CN117269664A - 风电场线路故障点的定位方法、装置及电子设备 - Google Patents

风电场线路故障点的定位方法、装置及电子设备 Download PDF

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Abstract

本申请涉及电力系统继电保护技术领域，公开了一种风电场线路故障点的定位方法、装置及电子设备；其方法包括：获取目标线路上故障点的故障类型；若故障类型为单相接地故障，则根据柔直侧保护安装点的零序和负序电流数据，确定风机侧零序电流数据；对风机侧零序电流数据、目标线路的零序阻抗数据、风机侧变压器零序阻抗数据、所述柔直侧保护安装点的零序和负序电流数据、柔直侧变压器零序阻抗数据、相连线路的等效零序阻抗数据，进行逻辑运算，得到故障点的位置数据。本申请利用零序电流幅值受限、相位受控的机理求取故障点的位置，求取过程不涉及过渡电阻，从而得到更准确的故障点位置，实现可靠检测海上风电场汇集线路单相接地故障。

Description

风电场线路故障点的定位方法、装置及电子设备
技术领域
本公开涉及电力系统继电保护技术领域，具体而言，涉及一种风电场线路故障点的定位方法、装置及电子设备。
背景技术
海上风电机组经场内集电系统接入海上升压站，即风机侧变压器，而后通过海底电缆汇集线路接入柔直侧变压器和海上柔直换流站，经柔性直流输电线路和后续换流器接入受端电网。在此场景中，船舶抛锚、地震等人为或自然活动可能造成海底电缆外被层及钢铠的损伤，从而导致汇集线路发生故障。海底电缆汇集线路的故障类型主要为永久性单相接地故障。海底电缆故障环境恶劣，故障可能造成通信系统损坏，导致差动保护失效。
在海上风电场汇集线路上发生永久性单相接地故障时，正序网络、负序网络与零序网络串联，由于正序网络、负序网络中风机侧和柔直侧电流均由换流器提供，则会表现出幅值受限、相位受控特性。而零序网络中的电流由正序网络和负序网络提供，因此零序电流也将表现出类似于正序电流和负序电流的幅值受限、相位受控特性。此外，作为汇集线路的海底电缆所处环境复杂，过渡电阻的大小和性质也不容忽略。
距离保护是反映故障点至保护安装处的距离，并根据距离的远近确定动作时间的一种保护方式。相关技术中的传统距离保护方法可以通过阻抗继电器的输入电压和输入电流，计算测量阻抗，测量阻抗可以反应故障点至保护安装点之间的距离，再可以根据该距离的远近确定动作时间，从而实现保护。虽然传统距离保护方法在线路发生单相金属性接地短路故障时，可以正确反映短路故障点至保护安装处的测量阻抗，但是在线路发生单相经过渡电阻接地故障时，受到过渡电阻和零序电流幅值受限、相位受控特性的影响，使得利用该方法计算得到的测量阻抗与实际值相比相差较大，短路故障点定位准确度有进一步的提升空间，从而导致该距离保护无法正确动作。
因此，亟需一种能够准确定位故障点位置的方法。
发明内容
针对上述情况，本申请实施例提供了一种风电场线路故障点的定位方法、装置及电子设备，旨在解决现有技术中故障点定位准确度较差的问题。
第一方面，本申请实施例提供了一种风电场线路故障点的定位方法，所述方法包括：
获取目标线路上故障点的故障类型；
若所述故障类型为单相接地故障，则根据柔直侧保护安装点的负序电流数据和零序电流数据，确定风机侧零序电流数据；
对所述风机侧零序电流数据、所述目标线路的零序阻抗数据、风机侧变压器零序阻抗数据、所述柔直侧保护安装点的零序和负序电流数据、柔直侧变压器零序阻抗数据、相连线路的等效零序阻抗数据，进行逻辑运算，得到所述故障点的位置数据。
第二方面，本申请实施例还提供了一种风电场线路故障点的定位装置，所述装置包括：
故障类型获取单元，用于获取目标线路上故障点的故障类型；
风机侧零序电流确定单元，用于若所述故障类型为单相接地故障，则根据柔直侧保护安装点的负序电流数据和零序电流数据，确定风机侧零序电流数据；
故障位置确定单元，用于对所述风机侧零序电流数据、所述目标线路的零序阻抗数据、风机侧变压器零序阻抗数据、所述柔直侧保护安装点的零序和负序电流数据、柔直侧变压器零序阻抗数据、相连线路的等效零序阻抗数据，进行逻辑运算，得到所述故障点的位置数据。
第三方面，本申请实施例还提供了一种电子设备，包括：处理器；以及被安排成存储计算机可执行指令的存储器，可执行指令在被执行时使处理器执行上述风电场线路故障点的定位方法的步骤。
第四方面，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储一个或多个程序，一个或多个程序当被包括多个应用程序的电子设备执行时，使得电子设备执行上述风电场线路故障点的定位方法的步骤。
本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
