CN115588970A - 一种针对高比例新能源电源的叠加式电网距离保护方法及装置 - Google Patents

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CN115588970A CN202211212784.5A CN202211212784A CN115588970A CN 115588970 A CN115588970 A CN 115588970A CN 202211212784 A CN202211212784 A CN 202211212784A CN 115588970 A CN115588970 A CN 115588970A
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李宗源
钱倍奇
牛应灏
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Abstract

本发明公开了一种针对高比例新能源电源的叠加式电网距离保护方法及装置，方法包括：“电流量叠加”法和“电压量叠加”法两种具体方案。该方法在对含高比例新能源电源的电力系统电源构成成分进行等效的基础上，分别利用现有继电保护装置测量的短路电流量和短路电压量，采用叠加法，合成计算故障点到保护安装处间的距离，进而采用原有距离保护原理实现有选择性地切除故障部分，保护电网非故障部分的正常运行。同时，该距离保护方法能够利用现有距离保护装置，不需额外安装设备，只进行软件扩展。本方法在有效保证电力系统安全运行的同时，能够有效降低电力系统的建设成本与运行成本。

Description

一种针对高比例新能源电源的叠加式电网距离保护方法及 装置
技术领域
本发明涉及一种针对高比例新能源电源的叠加式电网距离保护方法及装置，属于电力系统继电保护领域。
背景技术
当前，电力在人类社会终端能源消费中的占比越来越高，全球范围内的电能需求正在不断地快速增长。与此同时，在大量化石能源消耗带来的能源枯竭和环境污染双重背景下，新能源发电成为全球能源战略转型的重要发展方向。
随着新能源电源的大量并网，现有电网电源侧趋于呈现传统发电机和新能源电源并存的混合电源形态，且新能源电源的比例不断提高。
含有大量新能源电源的电网发生线路故障后，新能源电源的故障输出电流受其内部控制策略所制约，与并网点电压呈强非线性关系。且由于线路故障后，新能源电源通常会限幅或闭锁其输出，导致电力系统线路故障后的线路短路电流降低，进一步导致并网点故障电压降低，且随着新能源电源在电网电源中的占比提高，线路故障电流值和并网点故障电压值也不断降低。极端条件下，新能源电源构成全部的电网电源且保持低压穿越时，线路中的故障电流和并网电压不再具有关联关系。
另外，由于新能源电源中存在大量的电力电子设备，如光伏电源中的并网逆变器、风力发电机组中的AC-DC-DC变换器等。且受新能源波动性和不确定性的影响，新能源电源的出力频繁改变，甚至在并网和脱网两种状态间不断切换。这种电力变换通过电力电子器件的开断实现，期间新能源电源产生大量谐波。
传统距离保护通常采用保护安装处测量电压和测量电流相除计算测量阻抗，进而计算故障距离的方式来动作。但随着新能源电源的并网比例提高，电力系统线路故障后保护安装处测量电流和测量电压大幅降低，传统距离保护面临极小值相除而不能准确计算的数学难题。
此外，由于新能源电源自身控制特性和内部电力电子装置等因素带来的大量谐波以及继电保护测量装置本身测量误差等因素的存在，传统距离保护测得的故障距离的误差进一步增大，导致传统距离保护难以继续适用，进一步威胁电网的正常安全运行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种针对高比例新能源电源的叠加式电网距离保护方法及装置，有利于计算出故障点到保护安装处的距离，使得改进后的距离保护能够准确动作。
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，本发明提供了一种针对高比例新能源电源的叠加式电网距离保护方法，包括以下步骤：
当故障发生时，获取电路信息；
根据所述电路信息，计算获取相应故障点到发电机母线的距离；
根据相应故障点到发电机母线的距离，相应断路器配备的距离保护动作切除故障。
进一步的，所述电路信息包括电力系统发生短路故障后流经短路点的故障电流Ik、等效后传统发电机内电势的电压源的值E、等效后传统发电机内阻抗的阻抗值Zr和表示故障后等效新能源电源输出电流的电流源的大小I；
