CN114520501A - 一种海上风电送出线路单端量保护方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海上风电送出线路单端量保护方法及装置，该方法包括：采样柔性直流电网线路电压和电流；基于线路电压计算电压梯度，判断线路是否故障；对于故障线路，基于采样得到的线路电压计算电压变化率，确定首极值点；基于首极值点判断线路是否为区内故障或区内扰动；对于区内故障或区内扰动线路，基于线路电流判断是否为区内故障；对于区内故障线路，基于零模电压判断故障的元件，执行对应保护出口动作。本发明方法能够适用于海上风电送出线路单端量保护，可以快速检测出直流线路是否发生故障，并判断故障类型，对故障的快速隔离和保障电力系统的安全稳定运行有着重要的现实意义。

Description

一种海上风电送出线路单端量保护方法及装置

技术领域

本发明属于直流输电线路的继电保护技术领域，具体涉及一种海上风电送出线路单端量保护方法及装置。

背景技术

风能是目前技术最成熟、应用最广泛的可再生能源。相比于陆上风电场，东部沿海地区的海上风电场在风力稳定程度、风速以及年发电利用小时数等方面均具有很大的优势。其中，远海风电输电容量大，具有广阔前景。

海上风电全直流汇集和送出是未来大型海上风电场并网的发展趋势，目前暂无实践工程案例，存在诸多关键技术问题亟待研究解决，继电保护是其中之一。其中，送出线路承担功率传输的任务，研究送出线路的继电保护策略，对于确保系统运行性能和安全，推动技术的发展和应用具有重要意义。

海上风电送出线路单端量的故障发展和蔓延速度快、影响范围大，为减小故障的影响范围，系统应具备快速识别、定位故障的能力，进而实现故障隔离。然而，新型系统具有拓扑结构复杂化、换流环节多元化、边界特性薄弱化等特点，对保护原理的可靠性提出新的要求，现有保护原理已体现出适应性不足的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种海上风电送出线路单端量保护方法及装置，基于故障电压首极值点特征进行柔性直流电网线路单端量保护，能够适用于海上风电送出线路的新型特点，且具有动作可靠性高、耐受过渡电阻能力强、对采样频率和计算能力要求低等优点。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供一种海上风电送出线路单端量保护方法，包括：

采样海上风电送出线路整流侧瞬时电压和电流；

基于线路电压计算电压梯度，判断线路是否故障；

对于故障线路，基于采样得到的电压计算电压变化率，确定首极值点；

基于首极值点判断线路是否为区内故障或区内扰动；

对于区内故障或区内扰动线路，基于线路电流判断是否为区内故障；

对于区内故障线路，基于零模电压判断故障的元件，执行对应保护出口动作。

进一步的，所述基于线路电压计算电压梯度，判断线路是否故障，包括：

计算电压梯度如下：

其中，u(k-j)为当前采样时刻k第j个采样周期前的电压采样值，

为当前采样时刻k的电压梯度值；

如果满足

则判断为线路故障；

其中，Δ_set为启动门槛值。

进一步的，所述启动门槛值的选取需要大于正常运行电压波动下电压梯度的最大值。

进一步的，所述基于采样得到的电压计算电压变化率，确定首极值点，包括：

计算电压变化率如下：

Δu(k)＝u(k+1)-u(k)；

其中，Δu(k)为当前采样时刻k的电压变化率，u(k)为当前采样时刻k的采样电压；

当首次出现Δu(k)＞0时，得到首极值点，记录保护启动至到达首极值点的时间为T，电压首极值点的幅值|u(k)|为H。

进一步的，所述基于首极值点判断线路是否为区内故障或区内扰动，包括：

若T＜T_set且H＞H_set，或者T＞T_set且U_avg＞U_{avg_set}，则判断线路为区内故障或区内扰动；

其中，T_set为时间窗，H_set为第一门槛值，U_avg为启动后连续3个采样点线模电压故障分量的平均值的相反数，U_{avg_set}为第二门槛值，

H_set、T_set和U_{avg_set}满足：

H_set＝K_rel1·H_max；

T_set＝K_rel2·T_max；

U_{avg_set}＝K_rel3·U_{avg_max}；

其中，H_max为最严重正方向区外故障的故障电压首极值，T_max为每种故障情况下保护启动到首极值点的最大时间，U_{avg_max}为保护启动后连续3个采样点线模电压故障分量平均值相反数的最大值，K_rel1、 K_rel2和K_rel3均为可靠系数。