本申请实施例提供的风电场线路故障点的定位方法，通过一种新型的距离保护方案，根据柔直侧保护安装点的负序电流数据和零序电流数据，确定风机侧零序电流数据，然后，对风机侧零序电流数据、目标线路的零序阻抗数据、风机侧变压器零序阻抗数据、所述柔直侧保护安装点的零序和负序电流数据、柔直侧变压器零序阻抗数据、相连线路的等效零序阻抗数据进行逻辑运算，得到故障点的位置数据。可以看到，本申请利用零序电流幅值受限、相位受控的机理，在不借助通信的情况下，利用柔直侧保护安装点的零序和负序电流数据，求取风机侧零序电流数据，进而求取故障点的位置，排除了电流特性对距离保护的影响；同时，在求取故障点的位置数据时，不涉及过渡电阻，因此可以从原理上排除过渡电阻大小和性质对距离保护的影响，从而可以得到更加准确的故障点位置，达到可靠检测海上风电场汇集线路单相接地故障的目的。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本申请提供的一个实施例的电力传输系统的结构示意图；
图2示出了根据本申请提供的一个实施例的风电场线路故障点的定位方法的流程示意图；
图3示出了根据本申请提供的一个实施例的经不同过渡电阻发生区内单相接地故障时的保护动作结果的示意图；
图4示出了根据本申请提供的一个实施例的发生区外单相接地故障时的保护动作结果的示意图；
图5示出了根据本申请提供的另一个实施例的风电场故障点的定位方法的流程示意图；
图6示出了根据本申请提供的一个实施例的风电场故障点的定位装置的结构示意图；
图7示出了本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。
为了方便理解本申请实施例提供的风电场线路故障点的定位方法、装置及电子设备，首先说明一下其应用场景。
图1示出了根据本申请提供的一个实施例的电力传输系统的结构示意图。参见图1所示，海上风电场1、海上风电场2和海上风电场3中的风电机组分别经场内35kV的集电系统，接入220kV的海上升压站，即风机侧变压器，而后通过220kV的汇集线路接入370kV的柔直侧变压器和海上柔直换流站，经柔性直流输电线路和后续换流器接入受端电网。其中，f1、f2、f3、f4为4个故障点，M为保护安装点。在此场景中，船舶抛锚、地震等人为或自然活动可能造成海底电缆外被层及钢铠的损伤，从而导致汇集线路发生故障。海底电缆汇集线路的故障类型主要为永久性单相接地故障。海底电缆故障环境恶劣，故障可能造成通信系统损坏，导致差动保护失效。
在海上风电场汇集线路上发生永久性单相接地故障时，正序网络、负序网络与零序网络串联，由于正序网络、负序网络中风机侧和柔直侧电流均由换流器提供，则会表现出幅值受限、相位受控特性。而零序网络中的电流由正序网络和负序网络提供，因此零序电流也将表现出类似于正序电流和负序电流的幅值受限、相位受控特性。此外，作为汇集线路的海底电缆所处环境复杂，过渡电阻的大小和性质也不容忽略。
距离保护是反映故障点至保护安装处的距离，并根据距离的远近确定动作时间的一种保护方式。传统距离保护方法可以通过阻抗继电器的输入电压和输入电流，计算测量阻抗，测量阻抗可以反应故障点至保护安装点之间的距离，再可以根据该距离的远近确定动作时间，从而实现保护。
传统距离保护方法是通过阻抗继电器的输入电压和输入电流，计算测量阻抗，测量阻抗可以反应故障点至保护安装点之间的距离，再可以根据该距离的远近确定动作时间。具体的，适用于单相接地故障的阻抗继电器采用具有零序电流补偿的0°接线方式，即阻抗继电器的输入电压为输入电流为/>其中/>为A、B、C相，I0为零序电流，K0＝(Z0-Z1)/Z1为零序补偿系数，Z0为线路零序阻抗，Z1为线路正序阻抗。若汇集线路上f1点发生A相金属性接地短路故障，此时安装保护点M处的A相阻抗继电器输入电压为UMMC-A，输入电流为/>其中，MMC代表柔性直流换流站侧电气量；故障点f1点电压Uf1A＝0，零序电流/>因此，保护M处的A相阻抗继电器输入电压为其中ZL为汇集线路阻抗，α为短路故障点f1点至安装保护点M处的距离与汇集线路全长的比值，表征故障位置。从而可以得到测量阻抗/>可以正确反应短路故障点至保护安装处的实际阻抗和距离。
虽然此距离保护在发生单相金属性接地短路故障时，可以正确反映短路故障点至保护安装处的测量阻抗，但是在发生单相经过渡电阻接地故障时，受到过渡电阻和零序电流幅值受限、相位受控特性的影响，使得利用该现有技术计算得到的测量阻抗与实际值相差较大，短路故障点定位准确度有进一步的提升空间，从而导致该距离保护无法正确动作。
具体的，设汇集线路上f1点发生A相经过渡电阻Rg接地短路故障，此时保护M处的A相阻抗继电器输入电压为其中，IAF为故障点f1点A相短路电流，Wind代表风电机组侧电气量。此时，测量阻抗为不能正确反应短路故障点f1至保护安装点M处的实际阻抗和距离，导致传统距离保护方法无法正确动作。
基于此，本发明提出了一种风电场线路故障点的定位方法，通过一种新型的距离保护方案，利用零序电流幅值受限、相位受控的机理，在不借助通信的情况下，利用柔直侧保护安装点的零序和负序电流数据，求取风机侧零序电流数据，进而求取故障点的位置，排除了电流特性对距离保护的影响；同时，在求取故障点的位置数据时，不涉及过渡电阻，因此可以从原理上排除过渡电阻大小和性质对距离保护的影响，从而可以得到更加准确的故障点位置，达到可靠检测海上风电场汇集线路单相接地故障的目的。下面通过具体的实施例对本申请进行详细的描述。