根据所述电路信息，计算获取相应故障点到发电机母线的距离的方法包括“电流量叠加”法，对电力系统电源侧传统发电机和新能源电源等效，且获取相应参数的基础上，仅依靠电网线路故障后保护安装处测得的故障电流的大小，计算短路点到保护安装处间线路阻抗的大小，进一步计算出短路点到保护安装处的距离。
进一步的，“电流量叠加”法包括以下步骤：
步骤一、测量出电力系统发生短路故障后流经短路点的故障电流Ik；
步骤二、根据电流源单独存在的子电力系统中满足：(I-Ik1)×Zr＝Ik1×Z，进一步求得，电流源在线路阻抗上的子电流响应Ik1为：
Figure BDA0003875607010000031
步骤三、根据电压源单独存在的子电力系统中满足：E＝Ik2×(Zr+Z)，进一步求得，电流源在线路阻抗上的子电流响应Ik2为：
Figure BDA0003875607010000032
步骤四、根据子电流响应之和等于线路故障后测得的故障电流：Ik＝Ik1+Ik2进一步求得，电网线路故障后保护安装处到故障点间线路阻抗值：
Figure BDA0003875607010000033
步骤五、计算出故障点到发电机母线的距离L，
Figure BDA0003875607010000034
式中，E为传统发电机等效后的电压源的值；Zr为传统发电机等效后的内阻抗；Zl为电力线路单位长度的阻抗值；
进一步的，流经短路点的故障电流Ik可由现有继电保护测量装置直接测得，表示等效后传统发电机内电势的电压源的值E可由传统发电机设备铭牌参数或经验获得，表示等效后传统发电机内阻抗的阻抗值Zr和表示故障后等效新能源电源输出电流的电流源的大小I可由一定的辨识程序获得。
进一步的，所述电路信息包括保护安装处的故障电压Uk、等效后传统发电机内电势的电压源的值E、等效后传统发电机内阻抗的阻抗值Zr和故障后等效新能源电源输出电流的电流源的大小I；
根据所述电路信息，计算获取相应故障点到发电机母线的距离的方法包括“电压量叠加”法，在对电力系统电源侧传统发电机和新能源电源等效，且获取相应参数的基础上，仅依靠电网线路故障后保护安装处测得的故障电压的大小，计算短路点到保护安装处间线路阻抗的大小，进一步计算出短路点到保护安装处的距离。
进一步的，“电压量叠加”法包括以下步骤：
步骤一、测量出电力系统发生短路故障后保护安装处的故障电压Uk；
步骤二、根据电流源单独存在的子电力系统中满足：(I-Ik1)×Zr＝Ik1×Z，进一步求得，电流源在线路阻抗上的子电流响应Ik1为：
Figure BDA0003875607010000041
则在线路阻抗上的子电压响应Uk1为：
Figure BDA0003875607010000042
步骤三、根据电压源单独存在的子电力系统中满足：E＝Ik2×(Zr+Z)，进一步求得，电流源在线路阻抗上的子电流响应Ik2为：
Figure BDA0003875607010000043
则电压源在线路阻抗上的子电压响应Uk2为：
Figure BDA0003875607010000044
步骤四、根据子电压响应之和等于线路故障后测得的故障电压：Uk＝Uk1+Uk2进一步求得，电网线路故障后保护安装处到故障点间线路阻抗值：
Figure BDA0003875607010000051
步骤五、计算出故障点到发电机母线的距离L
Figure BDA0003875607010000052
式中，E为传统发电机等效后的电压源的值；Zr为传统发电机等效后的内阻抗；Zl为电力线路单位长度的阻抗值。
进一步的，保护安装处的故障电压Uk可由现有继电保护测量装置直接测得，表示等效后传统发电机内电势的电压源的值E可由传统发电机设备铭牌参数或经验获得，表示等效后传统发电机内阻抗的阻抗值Zr和表示故障后等效新能源电源输出电流的电流源的大小I可由一定的辨识程序获得。
进一步的，辨识获得等效后传统发电机内阻抗的阻抗值Zr和故障后等效新能源电源输出电流的电流源的大小I的方法包括：
表示等效后传统发电机内阻抗的阻抗值Zr和表示故障后等效新能源电源输出电流的电流源的大小I两个参数设为待定，利用实测的故障电压信号Uk和经由经验或设备铭牌参数获得的表示等效后传统发电机内电势的电压源的值E，线路上的故障电流可以表示为
Figure BDA0003875607010000053
使得表示出来的故障电流和实测故障电流间的差值最小，以此建立目标函数，并给待测参数以上下值约束，公式为：
Figure BDA0003875607010000054
