CN112485718B - 一种光伏电站送出线短路故障方向的判别方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光伏电站送出线短路故障方向的判别方法，用于将光伏电站与外部系统侧电源连接在一起的光伏电站送出线上，且其上设有方向元件。该方法包括：在光伏电站送出线短路故障出现时，获取方向元件上的负序电流分量和有功功率；将负序电流分量的幅值与预设的负序电流整定值进行对比，以确定光伏电站送出线的短路故障类型，并将有功功率中二倍频分量的幅值与预设的有功功率二倍频分量的整定值进行对比，以得到所确定短路故障类型的故障方向，且进一步将所确定的短路故障类型与其对应的故障方向相结合作为最终结果输出。实施本发明，解决了传统方向元件无法适用于光伏电站送出线短路故障方向判断的问题。
Description
技术领域
本发明涉及光伏发电技术领域，尤其涉及一种光伏电站送出线短路故障方向的判别方法及装置。
背景技术
随着光伏发电技术的不断成熟和发电成本的不断降低，光伏电站在电力系统中的装机容量日益扩大。
区别于传统同步发电机的故障特性受限于励磁控制系统，光伏电站的故障特性在于故障电流受到光伏逆变器的低电压穿越控制和限流控制的影响，可能使得光伏电站送出线路的方向元件无法正确判断短路故障方向，进而可能导致保护的拒动或误动。
因此，传统方向元件判断短路故障方向并不适用于光伏电站送出线短路故障方向的判断，有必要提供一种判别光伏电站送出线短路故障方向的新方法。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种光伏电站送出线短路故障方向的判别方法及装置，解决了传统方向元件无法适用于光伏电站送出线短路故障方向判断的问题。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种光伏电站送出线短路故障方向的判别方法，用于光伏电站送出线上；所述光伏电站送出线将光伏电站与外部系统侧电源连接在一起，且其上设有方向元件；其中，所述方法包括以下步骤：
S1、在所述光伏电站送出线出现短路故障时，获取所述方向元件上的负序电流分量和有功功率；
S2、将所述负序电流分量的幅值与预设的负序电流整定值进行对比，以确定光伏电站送出线的短路故障类型，并将所述有功功率中二倍频分量的幅值与预设的有功功率二倍频分量的整定值进行对比，以得到所确定短路故障类型的故障方向，且进一步将所确定的短路故障类型与其对应的故障方向相结合作为最终结果输出；其中，所述短路故障类型为对称短路故障或不对称短路故障；所述故障方向为正向或反向。
其中，所述步骤S2具体包括：
若所述负序电流分量的幅值小于所述预设的负序电流整定值，则得到光伏电站送出线的短路故障类型为对称短路故障，且进一步在所述有功功率中二倍频分量的幅值小于等于所述预设的有功功率二倍频分量的整定值时，得到对应的故障方向为正向，并将光伏电站送出线出现正向对称短路故障作为最终结果输出。
其中，所述步骤S2还进一步包括：
若所述负序电流分量的幅值小于所述预设的负序电流整定值，则得到光伏电站送出线的短路故障类型为对称短路故障，且进一步在所述有功功率中二倍频分量的幅值大于所述预设的有功功率二倍频分量的整定值时，得到对应的故障方向为反向，并将光伏电站送出线出现反向对称短路故障作为最终结果输出。
其中，所述步骤S2还进一步包括：
若所述负序电流分量的幅值大于等于所述预设的负序电流整定值，则得到光伏电站送出线的短路故障类型为不对称短路故障，且进一步在所述有功功率中二倍频分量的幅值小于等于所述预设的有功功率二倍频分量的整定值时，得到对应的故障方向为正向，并将光伏电站送出线出现正向不对称短路故障作为最终结果输出。
其中，所述步骤S2还进一步包括：
若所述负序电流分量的幅值大于等于所述预设的负序电流整定值，则得到光伏电站送出线的短路故障类型为不对称短路故障，且进一步在所述有功功率中二倍频分量的幅值大于所述预设的有功功率二倍频分量的整定值时，得到对应的故障方向为反向，并将光伏电站送出线出现反向不对称短路故障作为最终结果输出。
其中，在所述步骤S1之前，还包括以下步骤：
对预设保护装置中的保护启动元件动作情况进行检测，并根据检测结果，确定所述光伏电站送出线是否出现短路故障；其中，所述预设保护装置设置于所述光伏电站送出线上，并靠近所述光伏电站的一侧。
其中，所述根据检测结果，确定所述光伏电站送出线是否出现短路故障的具体步骤包括：