图2示出了根据本申请提供的一个实施例的风电场线路故障点的定位方法的流程示意图，从图2可以看出，本申请至少包括步骤S201～步骤S203：
步骤S201：获取目标线路上故障点的故障类型。
在本步骤中，目标线路为图1中的汇集线路。故障点可以为f1、f2、f3、f4中的任意一点。故障类型包括但不限于故障类型包括：单相接地故障、两相相间短路故障、两相相间接地短路故障、三相短路故障等，对此，本申请不作限定。
在本申请的一些实施例中，故障类型是根据下述方法确定的：采样获取柔直侧保护安装点的电压数据和电流数据；若电压数据中存在至少一相相电压小于故障预设值，则将故障判断结果确定为存在故障；若故障判断结果为存在故障，则判断保护安装点是否存在任一目标相的相电压小于预设电压值，且除所述目标相以外的其余两相的相电压大于预设电压值，得到单相故障判断结果；若单相故障判断结果为存在，则将故障类型确定为单相接地故障。
在实际应用场景中，线路正常运行时，柔直侧安装保护处的任意相电压大小均处于0.9p.u.～1.1p.u.，当电压跌落，任意相电压低于0.9p.u.时，则表明线路存在故障点。
在本实施例中，可以先采样获取柔直侧保护安装点的电压数据和电流数据。比如，可以分别利用电压互感器和电流互感器对保护安装点的电气量进行实时采样，得到一个采样点对应的电压数据和电流数据，其中，电压数据中的各相电压为对应的正序电压、负序电压和零序电压的和，电流数据中的各相电流为对应的正序电流、负序电流和零序电流的和。这里，采样频率可以为10kHz，对此，本申请不作限定。
若电压数据中存在至少一相相电压小于故障预设值，则将故障判断结果确定为存在故障。比如，在一些实施例中，若设故障预设值为0.9p.u.，电压数据中的A相电压值为0.8p.u.，B相电压值为1.0p.u.，C相电压值为0.9p.u.，A相电压值小于0.9p.u.，则故障判断结果确定为存在故障。再比如，电压数据中的A相电压值为0.8p.u.，B相电压值为0.7p.u.，C相电压值为0.9p.u.，A相电压值和B相电压值均小于0.9p.u.，则故障判断结果确定为存在故障。再比如，电压数据中的A相电压值为0.8p.u.，B相电压值为0.7p.u.，C相电压值为0.8p.u.，A相电压值、B相电压值和C相电压值均小于0.9p.u.，则故障判断结果确定为存在故障。在另一些实施例中，若电压数据中三相相电压的值均大于或等于故障预设值，则将故障判断结果确定为不存在故障。其中，故障预设值可根据实际需要设置，对此，本申请不做限定。
如前文所述，故障类型包括单相接地故障、两相相间短路故障、两相相间接地短路故障、三相短路故障等，当故障发生时，不同的故障类型对应不同的表现形式，比如，针对单相接地故障，当线路发生A相接地故障时，A相短路，则A相电压小于额定电压的80％，且B、C两相的相电压大于额定电压的80％。
因此，在本实施例中，若故障判断结果为存在故障，则可以判断保护安装点是否存在任一目标相的相电压小于预设电压值，且除目标相以外的其余两相的相电压大于预设电压值，得到单相故障判断结果；若单相故障判断结果为存在，则将故障类型确定为单相接地故障。比如，在一些实施例中，设预设电压值为0.8p.u.，A相电压为0.2p.u.，B、C两相电压为1.1p.u.，则可以判断故障类型确定为单相接地故障。
步骤S202：若故障类型为单相接地故障，则根据柔直侧保护安装点的零序和负序电流数据，确定风机侧零序电流数据。
在本步骤中，若故障类型为单相接地故障，比如，故障点发生A相接地故障，则可以根据柔直侧保护安装点的A相负序电流数据和A相零序电流数据，确定风机侧零序电流数据。具体的，可以根据下述公式(1)确定风机侧零序电流数据：
IWind-A 0＝IMMC-A --IMMC-A 0式(1)；
其中，IMMC-A -为A相负序电流数据，IMMC-A 0为A相零序电流数据。比如，A相负序电流数据为3，A相零序电流数据为1，则风机侧零序电流数据为2。
步骤S203：对风机侧零序电流数据、目标线路的零序阻抗数据、风机侧变压器零序阻抗数据、所述柔直侧保护安装点的零序和负序电流数据、柔直侧变压器零序阻抗数据、相连线路的等效零序阻抗数据，进行逻辑运算，得到故障点的位置数据。
在本步骤中，目标线路的零序阻抗数据可以通过查询目标线路的型号得到；风机侧变压器零序阻抗数据和柔直侧变压器零序阻抗数据可以根据出厂时变压器的短路试验和空载试验得到的参数推算出；相连线路的等效零序阻抗数据可以根据电路结构推算出。故障点的位置数据为故障点至柔直侧安装保护点的距离与目标线路全长的比值。