式中，Imin、Imax分别为故障后等效新能源电源输出电流的电流源的大小I的最小值和最大值，即上下限约束；Zrmin、Zrmax分别为等效后传统发电机内阻抗的阻抗值Zr的最小值和最大值，即上下限约束；
通过内点法等求解最优问题的方法来求解上述问题，得到表示等效后传统发电机内阻抗的阻抗值Zr和表示等效后新能源电源输出电流的电流源的大小I。
第二方面，本发明提供一种针对高比例新能源电源的叠加式电网距离保护装置，包括：
监测模块：当故障发生时，获取电路信息；
距离计算模块：用于根据所述电路信息，计算获取相应故障点到发电机母线的距离；
保护动作模块：用于启动保护中断服务，即动作于相应断路器动作以切除故障，并跳转辨识模块。
第三方面，本发明提供一种针对高比例新能源电源的叠加式电网距离保护装置，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第一方面所述方法的步骤。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
1、本发明提出的一种针对高比例新能源电源的叠加式电网距离保护方法适用于含有大量新能源发电的电力系统，能够对现有电力系统进行等效，建立简单的电路结构，依据等效后的电力系统结构和实测的电流或电压信息，分别计算出故障点到保护安装处的距离，使得改进后的距离保护能够准确动作。
2、本发明提出的一种针对高比例新能源电源的叠加式电网距离保护方法适用于含有大量新能源发电的电力系统，能够有效解决因大量新能源电源并网，流经短路点的短路电流和保护安装处测得的短路电压过小，以及新能源电源内部电力电子装置频繁开断带来的大量谐波，从而导致传统距离保护计算不准，进而难以准确动作的难题。本发明提出的距离保护适用于含有大量新能源发电的电力系统能在对电力系统进行等效的基础上，准确计算出短路点到保护安装处的距离，为距离保护的动作提供依据。
3、本发明所提出的一种针对高比例新能源电源的叠加式电网距离保护方法，能够充分利用现有传统继电保护装置，不需安装额外硬件装置，能有在保证继电保护准确动作的同时，降低电力系统的建设与运行成本。
附图说明
图1为传统电力系统结构示意图；
图2为新型电力系统结构示意图；
图3为电源侧等效后电力系统结构示意图；
图4为一种针对高比例新能源电源的叠加式电网距离保护方法原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的解释说明，但应当理解为本发明的保护范围并不受具体实施例的限制。
实施例一：
本实施例提供一种针对高比例新能源电源的叠加式电网距离保护方法，包括以下步骤：
当故障发生时，获取电路信息；
根据所述电路信息，计算获取相应故障点到发电机母线的距离；
根据相应故障点到发电机母线的距离，相应断路器配备的距离保护动作切除故障。
如图1所示，传统电力系统结构示意图，传统电力系统电源侧仅有传统发电机构成(极少量的新能源电源对距离保护计算的影响可忽略)，在保护安装处向电源侧观测，电源侧所有传统发电机可等效为一台传统发电机，电网线路发生短路故障后，流经短路点的短路电流全由传统发电机提供。
如图2所示，新型电力系统结构示意图，新型电力系统中有大量新能源电源并入电网，电网电源侧呈现传统发电机和新能源电源混合存在的形态，从保护安装处观测，电源侧所有传统发电机可等效为一台传统发电机，电源侧所有新能源电源可等效为一台新能源电源，电网线路发生短路故障后，流经短路点的短路电流由传统发电机和新能源电源共同提供。
在含有大量新能源电源的电力系统发生线路短路故障后，为保护内部电力电子装置不被损坏，新能源电源通常会限幅输出，导致新能源电源的故障输出电流远小于同等容量传统发电机的故障输出电流。随着电力系统中新能源电源比例的升高，流经线路短路点的故障电流也随之变小，保护安装处测得的故障电压也随之变小，采用保护安装处测得的故障电压和故障电流相除计算故障距离的形式的传统距离保护面临数学上极小值计算而误差较大的难题。且随着新能源的波动，新能源电源的输出也随之波动，因其输出受内部电力电子变换所控制，导致电力电子装置也随之频繁开断，带来了大量谐波，且伴随保护测量装置自身的测量误差的存在，传统距离保护计算误差进一步增大，进而难以继续适用含有大量新能源电源的新型电力系统中。
如图3所示，电源侧等效后电力系统结构示意图，电网线路发生短路故障后，传统发电机经历短暂的次暂态和暂态过程，随后进入稳态过程，且传统发电机在电力系统分析计算中主要提供电压量，因此电源侧的传统发电机可用电压源串联阻抗的形式等效代替，其中，电压源的大小代表传统发电机的内电势，串联的阻抗的大小代表传统发电机的内阻抗。而新能源电源在电网线路发生短路故障后，经历极短的时间后输出稳定，且新能源电源在电力系统分析计算中主要提供电流量，因此电源侧的新能源电源可用电流源等效代替，电流源的大小代表新能源电源输出的电流大小。
