CN117410947B - 一种用于新能源场站并网线路的差动保护方法 - Google Patents

一种用于新能源场站并网线路的差动保护方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于新能源场站并网线路的差动保护方法，包括：获取待保护并网线路的第一输入端的电气量信息、第二输入端的电气量信息；分别对第一输入端的电气量信息和第二输入端的电气量信息进行处理，得到第一输入端的电气量的突变信息和第二输入端的电气量的突变信息；根据第一输入端的电气量信息、第二输入端的电气量信息、第一输入端的电气量的突变信息和第二输入端的电气量的突变信息，得到第一动作能量信息和第二动作能量信息；响应于第一动作能量信息和第二动作能量信息满足预设条件，对待保护并网线路执行差动保护操作。

Description

一种用于新能源场站并网线路的差动保护方法
技术领域
本发明涉及电力系统继电保护技术领域，具体地涉及一种用于新能源场站并网线路的差动保护方法。
背景技术
在双碳战略和新型电力系统加速构建背景下，大型城市电网正在发生颠覆性的改变。电源结构由以传统火电为主的结构，变为以新能源为主的结构。
新能源占比的持续提升，深刻地改变了电力系统的运行特性。在相关技术中对于线路上的差动保护一般是基于电流的差动保护，但是新能源发电系统不具备类似常规电源的动态无功支撑能力，电流差动保护存在耐过渡电阻能力下降、灵敏度下降的问题。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提供了一种用于新能源场站并网线路的差动保护方法。
根据本发明的第一个方面，提供了一种用于新能源场站并网线路的差动保护方法，包括：获取待保护并网线路的第一输入端的电气量信息、第二输入端的电气量信息，其中，电气量信息包括与采样时刻对应的电压信息和与上述采样时刻对应的电流信息；分别对上述第一输入端的电气量信息和上述第二输入端的电气量信息进行处理，得到第一输入端的电气量的突变信息和第二输入端的电气量的突变信息；其中，上述电气量的突变信息包括与上述采样时刻对应的电压突变量信息和与上述采样时刻对应的电流突变量信息；根据上述第一输入端的电气量信息、上述第二输入端的电气量信息和上述第一输入端的电气量的突变信息、上述第二输入端的电气量的突变信息，得到第一动作能量信息和第二动作能量信息； 响应于上述第一动作能量信息和上述第二动作能量信息满足预设条件，对上述待保护并网线路执行差动保护操作。
根据本发明的实施例，分别对上述第一输入端的电气量信息和上述第二输入端的电气量信息进行处理，得到第一输入端的电气量的突变信息和第二输入端的电气量的突变信息，包括：根据上述第一输入端的电气量信息和预设突变信息计算周期内的采样数量，得到上述第一输入端的电气量的突变信息；根据上述第二输入端的电气量信息和上述预设突变信息计算周期内的采样数量，得到上述第二输入端的电气量的突变信息。
根据本发明的实施例，预设突变信息计算周期内的采样数量为I个，I为大于1的整数；上述根据上述第一输入端的电气量信息和预设突变信息计算周期内的采样数量，得到上述第一输入端的电气量的突变信息，包括：
根据第i个第一输入端的电流信息和第i+k个第一输入端的电流信息，得到上述第一输入端的电流的突变信息，其中，i为大于等于1小于等于I的整数，k为上述预设突变量计算周期内的交流电的预设周波内的采样数量；根据第i个第一输入端的电压信息和第i+k个第一输入端的电压信息，得到上述第一输入端的电压的突变信息。
根据本发明的实施例，根据上述第二输入端的电气量信息和上述预设突变信息计算周期内的采样数量，得到上述第二输入端的电气量的突变信息，包括：根据第i个第二输入端的电流信息和第i+k个第二输入端的电流信息，得到上述第二输入端的电流的突变信息，其中，i为大于等于1小于等于I的整数，k为上述预设突变量计算周期内的交流电的预设周波内的采样数量；根据第i个第二输入端的电压信息和第i+k个第二输入端的电压信息，得到上述第二输入端的电压的突变信息。