在本申请的一些实施例中，在上述方法中，对风机侧零序电流数据、目标线路的零序阻抗数据、风机侧变压器零序阻抗数据、所述柔直侧保护安装点的零序和负序电流数据、柔直侧变压器零序阻抗数据、相连线路的等效零序阻抗数据，进行逻辑运算，得到故障点的位置数据，包括：确定目标线路的零序阻抗数据和风机侧变压器零序阻抗数据的和，与风机侧零序电流数据的乘积，得到第一中间数据；确定柔直侧变压器零序阻抗数据和相连线路的等效零序阻抗数据的并联阻抗数据，与柔直侧保护安装点的零序电流数据的乘积，得到第二中间数据；确定目标线路的零序阻抗数据和柔直侧保护安装点的负序电流数据的乘积，得到第三中间数据；确定第一中间数据与第二中间数据的差值，与第三中间数据的比值，得到故障点的位置数据。
在本实施例中，可以先将目标线路的零序阻抗数据和风机侧变压器零序阻抗数据相加，得到和值，将该和值与风机侧零序电流数据相乘，得到第一中间数据；再求取柔直侧变压器零序阻抗数据和相连线路的等效零序阻抗数据的并联阻抗数据，将该并联阻抗数据与柔直侧保护安装点的零序电流数据相乘，得到第二中间数据；再将目标线路的零序阻抗数据和柔直侧保护安装点的负序电流数据相乘，得到第三中间数据；最后，用第一中间数据减去第二中间数据，得到差值，可以将该差值与第三中间数据的比值，作为故障点的位置数据。具体的，以A相接地故障为例，可以根据下述公式(2)确定故障点的位置数据：
其中，IWind-A 0为风机侧零序电流数据，ZL 0为目标线路的零序阻抗数据，ZWind-T 0为风机侧变压器零序阻抗数据，IMMC-A 0为A相零序电流数据，ZMMC-T 0为柔直侧变压器零序阻抗数据，ZWind-EQ 0为相连线路的等效零序阻抗数据，IMMC-A -为A相负序电流数据。
比如，IWind-A 0为1，ZL 0为2，ZWind-T 0为2，IMMC-A 0为1，
ZMMC-T 0//ZWind-EQ 0为1，IMMC-A -为2，则根据，上述公式(2)可得到故障点的位置数据为0.75，即故障点至柔直侧安装保护点的距离与目标线路全长的比值为0.75。
从上述实施例可以看出，计算故障点位置数据的过程不涉及柔直侧正序电流和风机侧正序电流，因此从原理上不受其特性的影响，从而可以适应不同国家各地区的风电场无功支撑策略，适用范围广。
从图2所示的方法可以看出，本申请实施例提供的风电场线路故障点的定位方法，通过一种新型的距离保护方案，根据柔直侧保护安装点的零序和负序电流数据，确定风机侧零序电流数据，然后，对风机侧零序电流数据、目标线路的零序阻抗数据、风机侧变压器零序阻抗数据、所述柔直侧保护安装点的零序和负序电流数据、柔直侧变压器零序阻抗数据、相连线路的等效零序阻抗数据进行逻辑运算，得到故障点的位置数据。可以看到，本申请利用零序电流幅值受限、相位受控的机理，在不借助通信的情况下，利用柔直侧保护安装点的零序和负序电流数据，求取风机侧零序电流数据，进而求取故障点的位置，排除了电流特性对距离保护的影响；同时，在求取故障点的位置数据时，不涉及过渡电阻，因此可以从原理上排除过渡电阻大小和性质对距离保护的影响，从而可以得到更加准确的故障点位置，达到可靠检测海上风电场汇集线路单相接地故障的目的。
在本申请的一些实施例中，上述方法还包括：确定预设数目个连续采样点对应的位置数据；确定各位置数据的倒数，得到预设数目个待判断数据；分别判断各待判断数据、与预设的第一范围和第二范围之间的大小关系，确定故障范围判断结果；基于故障范围判断结果、以及各相邻采样点对应的位置数据间的差值，生成保护指令。
在实际应用场景中，目标线路可能会因为某些因素，比如大风，使得两路电线搭在一起，从而导致目标线路表现出瞬时性故障，针对瞬时性故障，线路设置有重合闸，在发生故障跳闸后，可自行恢复。
因此，为了确保在故障点发生永久性故障时，才发生保护动作，在本实施例中，可以对保护安装点进行连续采样，得到多组电压数据和电流数据，并根据上述步骤S201～步骤S203的方法，得到多个位置数据，若多个连续的位置数据相差不大，则可以判断故障点为永久性故障点，进而可以确保在故障点发生永久性故障时，才发生保护动作。
在本实施例中可以确定预设数目个连续采样点对应的位置数据，并求取各位置数据的倒数，得到预设数目个待判断数据。比如，若设预设数目为6，对保护安装点的电压数据和电流数据进行实时采样，得到6组电压数据和电流数据，再根据上述步骤S201～S203，得到对应的6个位置数据：1、0.5、0.8、1、1和0.4，求取各位置数据的倒数，得到6个待判断数据：1、2、1.25、1、1和2.5。
然后，可以分别判断各待判断数据、与预设的第一范围和第二范围之间的大小关系，确定故障范围判断结果。其中，预设的第一范围和第二范围可以根据距离保护的保护范围确定，比如，在电力系统中，区内故障Ⅰ段保护的保护范围可以设定为目标线路全长的80％，区内故障Ⅱ段保护的保护范围可以设定为目标线路全长的120％，则对80％求取倒数，可以得到第一范围为1.25，对120％求取倒数，可以得到第二范围0.833。
在本申请的一些实施例中，在上述方法中，分别判断各待判断数据、与预设的第一范围和第二范围之间的大小关系，确定故障范围判断结果，包括：若各待判断数据均大于或等于第一范围，则将故障范围判断结果确定为故障点处于第一区内范围；若各待判断数据均大于或等于第二范围，则将故障范围判断结果确定为故障点处于第二区内范围；若各待判断数据均小于第二范围，则将故障范围判断结果确定为故障点处于区外范围。