进一步的，所述基于线路电流判断是否为区内故障，包括：

计算故障电流在数据窗T_int内的积分值i_int；

若满足i_int＞i_{int_set}，则判断为区内故障；

其中，i_{int_set}为第三门槛值，

i_{int_set}满足：

其中，i_{int_min}为各种故障下电流故障分量在保护启动后数据窗T_int内的积分的最小值，K_{sen_min}为灵敏度。

进一步的，所述基于零模电压判断故障的元件，执行对应保护出口动作，包括：

计算零模电压在数据窗T_{0_avg}内的平均值U_{0_avg}，

若满足U_{0_avg}＜-Δ，则判断为正极故障，对应正极保护出口；

若满足U_{0_avg}＞Δ，则判断为负极故障，对应负极保护出口；

若满足-Δ≤U_{0_avg}≤Δ，则判断为极间故障，对应正极保护和负极保护同时出口。

本发明还提供一种海上风电送出线路单端量保护装置，包括：

采样模块，用于采样海上风电送出线路整流侧瞬时电压和电流；

第一判断模块，用于基于线路电压计算电压梯度，判断线路是否故障；

第二判断模块，用于对于故障线路，基于采样得到的电压计算电压变化率，确定首极值点；

第三判断模块，用于基于首极值点判断线路是否为区内故障或区内扰动；

第四判断模块，用于对于区内故障或区内扰动线路，基于线路电流判断是否为区内故障；

执行模块，用于对于区内故障线路，基于零模电压判断故障的元件，执行对应保护出口动作。

进一步的，所述第一判断模块具体用于：

计算电压梯度如下：

其中，u(k-j)为当前采样时刻k第j个采样周期前的电压采样值，

为当前采样时刻k的电压梯度值；

如果满足

则判断为线路故障；

其中，Δ_set为启动门槛值。

进一步的，所述第二判断模块具体用于：

计算电压变化率如下：

Δu(k)＝u(k+1)-u(k)；

其中，Δu(k)为当前采样时刻k的电压变化率，u(k)为当前采样时刻k的采样电压；

当首次出现Δu(k)＞0时，得到首极值点，记录保护启动至到达首极值点的时间为T，电压首极值点的幅值|u(k)|为H。

进一步的，所述第三判断模块具体用于：

判断若满足T＜T_set且H＞H_set，或者T＞T_set且U_avg＞U_{avg_set}，则判断线路为区内故障或区内扰动；

其中，T_set为时间窗，H_set为第一门槛值，U_avg为启动后连续3个采样点线模电压故障分量的平均值的相反数，U_{avg_set}为第二门槛值，

H_set、T_set和U_{avg_set}满足：

H_set＝K_rel1·H_max；

T_set＝K_rel2·T_max；

U_{avg_set}＝K_rel3·U_{avg_max}；

其中，H_max为最严重正方向区外故障的故障电压首极值，T_max为每种故障情况下保护启动到首极值点的最大时间，U_{avg_max}为保护启动后连续3个采样点线模电压故障分量平均值相反数的最大值，K_rel1、 K_rel2和K_rel3均为可靠系数。

进一步的，所述第四判断模块具体用于：

计算故障电流在数据窗T_int内的积分值i_int；

若满足i_int＞i_{int_set}，则判断为区内故障；

其中，i_{int_set}为第三门槛值，

i_{int_set}满足：

其中，i_{int_min}为各种故障下电流故障分量在保护启动后数据窗T_int内的积分的最小值，K_{sen_min}为灵敏度。

进一步的，所述执行模块具体用于：

计算零模电压在数据窗T_{0_avg}内的平均值U_{0_avg}，

若满足U_{0_avg}＜-Δ，则判断为正极故障，对应正极保护出口；

若满足U_{0_avg}＞Δ，则判断为负极故障，对应负极保护出口；

若满足-Δ≤U_{0_avg}≤Δ，则判断为极间故障，对应正极保护和负极保护同时出口。

本发明和现有技术相比较，具备如下优点：

本发明基于故障电压首极值点特征进行柔性直流电网线路单端量保护，由于故障电压首极值点特征在区内、区外故障下具有明显差异，本发明方法的动作可靠性较高；由于故障电压首极值点特征受过渡电阻的影响弱，本发明方法的耐受过渡电阻能力强；由于故障电压首极值点特征对采样频率的敏感度低且算法简单，本发明方法对采样频率和计算能力要求低。本发明方法能够适用于海上风电送出线路单端量保护，可以快速检测出直流线路是否发生故障，并判断故障类型，对故障的快速隔离和保障电力系统的安全稳定运行有着重要的现实意义。