根据本发明的实施例，根据上述第一输入端的电气量信息、上述第二输入端的电气量信息和上述第一输入端的电气量的突变信息、上述第二输入端的电气量的突变信息，得到第一动作能量信息和第二动作能量信息，包括：分别根据上述第一输入端的电气量的突变信息和上述第二输入端的电气量的突变信息，得到上述第一输入端的第一有功功率信息和上述第二输入端的第一有功功率信息；分别根据上述第一输入端的第一有功功率信息、上述第二输入端的第一有功功率信息和预设能量计算周期内的采样数量，生成上述第一动作能量信息；分别根据上述第一输入端的电气量信息和上述第二输入端的电气量信息，得到上述第一输入端的第二有功功率信息和上述第二输入端的第二有功功率信息；分别根据上述第一输入端的第二有功功率信息、上述第二输入端的第二有功功率信息和上述预设能量计算周期内的采样数量，得到上述第二动作能量信息。
根据本发明的实施例，分别根据上述第一输入端的电气量的突变信息和上述第二输入端的电气量的突变信息，得到上述第一输入端的第一有功功率信息和上述第二输入端的第一有功功率信息，包括：根据上述第一输入端的电流突变信息和上述第一输入端的电压突变量信息，得到上述第一输入端的第一有功功率信息；根据上述第二输入端的电流突变信息和上述第二输入端的电压突变量信息，得到上述第二输入端的第一有功功率信息。
根据本发明的实施例，分别根据上述第一输入端的第一有功功率信息、上述第二输入端的第一有功功率信息和预设能量计算周期内的采样数量，生成上述第一动作能量信息，包括：根据上述第一输入端的第一有功功率信息和上述预设能量计算周期内的采样数量，得到上述第一输入端的第一有功能量信息；根据上述第二输入端的第一有功功率信息和上述预设能量计算周期内的采样数量，得到上述第二输入端的第一有功能量信息；根据上述第一输入端的第一有功能量信息和上述第二输入端的第一有功能量信息，得到上述第一动作能量信息。
根据本发明的实施例，分别根据上述第一输入端的电气量信息和上述第二输入端的电气量信息，得到上述第一输入端的第二有功功率信息和上述第二输入端的第二有功功率信息，包括：
根据上述第一输入端的电流信息和上述第一输入端的电压量信息，得到上述第一输入端的第二有功功率信息；根据上述第二输入端的电流信息和上述第二输入端的电压量信息，得到上述第二输入端的第二有功功率信息。
根据本发明的实施例，根据上述第一输入端的第二有功功率信息、上述第二输入端的第二有功功率信息和预设能量计算周期内的采样数量，得到上述第二动作能量信息，包括：根据上述第一输入端的第二有功功率信息和上述预设能量计算周期内的采样数量，得到上述第一输入端的第二有功能量信息；根据上述第二输入端的第二有功功率信息和上述预设能量计算周期内的采样数量，得到上述第二输入端的第二有功能量信息；
根据上述第一输入端的第二有功能量信息和上述第二输入端的第二有功能量信息，得到上述第二动作能量信息。
根据本发明的实施例，预设条件包括：第一差动判据和第二差动判据；其中，上述第一差动判据是根据第一动作能量参数、第一能量损耗阈值和第一制动能量参数构建的；上述第二差动判据是根据第二动作能量参数和第二能量损耗阈值构建的；上述响应于上述第一动作能量信息和上述第二动作能量信息满足预设条件，对上述待保护并网线路执行差动保护操作，包括：响应于上述第一动作能量信息满足上述第一差动判据，对上述待保护并网线路执行差动保护操作；响应于上述第一动作能量信息不满足上述第一差动判据，且上述第二动作能量信息满足上述第二差动判据，对上述待保护并网线路执行延时采样操作；响应于上述第一动作能量信息不满足上述第一差动判据且在上述延时采样操作的操作时长大于预定阈值，且与上述操作时长内的全部采样时刻对应的上述第二动作能量信息满足上述第二差动判据，对上述待保护并网线路执行差动保护操作。