具体的，本文提出的一种针对高比例新能源电源的叠加式电网距离保护方法，其特征在于，基于一定的辨识程序，能够辨识出电力系统等效电路中与电压源串联的阻抗的值(该阻抗值表示电力系统电源侧等效传统发电机的内阻抗)，以及电流源的电流值(该阻抗值表示电力系统电源侧等效新能源电源的输出电流大小)，而电压源的大小可由传统发电机设备铭牌参数或经验获得(该电压源的大小表示电力系统电源侧等效传统发电机的内电势)。
具体的，所述的一种针对高比例新能源电源的叠加式电网距离保护方法，其技术背景在于：根据叠加定理，通过将电压源和电流源分别置零，将等效电力系统分为电流源单独存在和电压源单独存在的两个子等效电力系统，原系统的响应等于两个子等效电力系统的响应和。
具体的，所述的一种针对高比例新能源电源的叠加式电网距离保护方法，其特征在于，所述“电流量叠加”法具体方案本质上是在对电力系统电源侧传统发电机和新能源电源等效，且获取相应参数的基础上，仅依靠电网线路故障后保护安装处测得的故障电流的大小，计算短路点到保护安装处间线路阻抗的大小，进一步计算出短路点到保护安装处的距离。
所述“电流量叠加”法具体方案，其特征在于，数学计算步骤为：
步骤一、测量出电力系统发生短路故障后流经短路点的故障电流Ik；
步骤二、根据电流源单独存在的子电力系统中满足：(I-Ik1)×Zr＝Ik1×Z，进一步求得，电流源在线路阻抗上的子电流响应Ik1为：
Figure BDA0003875607010000101
步骤三、根据电压源单独存在的子电力系统中满足：E＝Ik2×(Zr+Z)，进一步求得，电流源在线路阻抗上的子电流响应Ik2为：
Figure BDA0003875607010000102
步骤四、根据子电流响应之和等于线路故障后测得的故障电流：Ik＝Ik1+Ik2进一步求得，电网线路故障后保护安装处到故障点间线路阻抗值：
Figure BDA0003875607010000103
步骤五、计算出故障点到发电机母线的距离L，且
Figure BDA0003875607010000104
(式中，E为传统发电机等效后的电压源的值；Zr为传统发电机等效后的内阻抗；Zl为电力线路单位长度的阻抗值)；
步骤六、根据相应故障点到发电机母线的距离L，相应断路器配备的距离保护动作切除故障；
所述“电流量叠加”法具体方案，其特征在于，流经短路点的故障电流Ik可由现有继电保护测量装置直接测得，表示等效后传统发电机内电势的电压源的值E可由传统发电机设备铭牌参数或经验获得，表示等效后传统发电机内阻抗的阻抗值Zr和表示故障后等效新能源电源输出电流的电流源的大小I可由一定的辨识程序获得。
具体的，辨识获得等效后传统发电机内阻抗的阻抗值Zr和故障后等效新能源电源输出电流的电流源的大小I的方法包括：
表示等效后传统发电机内阻抗的阻抗值Zr和表示故障后等效新能源电源输出电流的电流源的大小I两个参数设为待定，利用实测的故障电压信号Uk和经由经验或设备铭牌参数获得的表示等效后传统发电机内电势的电压源的值E，线路上的故障电流可以表示为
Figure BDA0003875607010000111
使得表示出来的故障电流和实测故障电流间的差值最小，以此建立目标函数，并给待测参数以上下值约束，公式为：
Figure BDA0003875607010000112
式中，Imin、Imax分别为故障后等效新能源电源输出电流的电流源的大小I的最小值和最大值，即上下限约束；Zrmin、Zrmax分别为等效后传统发电机内阻抗的阻抗值Zr的最小值和最大值，即上下限约束；
通过内点法等求解最优问题的方法来求解上述问题，得到表示等效后传统发电机内阻抗的阻抗值Zr和表示等效后新能源电源输出电流的电流源的大小I。
具体的，所述的一种针对高比例新能源电源的叠加式电网距离保护方法，其特征在于，所述“电压量叠加”法具体方案本质上是在对电力系统电源侧传统发电机和新能源电源等效，且获取相应参数的基础上，仅依靠电网线路故障后保护安装处测得的故障电压的大小，计算短路点到保护安装处间线路阻抗的大小，进一步计算出短路点到保护安装处的距离。
所述“电压量叠加”法具体方案，其特征在于，数学计算步骤为：
步骤一、测量出电力系统发生短路故障后保护安装处的故障电压Uk；
步骤二、根据电流源单独存在的子电力系统中满足：(I-Ik1)×Zr＝Ik1×Z，进一步求得，电流源在线路阻抗上的子电流响应Ik1为：