附图说明

图1是本发明实施例中的海上风电直流汇集系统拓扑图；

图2是本发明实施例提供的一种基于故障电压首极值点特征的海上风电送出线路单端量保护方法流程图；

图3是本发明实施例中故障F1后线路电压、电流波形图；

图4是本发明实施例中故障F1后判别的保护元件动作信号。

具体实施方式

下面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1

本实施例提供的一种海上风电送出线路单端量保护方法，包括：

采样海上风电送出线路整流侧瞬时电压和电流；

基于线路电压计算电压梯度，判断线路是否故障；

对于故障线路，基于采样得到的线路电压计算电压变化率，确定首极值点；

基于首极值点判断线路是否为区内故障或区内扰动；

对于区内故障或区内扰动线路，基于线路电流判断是否为区内故障；

对于区内故障线路，基于零模电压判断故障的元件，执行对应保护出口动作。

需要说明的是，仅适用线路一端的信息进行保护为“单端量”保护。

实施例2

本实施例提供的一种基于故障电压首极值点特征的海上风电送出线路单端量保护方法，流程如图2所示，包括以下步骤：

步骤一：采样海上风电送出线路整流侧瞬时电压和电流；

步骤二：计算电压梯度，进行启动元件判别，若判据满足，则为故障，继续执行，否则返回步骤一；

电压梯度计算公式如式(1)所示，

启动元件的判别式如式(2)所示，

式中，u(k-j)为当前采样时刻k第j个采样周期前的电压采样值，

为当前采样时刻k的电压梯度值。Δ_set为启动门槛值，门槛值的选取要大于正常运行电压波动下电压梯度的最大值，同时要保证直流电网内部故障准确、快速启动。

步骤三：对采样得到的电压值进行差分处理，计算其变化率Δu(k)并寻找首极值点，进行选区元件判别，若判据满足，则为区内故障或区内扰动，继续执行，否则返回步骤一；

基于式(3)计算电压变化率：

Δu(k)＝u(k+1)-u(k) (3)

当首次出现Δu(k)＞0时，则定义保护启动至到达首极值的时间为T，电压首极值的幅值|u(k)|为H。若T＜T_set，即在时间窗T_set内存在首极值H，选区元件的判别式如式(4)所示，

H＞H_set (4)

H_set和T_set的整定如式(5)-(6)所示：

H_set＝K_rel1·H_max (5)

T_set＝K_rel2·T_max (6)

式中，H_max为最严重正方向区外故障的故障电压首极值，T_max为各种故障情况下保护启动到首极值点可能用到的最大时间，K_rel1和K_rel2是可靠系数。H_max和T_max通过电压、电流的理论分析得到，K_rel1、K_rel2采用经验值。

对于区内首端故障，若T＞T_set，即在时间窗T_set检测不到故障电压的极值点，或是首极值点不满足式 (4)，需要进一步进行辅助判据的判别如式(7)：

U_avg＞U_{avg_set} (7)

式中，U_avg为启动后连续3个采样点线模电压故障分量的平均值的相反数，U_{avg_set}为门槛值，其整定如式(8)所示：

U_{avg_set}＝K_rel3·U_{avg_max} (8)

式中，U_{avg_max}为保护启动后连续3个采样点线模电压故障分量平均值相反数可能出现的最大值，K_rel3是可靠系数。

如果仍不满足该辅助判据，则判断为扰动或者区外故障。返回步骤一。

需要说明的是，本步骤采样线路正极电压和负极电压，对两路电压分别进行差分处理，分别进行故障判断。

需要说明的是，线模电压故障分量通过对采样电压进行代数运算可得。

需要说明的是，步骤三是将区内故障(包含严重的区内扰动)与区外故障、不严重的扰动(区内、区外均包含)区分开来，因而满足步骤三的，应当是区内故障和严重的区内扰动。

步骤四：计算故障电流在数据窗T_int内的积分值i_int，进行扰动元件判别，若判据满足，则为区内故障，否则为扰动情况或区外故障，返回步骤一；

扰动判别元件的判据如式(9)所示：

i_int＞i_{int_set} (9)