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于新能源场站并网线路的差动保护装置，包括：电气量获取模块，用于获取待保护并网线路的第一输入端的电气量信息、第二输入端的电气量信息，其中，电气量信息包括与采样时刻对应的电压信息和与上述采样时刻对应的电流信息；电气量处理模块，用于分别对第一输入端的电气量信息和第二输入端的电气量信息进行处理，得到第一输入端的电气量的突变信息和第二输入端的电气量的突变信息；其中，电气量的突变信息包括与上述采样时刻对应的电压突变量信息和与上述采样时刻对应的电流突变量信息；动作能量信息计算模块，用于根据第一输入端的电气量信息、第二输入端的电气量信息和第一输入端的电气量的突变信息和第二输入端的电气量的突变信息，得到第一动作能量信息和第二动作能量信息；差动保护操作模块，用于响应于第一动作能量信息和第二动作能量信息满足预设条件，对待保护并网线路执行差动保护操作。
根据本发明的第三方面，提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序，其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行上述用于新能源场站并网线路的差动保护方法。
本发明的第四方面还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有可执行指令，该指令被处理器执行时使处理器执行上述用于新能源场站并网线路的差动保护方法。
根据本发明的用于新能源场站并网线路的差动保护方法、装置、电子设备和存储介质，通过获取待保护并网线路的电气量信息和突变量信息，计算得到动作能量信息，在动作能量信息满足预设条件的情况下，对上述待保护并网线路执行差动保护操作。本发明基于能量守恒定律，使用电气量进行计算，能够更准确地检测并网线路故障，从而快速执行差动保护操作，具有计算压力低，响应速度快的优点。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述内容以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1示出了新能源并网线路的区内故障示意图；
图2示出了新能源并网线路的区外故障示意图；
图3示出了根据本发明实施例的用于新能源场站并网线路的差动保护方法的应用场景图；
图4示出了根据本发明实施例的用于新能源场站并网线路的差动保护方法的流程图；
图5示出了根据本发明实施例的获得电气量突变信息的流程图；
图6是一示例性实施例示出的一种计算第二动作能量的流程图；
图7是一示例性实施例示出的一种获得第二动作能量信息的流程图；
图8是根据本发明实施例示出的数据处理、交互示意图；
图9是一示例性实施例示出的一种通过判断第一动作能量信息和第二动作能量信息来进行差动保护的流程图；
图10是根据本发明实施例的用于新能源场站并网线路的差动保护装置的结构框图；
图11是根据本发明实施例的适于实现用于新能源场站并网线路的差动保护方法的电子设备的方框图。
具体实施方式
以下，将参照附图来描述本发明的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本发明实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本发明。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
在此使用的所有术语（包括技术和科学术语）具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。
