CN114284983A - 一种用于海上风电集电线路的保护方法、系统、装置及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于海上风电集电线路的保护方法、系统、装置及存储介质，其方法包括：从集电线路连接升压站电力母线的一侧开始将集电线路分为多个节点区域；根据比率制动差动保护原理构建大差比率制动方程和各节点区域的小差比率制动方程；获取升压站侧和各风机箱变高压侧的电流模拟量信号，通过模数转换将电流模拟量信号转化为电流数字量信号；根据电流数字量信号、大差比率制动方程和各节点区域的小差比率制动方程进行故障定位；根据故障定位结果进行故障隔离和系统恢复；本发明能够解决区段集电联络线路发生故障时切除风机无选择性的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于海上风电集电线路的保护方法、系统、装置及存储介质，属于电力系统继电保护技术领域。
背景技术
继电保护装置是电力系统的重要组成部分，是保护电力系统安全运行的重要措施之一。海上风电工程通过海缆集电线路汇集风机所发电量并输送至升压站，经变压或换流后再输送至陆上。每条集电线路连接十台左右的风电机组，风机与风机之间采用简单的串接方式，当两个风机间的区段集电联络线路发生故障时，会造成该条集电线路上所有风机被一同切除，严重影响风电场的高效运行。为了解决上述问题，本发明提供了一种用于海上风电集电线路的保护方法、系统、装置及存储介质。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种用于海上风电集电线路的保护方法、系统、装置及存储介质，解决现有技术的集电线路中风机发生故障时，需要切除整个集电线路，影响运行效率的技术问题。
为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
第一方面，本发明提供了一种用于海上风电集电线路的保护方法，包括：
从集电线路连接升压站电力母线的一侧开始将集电线路分为多个节点区域；
根据比率制动差动保护原理构建大差比率制动方程和各节点区域的小差比率制动方程；
获取升压站侧和各风机箱变高压侧的电流模拟量信号，通过模数转换将电流模拟量信号转化为电流数字量信号；
根据电流数字量信号、大差比率制动方程和各节点区域的小差比率制动方程进行故障定位；
根据故障定位结果进行故障隔离和系统恢复。
可选的，所述大差比率制动方程为：
式中，
为差动电流，
可选的，第i个所述节点区域的小差比率制动方程为：
式中，
为差动电流，
可选的，所述根据电流数字量信号、大差比率制动方程和各节点区域的小差比率制动方程进行故障定位包括：
若满足大差比率制动方程，依次判断各节点区域的小差比率制动方程，若满足第y个节点区域Fy的小差比率制动方程，则故障定位在集电线路的第y个节点区域Fy。
可选的，所述根据故障定位结果进行故障隔离和系统恢复包括：
若故障定位在集电线路的第y个节点区域Fy，启动差动保护动作，集电线路开关BRKz和第y至第n个节点区域的风机箱支路开关BRKy～BRKn均跳闸；
实时获取第y个节点区域Fy的CT′y互感器电流值I′y和CT′y-1互感器电流值I′y-1，若电流值I′y和电流值I′y-1均小于额定电流，则第y个节点区域Fy的区段集电联络线路开关BKR′y和开关BKR′y-1均跳闸，完成故障隔离；
确认集电线路开关BRKz和第y至第n个节点区域的风机箱支路开关BRKy～BRKn和第y个节点区域Fy的区段集电联络线路开关BKR′y和开关BKR′y-1均跳闸后，经预设时间Ts后，集电线路开关BRKz合闸，完成系统恢复。
第二方面，本发明提供了一种用于海上风电集电线路的保护系统，所述系统包括：
节点区域划分模块，用于从集电线路连接升压站电力母线的一侧开始将集电线路分为多个节点区域；
比率制动方程构建模块，用于根据比率制动差动保护原理构建大差比率制动方程和各节点区域的小差比率制动方程；
电流获取模块，用于获取升压站侧和各风机箱变高压侧的电流模拟量信号，通过模数转换将电流模拟量信号转化为电流数字量信号；
故障定位模块，用于根据电流数字量信号、大差比率制动方程和各节点区域的小差比率制动方程进行故障定位；
隔离恢复模块，用于根据故障定位结果进行故障隔离和系统恢复。
可选的，所述电流获取模块包括保护主机以及保护子机，所述保护主机安装在升压站侧，用于就地采集集电线路的模拟量和开关量状态，所述保护子机安装在风机箱变高压侧，用于就地采集集电线路的模拟量和开关量状态。