式中，i_int为数据窗T_int内电流故障分量的积分结果，i_{int_set}为对应的门槛值。

门槛值整定值的计算如式(10)所示：

式中，i_{int_min}为各种故障情况下电流故障分量在保护启动后数据窗T_int内的积分的最小值，K_{sen_min}为灵敏度。

需要说明的是，数据窗T_int为预先设置值。

步骤五：计算零模电压在数据窗T_{0_avg}内的平均值U_{0_avg}，进行选极元件判别，若任意判据满足，则对应极的保护出口，否则返回步骤一。

选极元件的判别式如式(11)所示，

式中，U_{0_avg}为零模电压在数据窗T_{0_avg}内的平均值，Δ为零模电压极性判别的门槛值。

需要说明的是，零模电压通过对采样电压进行代数运算可得。

需要说明的是，数据窗T_{0_avg}为事先设定值。

实施例3

本实施例基于如图1所示的海上风电直流汇集系统，系统正极输电线路首端发生经100Ω过渡电阻接地故障(记为故障F1)。

步骤一：当系统发生故障F1后，采样元件测得的线路整流侧电压和电流波形如图3所示。

步骤二：根据实施例2中的式(1)计算电压梯度

Δ_set取为0.01p.u.，根据实施例2中式(2)进行启动元件判别，满足判据，判别为故障，继续执行步骤三。

步骤三：对采样得到的电压值进行差分处理，根据实施例2中式(3)计算其变化率Δu(k)并寻找首极值点特征。

经过计算可得，此种故障情况下T≈0，H＝217.04V。由于T<T_set，即数据窗内存在首极值点，故不需要进行辅助判据。

根据实施例2中式(5)整定H_set＝182kV，其中可靠系数K_rel1取1.1，根据式(4)进行选区元件判别，判据满足，判定为区内故障，继续执行步骤四。

步骤四：计算故障电流在数据窗T_int内积分值i_int。

取K_{sen_min}＝1.2，根据实施例2中的式(10)计算得到保护判据整定值i_{int_set}＝0.058kA·ms。

取T_int＝0.5ms，计算该故障情况下i_int＝0.13kA·ms，根据实施例2中的式(9)进行扰动判别，判据满足，判别为故障，继续执行步骤五。

步骤五：计算零模电压在数据窗T_{0_avg}内的平均值U_{0_avg}。

保护判据中Δ取为0.02p.u.。

取T_{0_avg}＝0.5ms，计算该故障情况下U_{0_avg}＝-305.98kV，根据实施例2中的式(11)进行选极元件判别，满足正极故障判据，判别为正极故障，对应正极的保护出口。

基于本实施例判断过程的保护元件动作信号如图4所示。

实施例4

本实施例提供一种海上风电送出线路单端量保护装置，包括：

采样模块，用于采样海上风电送出线路电压和电流；

第一判断模块，用于基于线路电压计算电压梯度，判断线路是否故障；

第二判断模块，用于对于故障线路，基于采样得到的线路电压计算电压变化率，确定首极值点；

第三判断模块，用于基于首极值点判断线路是否为区内故障或区内扰动；

第四判断模块，用于对于区内故障或区内扰动线路，基于线路电流判断是否为区内故障；

执行模块，用于对于区内故障线路，基于零模电压判断故障的元件，执行对应保护出口动作。

本实施例中，第一判断模块具体用于：

计算电压梯度如下：

其中，u(k-j)为当前采样时刻k第j个采样周期前的电压采样值，

为当前采样时刻k的电压梯度值；

如果满足

则判断为线路故障；

其中，Δ_set为启动门槛值。

本实施例中，第二判断模块具体用于：

计算电压变化率如下：

Δu(k)＝u(k+1)-u(k)；

其中，Δu(k)为当前采样时刻k的电压变化率，u(k)为当前采样时刻k的采样电压；

当首次出现Δu(k)＞0时，得到首极值点，记录保护启动至到达首极值点的时间为T，电压首极值点的幅值|u(k)|为H。

本实施例中，第三判断模块具体用于：

判断若满足T＜T_set且H＞H_set，或者T＞T_set且U_avg＞U_{avg_set}，则判断线路为区内故障或区内扰动；

其中，T_set为时间窗，H_set为第一门槛值，U_avg为启动后连续3个采样点线模电压故障分量的平均值的相反数，U_{avg_set}为第二门槛值，

H_set、T_set和U_{avg_set}满足：

H_set＝K_rel1·H_max；

T_set＝K_rel2·T_max；

U_{avg_set}＝K_rel3·U_{avg_max}；

其中，H_max为最严重正方向区外故障的故障电压首极值，T_max为每种故障情况下保护启动到首极值点的最大时间，U_{avg_max}为保护启动后连续3个采样点线模电压故障分量平均值相反数的最大值，K_rel1、K_rel2和K_rel3均为可靠系数。