在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释（例如，“具有A、B和C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等）。
为了便于理解，对本发明实施例所涉及到的部分概念进行解释说明：
能量守恒定律指出，一个系统的总能量的改变只能等于传入或者传出该系统的能量的多少，总能量为系统的机械能、热能及除机械能和内能以外的任何形式能量的总和。
图1示出了新能源并网线路的区内故障示意图。
图2示出了新能源并网线路的区外故障示意图。
如图1所示，该实施例的区内故障应用场景100可以包括供电网101、并网线路第一输入端的有功能量102、并网线路第二输入端的有功能量104，区内故障发生点103，新能源场站105。
如图2所示，该实施例的区外故障应用场景200可以包括区外故障发生点201。
对于新能源场站并网线路，基于能量守恒定理可知，在忽略线路上能量损耗的情况下，并网线路第一输入端的有功能量102、并网线路第二输入端的有功能量104应当相等。但是当线路内部发生故障时，如图1所示，故障点处有能量流出，此时流入线路的能量不再等于流出线路的能量，能量由两端流向故障点处。如图2所示，当发生区外故障时，在忽略线路上能量损耗的情况下，此时并网线路第一输入端的有功能量102、并网线路第二输入端的有功能量104相等。因此根据上述差异，可基于并网线路两侧有功能量的差异，来针对性的检测故障发生位置。
本发明的实施例提供了一种用于新能源场站并网线路的差动保护方法，包括：获取待保护并网线路的第一输入端的电气量信息、第二输入端的电气量信息，其中，电气量信息包括与采样时刻对应的电压信息和与采样时刻对应的电流信息；分别对第一输入端的电气量信息和第二输入端的电气量信息进行处理，得到第一输入端的电气量的突变信息和第二输入端的电气量的突变信息；其中，电气量的突变信息包括与采样时刻对应的电压突变量信息和与采样时刻对应的电流突变量信息；根据第一输入端的电气量信息、第二输入端的电气量信息和第一输入端的电气量的突变信息和第二输入端的电气量的突变信息，得到第一动作能量信息和第二动作能量信息；响应于第一动作能量信息和第二动作能量信息满足预设条件，对待保护并网线路执行差动保护操作。
图3示出了根据本发明实施例的用于新能源场站并网线路的差动保护方法的应用场景图。
如图3所示，根据该实施例的应用场景300可以包括终端设备301、服务器302和新能源场站105。可以通过网络在终端设备301、服务器302和新能源场站105彼此之间提供通信链路的介质。网络可以包括各种连接类型，例如有线、无线通信链路或者光纤电缆等等。
用户可以使用终端设备301通过网络与服务器302和新能源场站105中的至少一个进行交互，以接收或发送消息等。终端设备301上可以安装有各种通讯客户端应用，例如购物类应用、网页浏览器应用、搜索类应用、即时通信工具、邮箱客户端、社交平台软件等（仅为示例）。
终端设备301可以是具有显示屏并且支持网页浏览的各种电子设备，包括但不限于智能手机、平板电脑、膝上型便携计算机和台式计算机等等。
服务器302可以是提供各种服务的服务器，例如对用户利用终端设备301所浏览的网站提供支持的后台管理服务器（仅为示例）。后台管理服务器可以对接收到的用户请求等数据进行分析等处理，并将处理结果（例如根据用户请求获取或生成的网页、信息、或数据等）反馈给终端设备。
例如，可以利用服务器302采集新能源场站的电压和电流等信息。