在本实施例中，若各待判断数据均大于或等于第一范围，则将故障范围判断结果确定为故障点处于第一区内范围。比如，待判断数据为：1.5、1.51、1.52、1.49、1.48，均大于第一范围1.25，则可以判断该故障点处于第一区内范围。再比如，待判断数据为：1.25、1.26、1.27、1.25、1.25，均大于或等于第一范围1.25，则可以判断该故障点处于第一区内范围。
若各待判断数据均大于或等于第二范围，则将故障范围判断结果确定为故障点处于第二区内范围。比如，待判断数据为：0.85、0.86、0.85、0.87、0.85，均大于第一范围0.833，则可以判断该故障点处于第二区内范围。再比如，待判断数据为：0.833、0.834、0.85、0.84、0.845，均大于或等于第一范围0.833，则可以判断该故障点处于第二区内范围。
若各待判断数据均小于第二范围，则将故障范围判断结果确定为故障点处于区外范围。比如，在一些实施例中，待判断数据为：0、0.1、0.1、0.2、0，均小于第一范围0.833，则可以判断该故障点处于区外范围。
最后，可以基于故障范围判断结果、以及各相邻采样点对应的位置数据间的差值，生成保护指令。在本申请的一些实施例中，在上述方法中，基于故障范围判断结果、以及各相邻采样点对应的位置数据间的差值，生成保护指令，包括：若故障范围判断结果为故障点处于第一区内范围，则判断各相邻采样点对应的位置数据的差值，是否均小于或等于预设差值，得到故障永久性判断结果；若故障永久性判断结果为故障点为永久性故障，则生成第一范围保护指令。
在实施例中，在故障范围判断结果为故障点处于第一区内范围的条件下，可以判断各相邻采样点对应的位置数据的差值，是否均小于或等于预设差值，若各相邻采样点对应的位置数据的差值均小于或等于预设差值，则可以判断故障点发生了永久性故障，可以生成第一范围保护指令。
比如，在一些实施例中，如设预设差值为0.1p.u.，各相邻采样点对应的位置数据分别为：0.6、0.65、0.6、0.64、0.6，各相邻采样点对应的位置数据的差值分别为：0.05、0.05、0.04、0.04，均小于0.1p.u.，则可以判断故障点发生了永久性故障，可以生成第一范围保护指令，比如，第一范围保护指令可以为向断路器发送跳闸信号。
在本申请的另一些实施例中，在上述方法中，基于故障范围判断结果、以及各相邻采样点对应的位置数据间的差值，生成保护指令，包括：若故障范围判断结果为故障点处于第二区内范围，则判断各相邻采样点对应的位置数据的差值，是否均小于或等于所述预设差值，得到故障永久性判断结果；若故障永久性判断结果为故障点为永久性故障，则生成第二范围保护指令。
在本实施例中，在故障范围判断结果为故障点处于第二区内范围的前提下，可以判断各相邻采样点对应的位置数据的差值，是否均小于或等于预设差值，若各相邻采样点对应的位置数据的差值均小于或等于预设差值，则可以判断故障点发生了永久性故障，可以生成第二范围保护指令。
比如，在一些实施例中，如设预设差值为0.1p.u.，各相邻采样点对应的位置数据分别为：1.10、1.20、1.15、1.15、1.20，各相邻采样点对应的位置数据的差值分别为：0.1、0.05、0、0.05，均小于或等于0.1p.u.，则可以判断故障点发生了永久性故障，可以生成第二范围保护指令，比如，第一范围保护指令可以为延迟0.1s后，向断路器发送跳闸信号。
在本申请的又一些实施例中，在上述方法中，基于故障范围判断结果、以及各相邻采样点对应的位置数据间的差值，生成保护指令，包括：若故障范围判断结果为故障点处于区外范围，则生成第三范围保护指令。
在本实施例中，若故障范围判断结果为故障点处于区外范围，则生成第三范围保护指令，比如，保护不动作。
在本申请的另一些实施例中，还可以根据故障范围判断结果、和各相邻采样点对应的位置数据对应的变化率，生成保护指令。比如，若故障范围判断结果为故障点处于第一区内范围，且各相邻采样点对应的位置数据的变化率均小于0.01p.u./ms，则可以生成第一范围保护指令，向断路器发送跳闸信号。再比如，若故障范围判断结果为故障点处于第二区内范围，且各相邻采样点对应的位置数据的变化率均小于0.01p.u./ms，则可以生成第二范围保护指令，延迟0.5s，向断路器发送跳闸信号。
图3示出了根据本申请提供的一个实施例的经不同过渡电阻发生区内单相接地故障时的保护动作结果的示意图。如图3所示，图(a)为目标线路经12.1Ω的过渡电阻发生区内单相接地故障的保护动作结果图，图(b)为目标线路经121Ω的过渡电阻发生区内单相接地故障的保护动作结果图，图(c)为目标线路经242Ω的过渡电阻发生区内单相接地故障的保护动作结果图，其中，β为1/α，βset Ⅰ为第一范围，βset Ⅱ为第二范围，tⅠ为第一范围保护指令启动时间，tⅡ为第二范围保护指令启动时间。由图3可知，经不同大小过渡电阻发生区内故障时，本实施例提供的保护方法能够在30ms内识别故障，即保护指令启动时间都小于30ms，具有较强的抗过渡电阻能力，且故障后150ms时，α可以正确反应故障位置，β能够选择保护I段动作和保护II段延时动作。这进一步验证了本实施例技术方案计算得出的故障点位置的准确性。