可选的，所述保护主机和保护子机采用光纤通道或无线通道进行数据通信，所述保护主机接收保护子机发送的模拟量和开关量状态，并发送相应的跳闸和合闸命令。
第三方面，本发明提供了一种用于海上风电集电线路的保护装置，包括处理器及存储介质；
所述存储介质用于存储指令；
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据上述任一项所述方法的步骤。
第四方面，本发明提供了计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现上述任一项所述方法的步骤。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
本发明提供的一种用于海上风电集电线路的保护方法、系统、装置及存储介质，将集电线路进行节点区域划分，并根据比率制动差动保护原理构建大差比率制动方程和各节点区域的小差比率制动方程；通过获取电流数字量信号，并结合大差比率制动方程和各节点区域的小差比率制动方程进行故障定位，根据故障定位结果进行故障隔离和系统恢复，有选择性的恢复部分风机接入电网系统，以解决区段集电联络线路发生故障时切除风机无选择性的问题。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种用于海上风电集电线路的保护方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的集电线路的节点区域划分示意图；
图3是本发明实施例提供的保护系统接线示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例一：
如图1所示，本发明实施例提供了一种用于海上风电集电线路的保护方法，包括以下步骤：
1、从集电线路连接升压站电力母线的一侧开始将集电线路分为多个节点区域；如图2所示。
2、根据比率制动差动保护原理构建大差比率制动方程和各节点区域的小差比率制动方程；
2.1、大差比率制动方程为：
式中，
为差动电流，
2.2、第i个节点区域的小差比率制动方程为：
式中，
为差动电流，
3、获取升压站侧和各风机箱变高压侧的电流模拟量信号，通过模数转换将电流模拟量信号转化为电流数字量信号。
4、根据电流数字量信号、大差比率制动方程和各节点区域的小差比率制动方程进行故障定位；
若满足大差比率制动方程，依次判断各节点区域的小差比率制动方程，若满足第y个节点区域Fy的小差比率制动方程，则故障定位在集电线路的第y个节点区域Fy。
5、根据故障定位结果进行故障隔离和系统恢复；
若故障定位在集电线路的第y个节点区域Fy，启动差动保护动作，集电线路开关BRKz和第y至第n个节点区域的风机箱支路开关BRKy～BRKn均跳闸；实时获取第y个节点区域Fy的CT′y互感器电流值I′y和CT′y-1互感器电流值I′y-1，若电流值I′y和电流值I′y-1均小于额定电流，则第y个节点区域Fy的区段集电联络线路开关BKR′y和开关BKR′y-1均跳闸，完成故障隔离；
确认集电线路开关BRKz和第y至第n个节点区域的风机箱支路开关BRKy～BRKn和第y个节点区域Fy的区段集电联络线路开关BKR′y和开关BKR′y-1均跳闸后，经预设时间Ts后，集电线路开关BRKz合闸，完成系统恢复。Ts一般为50-200ms。本发明得以实现是以风电机组具有低电压穿越功能为前提条件，故障发生后电压降低，风机G1-Gy在故障期间因具有低电压穿越功能而不会停机。另外，在故障发生、故障隔离和系统恢复的期间，本发明所述方法需与发电机的低电压保护、箱变的保护以及电源出口的熔断器合理配合，才能发挥作用。
实施例二：
本发明实施例提供了一种用于海上风电集电线路的保护系统，系统包括：
节点区域划分模块，用于从集电线路连接升压站电力母线的一侧开始将集电线路分为多个节点区域；
比率制动方程构建模块，用于根据比率制动差动保护原理构建大差比率制动方程和各节点区域的小差比率制动方程；
电流获取模块，用于获取升压站侧和各风机箱变高压侧的电流模拟量信号，通过模数转换将电流模拟量信号转化为电流数字量信号；
故障定位模块，用于根据电流数字量信号、大差比率制动方程和各节点区域的小差比率制动方程进行故障定位；
隔离恢复模块，用于根据故障定位结果进行故障隔离和系统恢复。