需要说明的是，本发明实施例所提供的用于新能源场站并网线路的差动保护方法一般可以由服务器302执行。相应地，本发明实施例所提供的新能源场站的直流侧电路的阈值调整装置一般可以设置于服务器302中。本发明实施例所提供的用于新能源场站并网线路的差动保护方法也可以由不同于服务器302且能够与终端设备301、新能源场站105和/或服务器302通信的服务器或服务器集群执行。相应地，本发明实施例所提供的用于新能源场站并网线路的差动保护方法装置也可以设置于不同于服务器302且能够与终端设备301、新能源场站105和/或服务器302通信的服务器或服务器集群中。
应该理解，图3中的终端设备、服务器和新能源场站的数目仅仅是示意性的。根据实现需要，可以具有任意数目的终端设备、服务器和新能源场站。
图4示出了根据本发明实施例的用于新能源场站并网线路的差动保护方法的流程图。
如图4所示，该用于新能源场站并网线路的差动保护方法的流程400可以包括操作S410~操作S440。
在操作S410，获取待保护并网线路的第一输入端的电气量信息、第二输入端的电气量信息，其中，电气量信息包括与采样时刻对应的电压信息和与采样时刻对应的电流信息。
在本发明一示例性实施例中，第一输入端存在采样位置A、B、C，第二输入端同样存在采样位置A、B、C，在一个采样周期，例如可以是1ms，第一输入端采样A处、B处、C处分别获得此时A处电气量信息u ma 为220V，I ma 为63A，此时B处电气量信息u mb 为225V，I mb 为64A，C处电气量信息umc为222V、imc为62A。相似的，第二输入端采样A处电气量信息u na 210V，I na 为61A，采样B处电气量信息u nb 230V，I nb 为64A，C处电气量信息u nc 215V，I nc 为62A。
在操作S420，分别对第一输入端的电气量信息和第二输入端的电气量信息进行处理，得到第一输入端的电气量的突变信息和第二输入端的电气量的突变信息；其中，电气量的突变信息包括与采样时刻对应的电压突变量信息和与采样时刻对应的电流突变量信息。
在操作S430，根据第一输入端的电气量信息、第二输入端的电气量信息和第一输入端的电气量的突变信息和第二输入端的电气量的突变信息，得到第一动作能量信息和第二动作能量信息。
在本发明中，第一输入端和第二输入端的电气量信息包括与采样时刻对应的电压信息和电流信息。上述突变信息表示在一个突变信息计算周期电压信息和电流信息所对应变化的值。在本发明中，可以通过任意数学方法得到与第一输入端的电气量信息所对应的电气量的突变信息。
在操作S440，响应于第一动作能量信息和第二动作能量信息满足预设条件，对待保护并网线路执行差动保护操作。
根据本发明的用于新能源场站并网线路的差动保护方法，通过获取待保护并网线路的电气量信息，计算得到动作能量信息，在动作能量信息满足预设条件的情况下，对上述待保护并网线路执行差动保护操作。本发明基于能量守恒定律，使用电气量进行计算，能够更准确地检测并网线路故障，从而快速执行差动保护操作，具有计算压力低，响应速度快的优点。
如下将通过图4，来示例性描述在操作S420中如何获得第一输入端和第二输入端的突变信息的。
图5示出了根据本发明实施例的获得电气量突变信息的流程图。
如图5所示，该获得电气量突变信息的流程500中可以包括操作S510~S520。
在操作S510，根据第一输入端的电气量信息和预设突变信息计算周期内的采样数量，得到第一输入端的电气量的突变信息；
电气量突变信息包括与采样时刻对应的电压和电流的突变信息，在第一输入端的多个采样位置的一个突变信息计算周期内进行多次采样获得采样处的电压和电流的瞬时值，并基于电流和电压的瞬时值计算得出突变信息。
预设突变信息计算周期内的采样数量为I个，I为大于1的整数。
在本发明实施例中对1个突变信息计算周期内的采样数量不做限制，其可以是任何大于1的正整数。
根据第i个第一输入端的电流信息和第i+k个第一输入端的电流信息，得到第一输入端的电流的突变信息，其中，i为大于等于1小于等于I的整数 ，k为预设突变量计算周期内的交流电的预设周波内的采样数量。