Figure BDA0003875607010000113
则在线路阻抗上的子电压响应Uk1为：
Figure BDA0003875607010000121
步骤三、根据电压源单独存在的子电力系统中满足：E＝Ik2×(Zr+Z)，进一步求得，电流源在线路阻抗上的子电流响应Ik2为：
Figure BDA0003875607010000122
则电压源在线路阻抗上的子电压响应Uk2为：
Figure BDA0003875607010000123
步骤四、根据子电压响应之和等于线路故障后测得的故障电压：Uk＝Uk1+Uk2进一步求得，电网线路故障后保护安装处到故障点间线路阻抗值：
Figure BDA0003875607010000124
步骤五、计算出故障点到发电机母线的距离L，且
Figure BDA0003875607010000125
(式中，E为传统发电机等效后的电压源的值；Zr为传统发电机等效后的内阻抗；Zl为电力线路单位长度的阻抗值)；
步骤六、根据相应故障点到发电机母线的距离L，相应断路器配备的距离保护动作切除故障；
所述“电压量叠加”法具体方案，其特征在于，保护安装处的故障电压Uk可由现有继电保护测量装置直接测得，表示等效后传统发电机内电势的电压源的值E可由传统发电机设备铭牌参数或经验获得，表示等效后传统发电机内阻抗的阻抗值Zr和表示故障后等效新能源电源输出电流的电流源的大小I可由一定的辨识程序获得。
需要说明的是，本实施例的电力系统故障为三相对称短路故障，所述电力输电线路模型视为“一字型”，即故障点到保护安装处间的距离L和电力线路单位长度阻抗Zl的乘积即为短路点到保护安装处间的线路阻抗。
实施例二：
本实施例提供一种针对高比例新能源电源的叠加式电网距离保护装置，包括：
监测模块：当故障发生时，获取电路信息；
距离计算模块：用于根据所述电路信息，计算获取相应故障点到发电机母线的距离；
保护动作模块：用于启动保护中断服务，即动作于相应断路器动作以切除故障，并跳转辨识模块。
本实施例的装置可以适用于实施实施例一所述的方法。
实施例三：
本实施例提供一种针对高比例新能源电源的叠加式电网距离保护装置，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实施例一所述方法的步骤。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。
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。
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)

1.一种针对高比例新能源电源的叠加式电网距离保护方法，其特征在于，包括以下步骤：
当故障发生时，获取电路信息；
根据所述电路信息，计算获取相应故障点到发电机母线的距离；
根据相应故障点到发电机母线的距离，相应断路器配备的距离保护动作切除故障。
2.根据权利要求1所述的电网距离保护方法，其特征在于，所述电路信息包括电力系统发生短路故障后流经短路点的故障电流Ik、等效后传统发电机内电势的电压源的值E、等效后传统发电机内阻抗的阻抗值Zr和表示故障后等效新能源电源输出电流的电流源的大小I；
根据所述电路信息，计算获取相应故障点到发电机母线的距离的方法包括“电流量叠加”法，对电力系统电源侧传统发电机和新能源电源等效，且获取相应参数的基础上，仅依靠电网线路故障后保护安装处测得的故障电流的大小，计算短路点到保护安装处间线路阻抗的大小，进一步计算出短路点到保护安装处的距离。
3.根据权利要求2所述的电网距离保护方法，其特征在于，“电流量叠加”法包括以下步骤：
测量出电力系统发生短路故障后流经短路点的故障电流Ik；
根据电流源单独存在的子电力系统中满足：(I-Ik1)×Zr＝Ik1×Z，进一步求得，电流源在线路阻抗上的子电流响应Ik1为：
Figure FDA0003875605000000011
根据电压源单独存在的子电力系统中满足：E＝Ik2×(Zr+Z)，进一步求得，电流源在线路阻抗上的子电流响应Ik2为：
Figure FDA0003875605000000021
根据子电流响应之和等于线路故障后测得的故障电流：Ik＝Ik1+Ik2进一步求得，电网线路故障后保护安装处到故障点间线路阻抗值：
Figure FDA0003875605000000022
步骤五、计算出故障点到发电机母线的距离L，