图4示出了根据本申请提供的一个实施例的发生区外单相接地故障时的保护动作结果的示意图。由图4可知，经不同大小过渡电阻发生区外故障时，本实施例技术方案所提保护能够可靠不动作，进一步验证了技术方案中公式(2)的可靠性。
下表1为非纯阻性过渡电阻情况下本申请实施例的技术方案的保护动作结果，由表1可知，过渡电阻呈现一定的电感性或电容性时，本申请实施例提供的保护方案依然能够正确动作，且在故障后150ms时的α前能够正确反映故障位置，表明本申请实施例提供的保护方案受过渡电阻性质影响较小。
表1
下表2为风电机组提供无功支撑时本申请实施例的技术方案的保护动作结果，由表2可知，当风电机组在故障期间提供无功支撑时，本申请实施例的技术方案能够在30ms内动作，且故障后150ms内的α能够正确反映故障位置，表明本申请的保护方案对不同的风电机组无功支撑策略具有较好的适应性(假设无功支撑策略为风电机组在电网不对称故障期间注入的容性无功电流Ic满足Ic≥1.5×(0.9-UT)IN，(0.2≤UT≤0.9)，UT为风电机组并网点线电压标幺值，IN为风电机组额定电流)。
表2
下表3为线路50％处故障时本申请所提保护与现有距离保护对比，由表3可知，当线路发生单相金属性接地时，两种保护均能正确动作和反映实际故障位置。然而，随着过渡电阻的增加，传统距离保护对故障位置的计算误差增大，无法正确动作，而本申请所提保护对故障位置的计算准确，仍能够正确动作。
表3
图5示出了根据本申请提供的另一个实施例的风电场故障点的定位方法的流程示意图，由图5可知，本实施例的风电场故障点的定位方法包括以下步骤S501～步骤S517：
步骤S501：采样获取柔直侧保护安装点的电压数据和电流数据。
步骤S502：判断电压数据中是否存在至少一相相电压小于0.9p.u.，若是，则转步骤S503。
步骤S503：判断保护安装点是否存在任一目标相的相电压小于0.8p.u.，且除目标相以外的其余两相的相电压大于0.8p.u.，若是，则转步骤S504。
步骤S504：根据柔直侧保护安装点的零序和负序电流数据，确定风机侧零序电流数据。
步骤S505：确定目标线路的零序阻抗数据和风机侧变压器零序阻抗数据的和，与风机侧零序电流数据的乘积，得到第一中间数据。
步骤S506：确定柔直侧变压器零序阻抗数据和相连线路的等效零序阻抗数据的并联阻抗数据，与柔直侧保护安装点的零序电流数据的乘积，得到第二中间数据。
步骤S507：确定目标线路的零序阻抗数据和柔直侧保护安装点的负序电流数据的乘积，得到第三中间数据。
步骤S508：确定第一中间数据与第二中间数据的差值，与第三中间数据的比值，得到故障点的位置数据。
步骤S509：判断位置数据的个数是否大于或等于5，若是，则转步骤S510；若否，则转步骤S501。
步骤S510：确定各位置数据的倒数，得到多个待判断数据。
步骤S511：判断各待判断数据是否均大于或等于1.25，若是，则转步骤S512；若否，则转步骤S514。
步骤S512：判断各相邻采样点对应的位置数据的差值，是否均小于或等于0.1p.u.，若是，则转步骤S513。
步骤S513：生成第一范围保护指令。
步骤S514：判断各待判断数据是否均大于或等于0.83，若是，则转步骤S515；若否，则转步骤S517。
步骤S515：判断各相邻采样点对应的位置数据的差值，是否均小于或等于0.1p.u.，若是，则转步骤S516。
步骤S516：生成第二范围保护指令。
步骤S517：生成第三范围保护指令。
图6示出了根据本申请提供的一个实施例的风电场故障点的定位装置的结构示意图，由图6可知，所述风电场故障点的定位装置600包括：
故障类型获取单元601，用于获取目标线路上故障点的故障类型。
风机侧零序电流确定单元602，用于若所述故障类型为单相接地故障，则根据柔直侧保护安装点的零序和负序电流数据，确定风机侧零序电流数据。
故障位置确定单元603，用于对所述风机侧零序电流数据、所述目标线路的零序阻抗数据、风机侧变压器零序阻抗数据、所述柔直侧保护安装点的零序和负序电流数据、柔直侧变压器零序阻抗数据、相连线路的等效零序阻抗数据，进行逻辑运算，得到所述故障点的位置数据。
在本申请的一些实施例中，上述装置还包括类型确定单元，用于采样获取所述柔直侧保护安装点的电压数据和电流数据；若所述电压数据中存在至少一相相电压小于故障预设值，则将故障判断结果确定为存在故障；若所述故障判断结果为存在故障，则判断所述保护安装点是否存在任一目标相的相电压小于预设电压值，且除所述目标相以外的其余两相的相电压大于所述预设电压值，得到单相故障判断结果；若所述单相故障判断结果为存在，则将所述故障类型确定为单相接地故障。