根据第i个第一输入端的电压信息和第i+k个第一输入端的电压信息，得到第一输入端的电压的突变信息。
在本发明实施例中，上述根据第i个第一输入端的电流信息和第i+k个第一输入端的电流信息，得到第一输入端的电流的突变信息是指选取一个突变量计算周期内任一次采样数据和与其间隔预设周波内的采样数量的采样数据。示例性的， i可以为预设突变量计算周期内的第1个采样，k即预设突变量计算周期内的交流电的预设周波内的采样数量可以被设定为10，则i+k表示在该预设突变量计算周期内的第11个采样，基于此，可以通过如下公式（1）计算得到电压突变信息，可以通过如下公式（2）计算得到电流突变信息。
（1）
（2）
其中，可以表示电压突变信息，/>可以表示电流突变信息；u（j）可以表示与第j个采样对应的第j个电压信息，即电压瞬时值，i（j）可以表示与第j个采样对应的第j个电流信息，即电流瞬时值；/>表示与第j+k个采样对应的第j+k个电压瞬时值，/>表示与第j+k个采样对应的第j+k个电流瞬时值。
例如：与第j个采样对应的第j个电压瞬时值可以为240V，与第j个采样对应的第j个电流瞬时值为24A，与第j+k个采样对应的第j+k个电压瞬时值为250V、与第j+k个采样对应的第j+k个电压信息25A，因此计算得出电压突变信息为10V，电流突变信息为1A。
在操作S520，根据第二输入端的电气量信息和预设突变量计算周期内的采样数量，得到第二输入端的电气量的突变信息。
根据第i个第二输入端的电流信息和第i+k个第二输入端的电流信息，得到第二输入端的电流的突变信息，其中，i为大于等于1小于等于I的整数，k为预设突变量计算周期内的交流电的预设周波内的采样数量；
根据第i个第二输入端的电压信息和第i+k个第二输入端的电流信息，得到第二输入端的电压的突变信息。
与上述计算第一输入端的电流和电压的突变信息类似，在计算第二输入端突变信息同样也会用到上述公式（1）和公式（2）以获得对应的电压突变信息和电流突变信息，此处不再赘述。
以下将根据操作S430的描述，来表述在上述操作中如何获得第一动作能量信息和第二动作能量信息的。
分别根据第一输入端的电气量的突变信息和第二输入端的电气量的突变信息，得到第一输入端的第一有功功率信息和第二输入端的第一有功功率信息；
根据第一输入端的电流突变信息和第一输入端的电压突变量信息，得到第一输入端的第一有功功率信息；
可以通过如下公式（3）计算得到第一有功功率信息。
（3）
其中，可以表示第一输入端的第一有功功率信息，/>表示第一输入端采样点A点的电压突变信息，/>表示第一输入端采样点A点的电流突变信息，/>表示上述采样点A的功率信息，同理可得，/>表示第一输入端采样点B的功率信息，表示第一输入端采样点C的功率信息。
需要注意的是，虽然在上述公式（3）中第一输入端仅有A，B，C三个采样点，但在本发明中并不对采样点的数量进行限制，上述公式仅仅是示意性的。
同样需要注意的是，当第一输入端增加采样点，相对应的第二输入端也会增加同等数量的采样点，第一输入段的采样点和第二输入端的采样点在数量上应当相等。
根据第二输入端的电流突变信息和第二输入端的电压突变量信息，得到第二输入端的第一有功功率信息。
基于此，可以通过如下公式（4）计算得到第二有功功率信息。
（4）
其中，可以表示第二输入端的第二有功功率信息，/>表示第二输入端采样点A点的电压突变信息，/>表示第二输入端采样点A点的电流突变信息，/>表示上述采样点A的功率信息，同理可得，/>表示第二输入端采样点B的功率信息，表示第二输入端采样点C的功率信息。
根据第一输入端的第一有功功率信息、第二输入端的第一有功功率信息和预设能量计算周期内的采样数量，生成第一动作能量信息；
根据第一输入端的第一有功功率信息和预设能量计算周期内的采样数量，得到第一输入端的第一有功能量信息；
基于此，可以通过如下公式（5）计算得到第一有功能量信息。
（5）