本实施例中，第四判断模块具体用于：

计算故障电流在数据窗T_int内的积分值i_int；

若满足i_int＞i_{int_set}，则判断为区内故障；

其中，i_{int_set}为第三门槛值，

i_{int_set}满足：

其中，i_{int_min}为电流故障分量在保护启动后数据窗T_int内的积分的最小值，K_{sen_min}为灵敏度。

本实施例中，执行模块具体用于：

计算零模电压在数据窗T_{0_avg}内的平均值U_{0_avg}，

若满足U_{0_avg}＜-Δ，则判断为正极故障，对应正极保护出口动作；

若满足U_{0_avg}＞Δ，则判断为负极故障，对应负极保护出口动作；

若满足-Δ≤U_{0_avg}≤Δ，则判断为极间故障，对应极间保护出口动作。

值得指出的是，该装置实施例是与上述方法实施例对应的，上述方法实施例的实现方式均适用于该装置实施例中，并能达到相同或相似的技术效果，故不在此赘述。

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。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (13)

1.一种海上风电送出线路单端量保护方法，其特征在于，包括：

采样海上风电送出线路整流侧瞬时电压和电流；

基于线路电压计算电压梯度，判断线路是否故障；

对于故障线路，基于采样得到的电压计算电压变化率，确定首极值点；

基于首极值点判断线路是否为区内故障或区内扰动；

对于区内故障或区内扰动线路，基于线路电流判断是否为区内故障；

对于区内故障线路，基于零模电压判断故障的元件，执行对应保护出口动作。

2.根据权利要求1所述的一种海上风电送出线路单端量保护方法，其特征在于，所述基于线路电压计算电压梯度，判断线路是否故障，包括：

计算电压梯度如下：

其中，u(k-j)为当前采样时刻k第j个采样周期前的电压采样值，

为当前采样时刻k的电压梯度值；

如果满足

则判断为线路故障；

其中，Δ_set为启动门槛值。

3.根据权利要求2所述的一种海上风电送出线路单端量保护方法，其特征在于，所述启动门槛值的选取需要大于正常运行电压波动下电压梯度的最大值。

4.根据权利要求1所述的一种海上风电送出线路单端量保护方法，其特征在于，所述基于采样得到的电压计算电压变化率，确定首极值点，包括：

计算电压变化率如下：

Δu(k)＝u(k+1)-u(k)；

其中，Δu(k)为当前采样时刻k的电压变化率，u(k)为当前采样时刻k的采样电压；

当首次出现Δu(k)＞0时，得到首极值点，记录保护启动至到达首极值点的时间为T，电压首极值点的幅值|u(k)|为H。

5.根据权利要求4所述的一种海上风电送出线路单端量保护方法，其特征在于，所述基于首极值点判断线路是否为区内故障或区内扰动，包括：

若T＜T_set且H＞H_set，或者T＞T_set且U_avg＞U_{avg_set}，则判断线路为区内故障或区内扰动；

其中，T_set为时间窗，H_set为第一门槛值，U_avg为启动后连续3个采样点线模电压故障分量的平均值的相反数，U_{avg_set}为第二门槛值，

H_set、T_set和U_{avg_set}满足：

H_set＝K_rel1·H_max；

T_set＝K_rel2·T_max；

U_{avg_set}＝K_rel3·U_{avg_max}；

其中，H_max为最严重正方向区外故障的故障电压首极值，T_max为每种故障情况下保护启动到首极值点的最大时间，U_{avg_max}为保护启动后连续3个采样点线模电压故障分量平均值相反数的最大值，K_rel1、K_rel2和K_rel3均为可靠系数。