在本申请的一些实施例中，在上述装置中，所述故障位置确定单元603，用于确定所述目标线路的零序阻抗数据和所述风机侧变压器零序阻抗数据的和，与所述风机侧零序电流数据的乘积，得到第一中间数据；确定所述柔直侧变压器零序阻抗数据和所述相连线路的等效零序阻抗数据的并联阻抗数据，与所述柔直侧保护安装点的零序电流数据的乘积，得到第二中间数据；确定所述目标线路的零序阻抗数据和所述柔直侧保护安装点的负序电流数据的乘积，得到第三中间数据；确定所述第一中间数据与所述第二中间数据的差值，与所述第三中间数据的比值，得到所述故障点的位置数据。
在本申请的一些实施例中，上述装置还包括指令生成单元，所述指令生成单元用于确定预设数目个连续采样点对应的位置数据；确定各所述位置数据的倒数，得到预设数目个待判断数据；分别判断各所述待判断数据、与预设的第一范围和第二范围之间的大小关系，确定故障范围判断结果；基于所述故障范围判断结果、以及各相邻采样点对应的位置数据间的差值，生成保护指令。
在本申请的一些实施例中，在上述装置中，所述指令生成单元，用于若各所述待判断数据均大于或等于所述第一范围，则将所述故障范围判断结果确定为所述故障点处于第一区内范围；若各所述待判断数据均大于或等于所述第二范围，则将所述故障范围判断结果确定为所述故障点处于第二区内范围；若各所述待判断数据均小于所述第二范围，则将所述故障范围判断结果确定为所述故障点处于区外范围。
在本申请的一些实施例中，在上述装置中，所述指令生成单元，用于若所述故障范围判断结果为所述故障点处于第一区内范围，则判断各相邻采样点对应的位置数据的差值，是否均小于或等于预设差值，得到故障永久性判断结果；若所述故障永久性判断结果为所述故障点为永久性故障，则生成第一范围保护指令。
在本申请的一些实施例中，在上述装置中，所述指令生成单元，用于若所述故障范围判断结果为所述故障点处于第二区内范围，则判断各相邻采样点对应的位置数据的差值，是否均小于或等于所述预设差值，得到故障永久性判断结果；若所述故障永久性判断结果为所述故障点为永久性故障，则生成第二范围保护指令。
在本申请的一些实施例中，在上述装置中，所述指令生成单元，用于若所述故障范围判断结果为所述故障点处于区外范围，则生成第三范围保护指令。
需要说明的是，上述任一的风电场故障点的定位装置可一一对应实现前述的风电场故障点的定位方法，这里不再赘述。
图7示出了本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。如图7所示，在硬件层面，该电子设备包括处理器，可选地还包括内部总线、网络接口、存储器。其中，存储器可能包含内存，例如高速随机存取存储器(Random-Access Memory，RAM)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少1个磁盘存储器等。当然，该电子设备还可能包括其他业务所需要的硬件。
处理器、网络接口和存储器可以通过内部总线相互连接，该内部总线可以是ISA(Industry Standard Architecture，工业标准体系结构)总线、PCI(PeripheralComponent Interconnect，外设部件互连标准)总线或EISA(Extended Industry StandardArchitecture，扩展工业标准结构)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图7中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
存储器，用于存放程序。具体地，程序可以包括程序代码，程序代码包括计算机操作指令。存储器可以包括内存和非易失性存储器，并向处理器提供指令和数据。
处理器从非易失性存储器中读取对应的计算机程序到内存中然后运行，在逻辑层面上形成风电场故障点的定位装置。处理器，执行存储器所存放的程序，并具体用于执行前述方法。
处理器可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
该电子设备可执行本申请多个实施例提供的风电场故障点的定位方法，并实现成风电场故障点的定位装置在图6所示实施例的功能，本申请实施例在此不再赘述。
本申请实施例还提出了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储一个或多个程序，该一个或多个程序包括指令，该指令当被包括多个应用程序的电子设备执行时，能够使该电子设备执行本申请多个实施例提供的风电场故障点的定位方法。
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。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的同一要素。
本领域技术人员应明白，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。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种风电场线路故障点的定位方法，其特征在于，所述方法包括：
获取目标线路上故障点的故障类型；
