡电阻时对三相相电压进行比幅判断，三相电压中最小相电压小于1.2倍的中值相电压。
在一个实施方式中，步骤S7中，低电压阈值范围为0.7倍的额定电压。
本发明与现有技术相比，具有以下特点：本发明解决了故障转换和故障发展时的选相问题，针对稳态量故障选相方面，提出有效的改进方法。适用于新能源电场联络线的故障稳态量选相，能够满足新能源电场联络线的选相需求，适用于经过渡电阻和电弧电阻短路的故障情况。
附图说明
图1是本发明实施例中方法流程示意图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
实施例：
如图1所示，本发明提供一种新能源电场联络线的故障选相方法，其特征在于，包括有以下步骤：
S1：获取联络线保护安装处各相电压及正序电压值、负序电压值和零序电压值；
S2：将零序电压值3U0与阈值U0set比较，阈值U0set范围为2V-5V，若3U0＞U0set，则进行确定故障相别，进入步骤S3；若否，则判定电网发生相间故障，进入步骤S5；
S3：进行两相接地短路故障类型和相别判断，对三相负序电压与该相正序电压分别进行比相判断；
若三相负序电压中某相的负序电压和正序电压的相位差在-30°到90°之间，且该相负序电压和零序电压相位差在-30°到90°之间，则为两相接地短路，且该相为非故障相，其余两相为故障相；否则，进入步骤S4；
两相接地故障选相判据为：
若A相满足则判定为BC相接地短路故障；
若B相满足则判定为AC相接地短路故障；
若C相满足则判定为AB相接地短路故障。
S4：进行单相接地短路故障类型和相别判断，对三相负序电压与该相零序电压分别进行比相判断；
若三相负序电压中某相的负序电压和零序电压的相位差在-30°到90°之间，则为单相接地短路，且该相为故障相，其余两相为非故障相；否则，判定为选相失败；
具体判据为：
若A相满足则判定为A相接地短路故障；
若B相满足则判定为B相接地短路故障；
若C相满足则判定为C相接地短路故障。
S5：将负序电压值3U2与阈值U2set比较，阈值U2set范围为2V-5V，若3U2＞U2set满足，进入步骤S6，进行判断电网是否发生两相短路故障，确定故障相别，进行步骤S6；若否，则判定电网发生三相对称故障，进入步骤S7；
S6：若不含过渡电阻，对三相正负序电压相量和进行两两比相判断；若某两相的正负序电压相量和的相位差在-60°到60°之间，则为两相相间短路，且该两相为故障相，其余一相为非故障相；
若含过渡电阻，其次对三相相电压进行比幅判断；若三相电压中最小相电压小于1.2倍的中值相电压，则最小相电压与其滞后相电压为故障相，其余一相为非故障相；否则，判定为选相失败；
具体判据为：
首先，对三相正负序电压相量和进行两两比相判断，其比相判据为：
若AB相满足则判定为AB相相间短路故障；
若BC相满足则判定为BC相相间短路故障；
若AC相满足则判定为AC相相间短路故障；
其次，对三相相电压进行比幅判断，其比幅判据为：
若满足
且满足则判定为AC相相间短路故障；
若满足
且满足则判定为AB相相间短路故障；
若满足
且满足则判定为BC相相间短路故障。
S7：判断三相电压稳态量的最大值是否小于低电压阈值，确定故障类型；若是，则判定电网发生三相对称故障；若否，判定为选相失败。
在步骤S7中，在实际运行中，当电网发生三相对称故障时，保护安装处的三相电压一般小于0.7倍的额定电压，因此，低电压阈值取0.7倍的额定电压。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种新能源电场联络线的故障选相方法，其特征在于，包括有以下步骤：
S1：获取联络线保护安装处各相电压及正序电压值、负序电压值和零序电压值；
S2：将零序电压值3U0与阈值U0set比较，若3U0＞U0set，则进行确定故障相别，进入步骤S3；若否，则判定电网发生相间故障，进入步骤S5；
S3：进行两相接地短路故障类型和相别判断，对三相负序电压与该相正序电压分别进行比相判断；
若三相负序电压中某相的负序电压和正序电压的相位差在-30°到90°之间，且该相负序电压和零序电压相位差在-30°到90°之间，则为两相接地短路，且该相为非故障相，其余两相为故障相；否则，进入步骤S4；
S4：进行单相接地短路故障类型和相别判断，对三相负序电压与该相零序电压分别进行比相判断；
若三相负序电压中某相的负序电压和零序电压的相位差在-30°到90°之间，则为单相接地短路，且该相为故障相，其余两相为非故障相；否则，判定为选相失败；
S5：将负序电压值3U2与阈值U2set比较，若3U2＞U2set满足，进入步骤S6，进行判断电网是否发生两相短路故障，确定故障相别，进行步骤S6；若否，则判定电网发生三相对称故障，进入步骤S7；
S6：若不含过渡电阻，对三相正负序电压相量和进行两两比相判断；若某两相的正负序电压相量和的相位差在-60°到60°之间，则为两相相间短路，且该两相为故障相，其余一相为非故障相；
若含过渡电阻，其次对三相相电压进行比幅判断；若三相电压中最小相电压小于中值相电压，则最小相电压与其滞后相电压为故障相，其余一相为非故障相；否则，判定为选相失败；
S7：判断三相电压稳态量的最大值是否小于低电压阈值，确定故障类型；若是，则判定电网发生三相对称故障；若否，判定为选相失败。
2.根据权利要求1所述的新能源电场联络线的故障选相方法，其特征在于，所述步骤S3中，两相接地故障选相判据为：。
若A相满足则判定为BC相接地短路故障；
若B相满足则判定为AC相接地短路故障；
若C相满足则判定为AB相接地短路故障。
3.根据权利要求1所述的新能源电场联络线的故障选相方法，其特征在于，所述步骤S4中，单相接地故障选相判据为：
若A相满足则判定为A相接地短路故障；
若B相满足则判定为B相接地短路故障；
若C相满足则判定为C相接地短路故障。
4.根据权利要求1所述的新能源电场联络线的故障选相方法，其特征在于，所述步骤S6中，三相正负序电压相量和进行两两比相判断，其比相判据为：
若AB相满足则判定为AB相相间短路故障；
若BC相满足则判定为BC相相间短路故障；
若AC相满足则判定为AC相相间短路故障。
5.根据权利要求4所述的新能源电场联络线的故障选相方法，其特征在于，对三相相电压进行比幅判断，其比幅判据为：
若满足且满足
则判定为AC相相间短路故障；
若满足且满足
则判定为AB相相间短路故障；
若满足且满足
则判定为BC相相间短路故障。
6.根据权利要求1所述的新能源电场联络线的故障选相方法，其特征在于，所述步骤S2中，阈值U0set范围为2V-5V。
7.根据权利要求1所述的新能源电场联络线的故障选相方法，其特征在于，所述步骤S5中，阈值U2set范围为2V-5V。
8.根据权利要求1所述的新能源电场联络线的故障选相方法，其特征在于，所述步骤S6中，在含过渡电阻时对三相相电压进行比幅判断，三相电压中最小相电压小于1.2倍的中值相电压。
9.根据权利要求1所述的新能源电场联络线的故障选相方法，其特征在于，所述步骤S7中，低电压阈值范围为0.7倍的额定电压。
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