如图3所示，电流获取模块包括保护主机以及保护子机，保护主机安装在升压站侧，用于就地采集集电线路的模拟量和开关量状态，保护子机安装在风机箱变高压侧，用于就地采集集电线路的模拟量和开关量状态。保护主机和保护子机采用光纤通道或无线通道进行数据通信，保护主机接收保护子机发送的模拟量和开关量状态，并发送相应的跳闸和合闸命令。
实施例三：
本发明实施例提供了一种用于海上风电集电线路的保护装置，包括处理器及存储介质；
存储介质用于存储指令；
处理器用于根据指令进行操作以执行根据上述任一项方法的步骤。
实施例四：
本发明实施例提供了计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现上述任一项方法的步骤。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于海上风电集电线路的保护方法，其特征在于，包括：
从集电线路连接升压站电力母线的一侧开始将集电线路分为多个节点区域；
根据比率制动差动保护原理构建大差比率制动方程和各节点区域的小差比率制动方程；
获取升压站侧和各风机箱变高压侧的电流模拟量信号，通过模数转换将电流模拟量信号转化为电流数字量信号；
根据电流数字量信号、大差比率制动方程和各节点区域的小差比率制动方程进行故障定位；
根据故障定位结果进行故障隔离和系统恢复。
2.根据权利要求1所述的一种用于海上风电集电线路的保护方法，其特征在于，所述大差比率制动方程为：
式中，
为差动电流，
3.根据权利要求1所述的一种用于海上风电集电线路的保护方法，其特征在于，第i个所述节点区域的小差比率制动方程为：
式中，
为差动电流，
4.根据权利要求1所述的一种用于海上风电集电线路的保护方法，其特征在于，所述根据电流数字量信号、大差比率制动方程和各节点区域的小差比率制动方程进行故障定位包括：
若满足大差比率制动方程，依次判断各节点区域的小差比率制动方程，若满足第y个节点区域Fy的小差比率制动方程，则故障定位在集电线路的第y个节点区域Fy。
5.根据权利要求4所述的一种用于海上风电集电线路的保护方法，其特征在于，所述根据故障定位结果进行故障隔离和系统恢复包括：
若故障定位在集电线路的第y个节点区域Fy，启动差动保护动作，集电线路开关BRKz和第y至第n个节点区域的风机箱支路开关BRKy～BRKn均跳闸；
实时获取第y个节点区域Fy的CT′y互感器电流值I′y和CT′y-1互感器电流值I′y-1，若电流值I′y和电流值I′y-1均小于额定电流，则第y个节点区域Fy的区段集电联络线路开关BKR′y和开关BKR′y-1均跳闸，完成故障隔离；
确认集电线路开关BRKz和第y至第n个节点区域的风机箱支路开关BRKy～BRKn和第y个节点区域Fy的区段集电联络线路开关BKR′y和开关BKR′y-1均跳闸后，经预设时间Ts后，集电线路开关BRKz合闸，完成系统恢复。
6.一种用于海上风电集电线路的保护系统，其特征在于，所述系统包括：
节点区域划分模块，用于从集电线路连接升压站电力母线的一侧开始将集电线路分为多个节点区域；
比率制动方程构建模块，用于根据比率制动差动保护原理构建大差比率制动方程和各节点区域的小差比率制动方程；
电流获取模块，用于获取升压站侧和各风机箱变高压侧的电流模拟量信号，通过模数转换将电流模拟量信号转化为电流数字量信号；
故障定位模块，用于根据电流数字量信号、大差比率制动方程和各节点区域的小差比率制动方程进行故障定位；
隔离恢复模块，用于根据故障定位结果进行故障隔离和系统恢复。
7.根据权利要求6所述的一种用于海上风电集电线路的保护系统，其特征在于，所述电流获取模块包括保护主机以及保护子机，所述保护主机安装在升压站侧，用于就地采集集电线路的模拟量和开关量状态，所述保护子机安装在风机箱变高压侧，用于就地采集集电线路的模拟量和开关量状态。
8.根据权利要求7所述的一种用于海上风电集电线路的保护系统，其特征在于，所述保护主机和保护子机采用光纤通道或无线通道进行数据通信，所述保护主机接收保护子机发送的模拟量和开关量状态，并发送相应的跳闸和合闸命令。
9.一种用于海上风电集电线路的保护装置，其特征在于，包括处理器及存储介质；
所述存储介质用于存储指令；
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据权利要求1-5任一项所述方法的步骤。
10.计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1-5任一项所述方法的步骤。
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