若检测到预设保护装置中的保护启动元件已动作，则确定所述光伏电站送出线出现短路故障；若检测到预设保护装置中的保护启动元件未动作，则确定所述光伏电站送出线未出现短路故障。
本发明实施例还提供了一种光伏电站送出线短路故障方向的判别装置，用于光伏电站送出线上；所述光伏电站送出线将光伏电站与外部系统侧电源连接在一起，且其上设有方向元件；其中，所述装置包括：
获取单元，用于在所述光伏电站送出线出现短路故障时，获取所述方向元件上的负序电流分量和有功功率；
识别单元，用于将所述负序电流分量的幅值与预设的负序电流整定值进行对比，以确定光伏电站送出线的短路故障类型，并将所述有功功率中二倍频分量的幅值与预设的有功功率二倍频分量的整定值进行对比，以得到所确定短路故障类型的故障方向，且进一步将所确定的短路故障类型与其对应的故障方向相结合作为最终结果输出；其中，所述短路故障类型为对称短路故障或不对称短路故障；所述故障方向为正向或反向。
其中，所述识别单元包括：
第一识别模块，用于若所述负序电流分量的幅值小于所述预设的负序电流整定值，则得到光伏电站送出线的短路故障类型为对称短路故障，且进一步在所述有功功率中二倍频分量的幅值小于等于所述预设的有功功率二倍频分量的整定值时，得到对应的故障方向为正向，并将光伏电站送出线出现正向对称短路故障作为最终结果输出；
第二识别模块，用于若所述负序电流分量的幅值小于所述预设的负序电流整定值，则得到光伏电站送出线的短路故障类型为对称短路故障，且进一步在所述有功功率中二倍频分量的幅值大于所述预设的有功功率二倍频分量的整定值时，得到对应的故障方向为反向，并将光伏电站送出线出现反向对称短路故障作为最终结果输出。
第三识别模块，用于若所述负序电流分量的幅值大于等于所述预设的负序电流整定值，则得到光伏电站送出线的短路故障类型为不对称短路故障，且进一步在所述有功功率中二倍频分量的幅值小于等于所述预设的有功功率二倍频分量的整定值时，得到对应的故障方向为正向，并将光伏电站送出线出现正向不对称短路故障作为最终结果输出；
第四识别模块，用于若所述负序电流分量的幅值大于等于所述预设的负序电流整定值，则得到光伏电站送出线的短路故障类型为不对称短路故障，且进一步在所述有功功率中二倍频分量的幅值大于所述预设的有功功率二倍频分量的整定值时，得到对应的故障方向为反向，并将光伏电站送出线出现反向不对称短路故障作为最终结果输出。
其中，所述装置还包括：
检测单元，用于对预设保护装置中的保护启动元件动作情况进行检测，并根据检测结果，确定所述光伏电站送出线是否出现短路故障；其中，所述预设保护装置设置于所述光伏电站送出线上，并靠近所述光伏电站的一侧。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
本发明在光伏电站送出线出现短路故障时，将方向元件上的负序电流分量的幅值与对应预设的负序电流整定值进行对比，以及将有功功率中二倍频分量的幅值与对应预设的有功功率二倍频分量的整定值进行对比，可以快速准确地得到短路故障类型及其故障方向，从而解决了传统方向元件无法适用于光伏电站送出线短路故障方向判断的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
图1为本发明实施例提供的一种光伏电站送出线短路故障方向的判别方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种光伏电站送出线短路故障方向的判别方法的应用场景中光伏电站送出线故障等效模型图；
图3为本发明实施例提供的一种光伏电站送出线短路故障方向的判别装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
如图1所示，为本发明实施例中，提出的一种光伏电站送出线短路故障方向的判别方法，用于光伏电站送出线(如图2所示)上；在图2中，光伏电站送出线L将光伏电站与外部系统侧电源连接在一起，且其上设有方向元件P；此时，定义故障点F1和F2分别位于方向元件P的正向和反向，用以反映故障方向，即以方向元件P为参考点，正向故障为朝向外部系统侧电源出现的故障，反向故障为朝向光伏电站出现的故障。
此时，本发明实施例中的一种光伏电站送出线短路故障方向的判别方法，具体包括以下步骤：
S1、在所述光伏电站送出线出现短路故障时，获取所述方向元件上的负序电流分量和有功功率；