其中，可以表示第一有功能量信息，/>可以表示第一有功功率信息的瞬时值，N可以表示采样频率。
根据第二输入端的第一有功功率信息和预设能量计算周期内的采样数量，得到第二输入端的第一有功能量信息；
基于此，可以通过如下公式（6）计算得到第二有功能量信息。
（6）
其中，可以表示第二有功能量信息，/>可以表示第二有功功率信息的瞬时值，N可以表示为采样频率。
根据第一输入端的第一有功能量信息和第二输入端的第一有功能量信息，得到第一动作能量信息。
本发明中实施例中，在第一输入端计算得到第一输入端的第一有功能量，在第二输入端计算得到第二输入端的第一有功能量，在计算第一动作能量时，需要获取对端计算的第一有功能量，示例性的，第一输入端需要获取第二输入端的第一有功能量，相似的，第二输入端需要获取第一输入端的第一有功能量，具体可以通过如下公式（7）计算得到第一动作能量信息。
（7）
其中，可以表示第一动作信息，/>可以表示第一输入端的第一有功能量信息，/>可以表示第二输入端的第一有功能量信息。
如下将通过图6，来示例性描述如何计算得到第二动作能量的，图6是一示例性实施例示出的一种计算第二动作能量的流程图，如图6所示，该计算第二动作能量的流程600中可以包括如下处理：
在操作S610中，分别根据第一输入端的电气量信息和第二输入端的电气量信息，得到第一输入端的第二有功功率信息和第二输入端的第二有功功率信息；
根据第一输入端的电流信息和第一输入端的电压量信息，得到第一输入端的第二有功功率信息；
根据第二输入端的电流信息和第二输入端的电压量信息，得到第二输入端的第二有功功率信息。
本发明实施例中，第一输入端的电气量信息可以是第一输入段采样点的电流瞬时值和电压瞬时值，同样的，第二输入段的电气量信息可以是第二输入段采样点的电流瞬时值和电压瞬时值。基于此，可以通过如下公式（8）计算得到第一输入端的第二有功功率。
（8）
其中，可以表示第一输入端的第二有功功率，k可以表示第k次采样，可以表示在第一输入端采样点A的第k次采样的电压瞬时值，/>可以表示在第一输入端采样点A的第k次采样的电流瞬时值，/>可以表示在第一输入端采样点B的第k次采样的电压瞬时值，/>可以表示在第一输入端采样点B的第k次采样的电流瞬时值，/>可以表示在第一输入端采样点C的第k次采样的电压瞬时值，/>可以表示在第一输入端采样点C的第k次采样的电流瞬时值。
相似的，可以通过如下公式（9）计算得到第二输入端的第二有功功率。
（9）
其中，可以表示第二输入端的第二有功功率，k可以表示第k次采样，可以表示在第二输入端采样点A的第k次采样的电压瞬时值，/>可以表示在第二输入端采样点A的第k次采样的电流瞬时值，/>可以表示在第二输入端采样点B的第k次采样的电压瞬时值，/>可以表示在第二输入端采样点B的第k次采样的电流瞬时值，可以表示在第二输入端采样点C的第k次采样的电压瞬时值，/>可以表示在第二输入端采样点C的第k次采样的电流瞬时值。
在操作S620中，根据第一输入端的第二有功功率信息、第二输入端的第二有功功率信息和预设能量计算周期内的采样数量，得到第二动作能量信息。
如下将通过图7， 来示例性描述如何通过第一输入端的第二有功功率信息、第二输入端的第二有功功率信息获得第二动作能量信息的，图7是一示例性实施例示出的一种获得第二动作能量信息的流程图，如图7所示，该获得第二动作能量信息的流程700中可以包括如下处理：
在操作S710中，根据第一输入端的第二有功功率信息和预设能量计算周期内的采样数量，得到第一输入端的第二有功能量信息；
在操作S720中，根据第二输入端的第二有功功率信息和预设能量计算周期内的采样数量，得到第二输入端的第二有功能量信息；
在操作S730中，根据第一输入端的第二有功能量信息和第二输入端的第二有功能量信息，得到第二动作能量信息。
基于此，可以通过如下公式（10）计算得到第二动作能量。