6.根据权利要求1所述的一种海上风电送出线路单端量保护方法，其特征在于，所述基于线路电流判断是否为区内故障，包括：

计算故障电流在数据窗T_int内的积分值i_int；

若满足i_int＞i_{int_set}，则判断为区内故障；

其中，i_{int_set}为第三门槛值，

i_{int_set}满足：

其中，i_{int_min}为各种故障下电流故障分量在保护启动后数据窗T_int内的积分的最小值，K_{sen_min}为灵敏度。

7.根据权利要求1所述的一种海上风电送出线路单端量保护方法，其特征在于，所述基于零模电压判断故障的元件，执行对应保护出口动作，包括：

计算零模电压在数据窗T_{0_avg}内的平均值U_{0_avg}，

若满足U_{0_avg}＜-Δ，则判断为正极故障，对应正极保护出口；

若满足U_{0_avg}＞Δ，则判断为负极故障，对应负极保护出口；

若满足-Δ≤U_{0_avg}≤Δ，则判断为极间故障，对应正极保护和负极保护同时出口。

8.一种海上风电送出线路单端量保护装置，其特征在于，包括：

采样模块，用于采样海上风电送出线路整流侧瞬时电压和电流；

第一判断模块，用于基于线路电压计算电压梯度，判断线路是否故障；

第二判断模块，用于对于故障线路，基于采样得到的电压计算电压变化率，确定首极值点；

第三判断模块，用于基于首极值点判断线路是否为区内故障或区内扰动；

第四判断模块，用于对于区内故障或区内扰动线路，基于线路电流判断是否为区内故障；

执行模块，用于对于区内故障线路，基于零模电压判断故障的元件，执行对应保护出口动作。

9.根据权利要求8所述的一种海上风电送出线路单端量保护装置，其特征在于，所述第一判断模块具体用于：

计算电压梯度如下：

其中，u(k-j)为当前采样时刻k第j个采样周期前的电压采样值，

为当前采样时刻k的电压梯度值；

如果满足

则判断为线路故障；

其中，Δ_set为启动门槛值。

10.根据权利要求8所述的一种海上风电送出线路单端量保护装置，其特征在于，所述第二判断模块具体用于：

计算电压变化率如下：

Δu(k)＝u(k+1)-u(k)；

其中，Δu(k)为当前采样时刻k的电压变化率，u(k)为当前采样时刻k的采样电压；

当首次出现Δu(k)＞0时，得到首极值点，记录保护启动至到达首极值点的时间为T，电压首极值点的幅值|u(k)|为H。

11.根据权利要求10所述的一种海上风电送出线路单端量保护装置，其特征在于，所述第三判断模块具体用于：

判断若满足T＜T_set且H＞H_set，或者T＞T_set且U_avg＞U_{avg_set}，则判断线路为区内故障或区内扰动；

其中，T_set为时间窗，H_set为第一门槛值，U_avg为启动后连续3个采样点线模电压故障分量的平均值的相反数，U_{avg_set}为第二门槛值，

H_set、T_set和U_{avg_set}满足：

H_set＝K_rel1·H_max；

T_set＝K_rel2·T_max；

U_{avg_set}＝K_rel3·U_{avg_max}；

其中，H_max为最严重正方向区外故障的故障电压首极值，T_max为每种故障情况下保护启动到首极值点的最大时间，U_{avg_max}为保护启动后连续3个采样点线模电压故障分量平均值相反数的最大值，K_rel1、K_rel2和K_rel3均为可靠系数。

12.根据权利要求8所述的一种海上风电送出线路单端量保护装置，其特征在于，所述第四判断模块具体用于：

计算故障电流在数据窗T_int内的积分值i_int；

若满足i_int＞i_{int_set}，则判断为区内故障；

其中，i_{int_set}为第三门槛值，

i_{int_set}满足：

其中，i_{int_min}为各种故障下电流故障分量在保护启动后数据窗T_int内的积分的最小值，K_{sen_min}为灵敏度。

13.根据权利要求8所述的一种海上风电送出线路单端量保护装置，其特征在于，所述执行模块具体用于：

计算零模电压在数据窗T_{0_avg}内的平均值U_{0_avg}，

若满足U_{0_avg}＜-Δ，则判断为正极故障，对应正极保护出口；

若满足U_{0_avg}＞Δ，则判断为负极故障，对应负极保护出口；

若满足-Δ≤U_{0_avg}≤Δ，则判断为极间故障，对应正极保护和负极保护同时出口。

Images