Figure FDA0003875605000000023
式中，E为传统发电机等效后的电压源的值；Zr为传统发电机等效后的内阻抗；Zl为电力线路单位长度的阻抗值。
4.根据权利要求3所述的电网距离保护方法，其特征在于，流经短路点的故障电流Ik可由现有继电保护测量装置直接测得，表示等效后传统发电机内电势的电压源的值E可由传统发电机设备铭牌参数或经验获得，表示等效后传统发电机内阻抗的阻抗值Zr和表示故障后等效新能源电源输出电流的电流源的大小I通过辨识获得。
5.根据权利要求1所述的电网距离保护方法，其特征在于，所述电路信息包括保护安装处的故障电压Uk、等效后传统发电机内电势的电压源的值E、等效后传统发电机内阻抗的阻抗值Zr和故障后等效新能源电源输出电流的电流源的大小I；
根据所述电路信息，计算获取相应故障点到发电机母线的距离的方法包括“电压量叠加”法，在对电力系统电源侧传统发电机和新能源电源等效，且获取相应参数的基础上，仅依靠电网线路故障后保护安装处测得的故障电压的大小，计算短路点到保护安装处间线路阻抗的大小，进一步计算出短路点到保护安装处的距离。
6.根据权利要求5所述的电网距离保护方法，其特征在于，“电压量叠加”法包括以下步骤：
测量出电力系统发生短路故障后保护安装处的故障电压Uk；
根据电流源单独存在的子电力系统中满足：(I-Ik1)×Zr＝Ik1×Z，进一步求得，电流源在线路阻抗上的子电流响应Ik1为：
Figure FDA0003875605000000031
则在线路阻抗上的子电压响应Uk1为：
Figure FDA0003875605000000032
根据电压源单独存在的子电力系统中满足：E＝Ik2×(Zr+Z)，进一步求得，电流源在线路阻抗上的子电流响应Ik2为：
Figure FDA0003875605000000033
则电压源在线路阻抗上的子电压响应Uk2为：
Figure FDA0003875605000000034
根据子电压响应之和等于线路故障后测得的故障电压：Uk＝Uk1+Uk2，进一步求得，电网线路故障后保护安装处到故障点间线路阻抗值：
Figure FDA0003875605000000035
步骤五、计算出故障点到发电机母线的距离L
Figure FDA0003875605000000036
式中，E为传统发电机等效后的电压源的值；Zr为传统发电机等效后的内阻抗；Zl为电力线路单位长度的阻抗值。
7.根据权利要求6所述的电网距离保护方法，其特征在于，保护安装处的故障电压Uk可由现有继电保护测量装置直接测得，表示等效后传统发电机内电势的电压源的值E可由传统发电机设备铭牌参数或经验获得，表示等效后传统发电机内阻抗的阻抗值Zr和表示故障后等效新能源电源输出电流的电流源的大小I通过辨识获得。
8.根据权利要求4或7所述的电网距离保护方法，其特征在于，辨识获得等效后传统发电机内阻抗的阻抗值Zr和故障后等效新能源电源输出电流的电流源的大小I的方法包括：
表示等效后传统发电机内阻抗的阻抗值Zr和表示故障后等效新能源电源输出电流的电流源的大小I两个参数设为待定，利用实测的故障电压信号Uk和经由经验或设备铭牌参数获得的表示等效后传统发电机内电势的电压源的值E，线路上的故障电流可以表示为
Figure FDA0003875605000000041
使得表示出来的故障电流和实测故障电流间的差值最小，以此建立目标函数，并给待测参数以上下值约束，公式为：
Figure FDA0003875605000000042
式中，Imin、Imax分别为故障后等效新能源电源输出电流的电流源的大小I的最小值和最大值，即上下限约束；Zrmin、Zrmax分别为等效后传统发电机内阻抗的阻抗值Zr的最小值和最大值，即上下限约束；
通过内点法等求解最优问题的方法来求解上述问题，得到表示等效后传统发电机内阻抗的阻抗值Zr和表示等效后新能源电源输出电流的电流源的大小I。
9.一种针对高比例新能源电源的叠加式电网距离保护装置，其特征在于，包括：
监测模块：当故障发生时，获取电路信息；
距离计算模块：用于根据所述电路信息，计算获取相应故障点到发电机母线的距离；
保护动作模块：用于启动保护中断服务，即动作于相应断路器动作以切除故障，并跳转辨识模块。
10.一种针对高比例新能源电源的叠加式电网距离保护装置，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权利要求1-8任一项所述方法的步骤。
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