具体过程为，对预设保护装置中的保护启动元件动作情况进行检测，并根据检测结果，确定光伏电站送出线L是否出现短路故障；其中，预设保护装置(未图示)设置于光伏电站送出线上，并靠近光伏电站的一侧。
若检测到预设保护装置中的保护启动元件已动作，则确定光伏电站送出线L出现短路故障；若检测到预设保护装置中的保护启动元件未动作，则确定光伏电站送出线L未出现短路故障。
在光伏电站送出线L出现短路故障时，通过电流互感器采集方向元件P上的负序电流分量，以及通过功率采集器采集方向元件P上的有功功率。应当说明的是，需要躲过正常情况下由于负荷不对称或系统参数不对称而导致系统产生的负序电压和负序电流。
S2、将所述负序电流分量的幅值与预设的负序电流整定值进行对比，以确定光伏电站送出线的短路故障类型，并将所述有功功率中二倍频分量的幅值与预设的有功功率二倍频分量的整定值进行对比，以得到所确定短路故障类型的故障方向，且进一步将所确定的短路故障类型与其对应的故障方向相结合作为最终结果输出；其中，所述短路故障类型为对称短路故障或不对称短路故障；所述故障方向为正向或反向。
具体过程为，由于短路故障会出现对称短路故障和不对称短路故障两种情况，且故障方向也会出现正向和反向两种情况。因此。可以具体细化成四种情况，过程如下：
(1)正向对称短路故障：若负序电流分量的幅值小于预设的负序电流整定值，则得到光伏电站送出线L的短路故障类型为对称短路故障，且进一步在有功功率中二倍频分量的幅值小于等于预设的有功功率二倍频分量的整定值时，得到对应的故障方向为正向(即图2的F1点)，并将光伏电站送出线L出现正向对称短路故障作为最终结果输出，即
其中，
表示故障后流过方向元件P的负序电流分量的幅值；
表示预设的负序电流整定值；
表示故障后流过方向元件P的有功功率中二倍频分量的幅值；
表示预设的有功功率二倍频分量的整定值。
(2)反向对称短路故障：若负序电流分量的幅值小于预设的负序电流整定值，则得到光伏电站送出线L的短路故障类型为对称短路故障，且进一步在有功功率中二倍频分量的幅值大于预设的有功功率二倍频分量的整定值时，得到对应的故障方向为反向(即图2的F2点)，并将光伏电站送出线L出现反向对称短路故障作为最终结果输出，即
(3)正向不对称短路故障：若负序电流分量的幅值大于等于预设的负序电流整定值，则得到光伏电站送出线L的短路故障类型为不对称短路故障，且进一步在有功功率中二倍频分量的幅值小于等于预设的有功功率二倍频分量的整定值时，得到对应的故障方向为正向(即图2的F1点)，并将光伏电站送出线L出现正向不对称短路故障作为最终结果输出，即
(4)反向不对称短路故障：若负序电流分量的幅值大于等于预设的负序电流整定值，则得到光伏电站送出线L的短路故障类型为不对称短路故障，且进一步在有功功率中二倍频分量的幅值大于预设的有功功率二倍频分量的整定值时，得到对应的故障方向为反向(即图2的F2点)，并将光伏电站送出线L出现反向不对称短路故障作为最终结果输出，即
应当说明的是，正向故障时，流过方向元件P的有功功率由光伏电站提供。由于光伏电站中的光伏逆变器采用抑制电网有功功率二倍频波动的控制策略，在不考虑光伏逆变器容量受限和控制环节响应延迟的情况下，则抑制电网有功功率二倍频波动的控制策略可以快速且完全地抑制住光伏机组有功功率的二倍频波动，表现为光伏电站提供的有功功率中不含二倍频分量。然而，实际中光伏逆变器的容量是受限的，而且控制环节响应也存在延迟，因此抑制电网有功功率二倍频波动的控制策略并不能完全地抑制住光伏机组有功功率中的二倍频分量，表现为光伏电站提供的有功功率存在小幅度的二倍频波动，从而得到流过方向元件P的有功功率中二倍频分量的幅值较小，即只需判断小于预设的有功功率二倍频分量的整定值
即可。
反向故障时，流过方向元件P的故障电流If-F2由P对侧的外部系统电源提供。由于外部系统侧电源以传统同步发电机为主，而同步发电机组在不对称运行情况下输出的有功功率将存在明显的二倍频波动，从而得到流过方向元件P的有功功率中会出现明显的二倍频波动，使得有功功率二倍频分量的幅值较大，即只需判断大于等于预设的有功功率二倍频分量的整定值
即可。
如图3所示，为本发明实施例中，提供的一种光伏电站送出线短路故障方向的判别装置，用于光伏电站送出线(如图2所示)上；光伏电站送出线将光伏电站与外部系统侧电源连接在一起，且其上设有方向元件；其中，所述装置包括：
获取单元110，用于在所述光伏电站送出线出现短路故障时，获取所述方向元件上的负序电流分量和有功功率；