若所述故障类型为单相接地故障，则根据柔直侧保护安装点的零序和负序电流数据，确定风机侧零序电流数据；
对所述风机侧零序电流数据、所述目标线路的零序阻抗数据、风机侧变压器零序阻抗数据、所述柔直侧保护安装点的零序和负序电流数据、柔直侧变压器零序阻抗数据、相连线路的等效零序阻抗数据，进行逻辑运算，得到所述故障点的位置数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述故障类型是根据下述方法确定的：
采样获取所述柔直侧保护安装点的电压数据和电流数据；
若所述电压数据中存在至少一相相电压小于故障预设值，则将故障判断结果确定为存在故障；
若所述故障判断结果为存在故障，则判断所述保护安装点是否存在任一目标相的相电压小于预设电压值，且除所述目标相以外的其余两相的相电压大于所述预设电压值，得到单相故障判断结果；
若所述单相故障判断结果为存在，则将所述故障类型确定为单相接地故障。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述风机侧零序电流数据、所述目标线路的零序阻抗数据、风机侧变压器零序阻抗数据、所述柔直侧保护安装点的零序和负序电流数据、柔直侧变压器零序阻抗数据、相连线路的等效零序阻抗数据，进行逻辑运算，得到所述故障点的位置数据，包括：
确定所述目标线路的零序阻抗数据和所述风机侧变压器零序阻抗数据的和，与所述风机侧零序电流数据的乘积，得到第一中间数据；
确定所述柔直侧变压器零序阻抗数据和所述相连线路的等效零序阻抗数据的并联阻抗数据，与所述柔直侧保护安装点的零序电流数据的乘积，得到第二中间数据；
确定所述目标线路的零序阻抗数据和所述柔直侧保护安装点的负序电流数据的乘积，得到第三中间数据；
确定所述第一中间数据与所述第二中间数据的差值，与所述第三中间数据的比值，得到所述故障点的位置数据。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
确定预设数目个连续采样点对应的位置数据；
确定各所述位置数据的倒数，得到预设数目个待判断数据；
分别判断各所述待判断数据、与预设的第一范围和第二范围之间的大小关系，确定故障范围判断结果；
基于所述故障范围判断结果、以及各相邻采样点对应的位置数据间的差值，生成保护指令。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述分别判断各所述待判断数据、与预设的第一范围和第二范围之间的大小关系，确定故障范围判断结果，包括：
若各所述待判断数据均大于或等于所述第一范围，则将所述故障范围判断结果确定为所述故障点处于第一区内范围；
若各所述待判断数据均大于或等于所述第二范围，则将所述故障范围判断结果确定为所述故障点处于第二区内范围；
若各所述待判断数据均小于所述第二范围，则将所述故障范围判断结果确定为所述故障点处于区外范围。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述故障范围判断结果、以及各相邻采样点对应的位置数据间的差值，生成保护指令，包括：
若所述故障范围判断结果为所述故障点处于第一区内范围，则判断各相邻采样点对应的位置数据的差值，是否均小于或等于预设差值，得到故障永久性判断结果；
若所述故障永久性判断结果为所述故障点为永久性故障，则生成第一范围保护指令。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述故障范围判断结果、以及各相邻采样点对应的位置数据间的差值，生成保护指令，包括：
若所述故障范围判断结果为所述故障点处于第二区内范围，则判断各相邻采样点对应的位置数据的差值，是否均小于或等于所述预设差值，得到故障永久性判断结果；
若所述故障永久性判断结果为所述故障点为永久性故障，则生成第二范围保护指令。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述故障范围判断结果、以及各相邻采样点对应的位置数据间的差值，生成保护指令，包括：
若所述故障范围判断结果为所述故障点处于区外范围，则生成第三范围保护指令。
9.一种风电场线路故障点的定位装置，其特征在于，所述装置包括：
故障类型获取单元，用于获取目标线路上故障点的故障类型；
风机侧零序电流确定单元，用于若所述故障类型为单相接地故障，则根据柔直侧保护安装点的零序和负序电流数据，确定风机侧零序电流数据；
故障位置确定单元，用于对所述风机侧零序电流数据、所述目标线路的零序阻抗数据、风机侧变压器零序阻抗数据、所述柔直侧保护安装点的零序和负序电流数据、柔直侧变压器零序阻抗数据、相连线路的等效零序阻抗数据，进行逻辑运算，得到所述故障点的位置数据。
10.一种电子设备，包括：
处理器；以及
被安排成存储计算机可执行指令的存储器，所述可执行指令在被执行时使所述处理器执行如权利要求1～8任一所述的风电场线路故障点的定位方法的步骤。
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