识别单元120，用于将所述负序电流分量的幅值与预设的负序电流整定值进行对比，以确定光伏电站送出线的短路故障类型，并将所述有功功率中二倍频分量的幅值与预设的有功功率二倍频分量的整定值进行对比，以得到所确定短路故障类型的故障方向，且进一步将所确定的短路故障类型与其对应的故障方向相结合作为最终结果输出；其中，所述短路故障类型为对称短路故障或不对称短路故障；所述故障方向为正向或反向。
其中，所述识别单元包括：
第一识别模块，用于若所述负序电流分量的幅值小于所述预设的负序电流整定值，则得到光伏电站送出线的短路故障类型为对称短路故障，且进一步在所述有功功率中二倍频分量的幅值小于等于所述预设的有功功率二倍频分量的整定值时，得到对应的故障方向为正向，并将光伏电站送出线出现正向对称短路故障作为最终结果输出；
第二识别模块，用于若所述负序电流分量的幅值小于所述预设的负序电流整定值，则得到光伏电站送出线的短路故障类型为对称短路故障，且进一步在所述有功功率中二倍频分量的幅值大于所述预设的有功功率二倍频分量的整定值时，得到对应的故障方向为反向，并将光伏电站送出线出现反向对称短路故障作为最终结果输出。
第三识别模块，用于若所述负序电流分量的幅值大于等于所述预设的负序电流整定值，则得到光伏电站送出线的短路故障类型为不对称短路故障，且进一步在所述有功功率中二倍频分量的幅值小于等于所述预设的有功功率二倍频分量的整定值时，得到对应的故障方向为正向，并将光伏电站送出线出现正向不对称短路故障作为最终结果输出；
第四识别模块，用于若所述负序电流分量的幅值大于等于所述预设的负序电流整定值，则得到光伏电站送出线的短路故障类型为不对称短路故障，且进一步在所述有功功率中二倍频分量的幅值大于所述预设的有功功率二倍频分量的整定值时，得到对应的故障方向为反向，并将光伏电站送出线出现反向不对称短路故障作为最终结果输出。
其中，所述装置还包括：
检测单元，用于对预设保护装置中的保护启动元件动作情况进行检测，并根据检测结果，确定所述光伏电站送出线是否出现短路故障；其中，所述预设保护装置设置于所述光伏电站送出线上，并靠近所述光伏电站的一侧。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
本发明在光伏电站送出线出现短路故障时，将方向元件上的负序电流分量的幅值与对应预设的负序电流整定值进行对比，以及将有功功率中二倍频分量的幅值与对应预设的有功功率二倍频分量的整定值进行对比，可以快速准确地得到短路故障类型及其故障方向，从而解决了传统方向元件无法适用于光伏电站送出线短路故障方向判断的问题。
值得注意的是，上述装置实施例中，所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种光伏电站送出线短路故障方向的判别方法，用于光伏电站送出线上；所述光伏电站送出线将光伏电站与外部系统侧电源连接在一起，且其上设有方向元件；其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1、在所述光伏电站送出线出现短路故障时，获取所述方向元件上的负序电流分量和有功功率；
S2、将所述负序电流分量的幅值与预设的负序电流整定值进行对比，以确定光伏电站送出线的短路故障类型，并将所述有功功率中二倍频分量的幅值与预设的有功功率二倍频分量的整定值进行对比，以得到所确定短路故障类型的故障方向，且进一步将所确定的短路故障类型与其对应的故障方向相结合作为最终结果输出；其中，所述短路故障类型为对称短路故障或不对称短路故障；所述故障方向为正向或反向。
2.如权利要求1所述的光伏电站送出线短路故障方向的判别方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：
若所述负序电流分量的幅值小于所述预设的负序电流整定值，则得到光伏电站送出线的短路故障类型为对称短路故障，且进一步在所述有功功率中二倍频分量的幅值小于等于所述预设的有功功率二倍频分量的整定值时，得到对应的故障方向为正向，并将光伏电站送出线出现正向对称短路故障作为最终结果输出。
3.如权利要求1所述的光伏电站送出线短路故障方向的判别方法，其特征在于，所述步骤S2还进一步包括：
若所述负序电流分量的幅值小于所述预设的负序电流整定值，则得到光伏电站送出线的短路故障类型为对称短路故障，且进一步在所述有功功率中二倍频分量的幅值大于所述预设的有功功率二倍频分量的整定值时，得到对应的故障方向为反向，并将光伏电站送出线出现反向对称短路故障作为最终结果输出。
4.如权利要求1所述的光伏电站送出线短路故障方向的判别方法，其特征在于，所述步骤S2还进一步包括：
若所述负序电流分量的幅值大于等于所述预设的负序电流整定值，则得到光伏电站送出线的短路故障类型为不对称短路故障，且进一步在所述有功功率中二倍频分量的幅值小于等于所述预设的有功功率二倍频分量的整定值时，得到对应的故障方向为正向，并将光伏电站送出线出现正向不对称短路故障作为最终结果输出。
5.如权利要求1所述的光伏电站送出线短路故障方向的判别方法，其特征在于，所述步骤S2还进一步包括：
若所述负序电流分量的幅值大于等于所述预设的负序电流整定值，则得到光伏电站送出线的短路故障类型为不对称短路故障，且进一步在所述有功功率中二倍频分量的幅值大于所述预设的有功功率二倍频分量的整定值时，得到对应的故障方向为反向，并将光伏电站送出线出现反向不对称短路故障作为最终结果输出。
6.如权利要求1所述的光伏电站送出线短路故障方向的判别方法，其特征在于，在所述步骤S1之前，还包括以下步骤：
对预设保护装置中的保护启动元件动作情况进行检测，并根据检测结果，确定所述光伏电站送出线是否出现短路故障；其中，所述预设保护装置设置于所述光伏电站送出线上，并靠近所述光伏电站的一侧。
7.如权利要求6所述的光伏电站送出线短路故障方向的判别方法，其特征在于，所述根据检测结果，确定所述光伏电站送出线是否出现短路故障的具体步骤包括：
若检测到预设保护装置中的保护启动元件已动作，则确定所述光伏电站送出线出现短路故障；若检测到预设保护装置中的保护启动元件未动作，则确定所述光伏电站送出线未出现短路故障。
8.一种光伏电站送出线短路故障方向的判别装置，用于光伏电站送出线上；所述光伏电站送出线将光伏电站与外部系统侧电源连接在一起，且其上设有方向元件；其特征在于，所述装置包括：
获取单元，用于在所述光伏电站送出线出现短路故障时，获取所述方向元件上的负序电流分量和有功功率；
识别单元，用于将所述负序电流分量的幅值与预设的负序电流整定值进行对比，以确定光伏电站送出线的短路故障类型，并将所述有功功率中二倍频分量的幅值与预设的有功功率二倍频分量的整定值进行对比，以得到所确定短路故障类型的故障方向，且进一步将所确定的短路故障类型与其对应的故障方向相结合作为最终结果输出；其中，所述短路故障类型为对称短路故障或不对称短路故障；所述故障方向为正向或反向。
9.如权利要求8所述的光伏电站送出线短路故障方向的判别装置，其特征在于，所述识别单元包括：
第一识别模块，用于若所述负序电流分量的幅值小于所述预设的负序电流整定值，则得到光伏电站送出线的短路故障类型为对称短路故障，且进一步在所述有功功率中二倍频分量的幅值小于等于所述预设的有功功率二倍频分量的整定值时，得到对应的故障方向为正向，并将光伏电站送出线出现正向对称短路故障作为最终结果输出；
第二识别模块，用于若所述负序电流分量的幅值小于所述预设的负序电流整定值，则得到光伏电站送出线的短路故障类型为对称短路故障，且进一步在所述有功功率中二倍频分量的幅值大于所述预设的有功功率二倍频分量的整定值时，得到对应的故障方向为反向，并将光伏电站送出线出现反向对称短路故障作为最终结果输出；
第三识别模块，用于若所述负序电流分量的幅值大于等于所述预设的负序电流整定值，则得到光伏电站送出线的短路故障类型为不对称短路故障，且进一步在所述有功功率中二倍频分量的幅值小于等于所述预设的有功功率二倍频分量的整定值时，得到对应的故障方向为正向，并将光伏电站送出线出现正向不对称短路故障作为最终结果输出；
第四识别模块，用于若所述负序电流分量的幅值大于等于所述预设的负序电流整定值，则得到光伏电站送出线的短路故障类型为不对称短路故障，且进一步在所述有功功率中二倍频分量的幅值大于所述预设的有功功率二倍频分量的整定值时，得到对应的故障方向为反向，并将光伏电站送出线出现反向不对称短路故障作为最终结果输出。
10.如权利要求8所述的光伏电站送出线短路故障方向的判别装置，其特征在于，所述装置还包括：
检测单元，用于对预设保护装置中的保护启动元件动作情况进行检测，并根据检测结果，确定所述光伏电站送出线是否出现短路故障；其中，所述预设保护装置设置于所述光伏电站送出线上，并靠近所述光伏电站的一侧。
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