（10）
其中，可以表示第二动作能量，/>可以表示第一输入端的第二有功能量，/>可以表示第二输入端的第二有功能量，/>可以表示第一输入端的第二有功功率，可以表示第二输入端的第二有功功率，N可以表示采样频率。
图8是根据本发明实施例示出的数据处理、交互示意图。
如图8所示，在待保护并网线路800的两端分别测量各自A、B、C的电流和电压，并基于测量的电流电压计算电流和电压的突变瞬时值及对应两端的第一有功功率信息和第二有功功率信息，计算得到对应于第一有功功率信息的第一有功能量信息和对应于第二有功功率信息的第二有功能量信息，此后，双端将各自的第一有功能量信息进行交互以计算是否满足第一差动判据和第二差动判据，根据对应的情况来对待保护并网线路执行对应操作。
在上述操作S440中，预设条件包括：第一差动判据和第二差动判据，其中，第一差动判据是根据第一动作能量参数、第一能量损耗阈值和第一制动能量参数构建的；第二差动判据是根据第二动作能量参数和第二能量损耗阈值构建的。
第一动作能量参数，即上述第一能量信息。
第一能量损耗阈值，在本发明中也可以被叫做一段判据的动作门槛E set1，E set1是一个定值，在本发明中被设定为在能量计算时间窗内线路正常运行能量损耗最大值的0.1倍，以避免线路正常运行时启动差动保护。在具体设定E set1的值时，可以使用线路允许的最大运行电流I max 和线路电阻R L 进行计算，示例性的，可以通过如下公式（11）设定第一能量损耗阈值E set1：
（11）
其中，E set1可以表示第一能量损耗阈值，n可以表示能量计算时间窗内采样点数，N可以表示采样频率，I max 可以表示最大运行电流，R L 可以表示线路电阻。
上述能量计算时间窗可以是0.25个采样周期，也可以是0.5或1个采样周期。
第一制动能量参数，在本发明中也可以被叫做制动能量，具体可以通过如下公式（12）计算得到第一制动能量参数：
（12）
其中，可以表示第一制动能量参数，/>可以表示第一输入端的第一有功能量，可以表示第二输入端的第一有功能量。
第二动作能量参数，即上述第二能量信息。
第二能量损耗阈值，在本发明中可以被叫做二段判据的动作门槛E set2，在本发明中被设定为在数据窗时间内线路正常损耗的1.5~2.0倍，在具体设定E set2的值时，可以使用线路正常运行电流I L 和线路电阻R L 进行计算，示例性的，可以通过如下公式（13）设定第二能量损耗阈值：
（13）
其中，E set2可以表示第二能量损耗阈值，n可以表示数据窗内采样点数，N可以表示采样频率，I L 可以表示线路正常运行电流，R L 可以表示线路电阻，K'为可靠系数，被设定为1.5-2.0之间的任一小数。
如下将通过图9，来示例性描述如何通过第一动作能量信息、第二动作能量信息来进行差动保护的，图9是一示例性实施例示出的一种通过判断第一动作能量信息和第二动作能量信息来进行差动保护的流程图，如图9所示，该通过判断第一动作能量信息和第二动作能量信息来进行差动保护的流程900中可以包括如下处理：
响应于第一动作能量信息满足第一差动判据，对待保护并网线路执行差动保护操作；
在操作S910中，上述第一差动判据包括两重判断条件，首先判断第一动作能量信息E d I 是否大于第一能量损耗阈值E set1 ，当上述第一动作能量大于第一能量损耗阈值的情况下，继续判断是否大于第一制动系数K 1 和第一制动能量参数E r 的乘积，只有满足上述两个条件，在本发明中才被视作满足第一差动判据，在本发明中，第一制动系数K 1为定值，被设定为0.5-1.0之间的任一小数。
在操作S920中，当上述第一动作能量信息满足第一差动判据时，则确定上述待保护并网线路发生了区内故障，对待保护并网线路执行差动保护操作，在本发明中，可以是跳闸操作。
响应于第一动作能量信息不满足第一差动判据，且第二动作能量信息满足第二差动判据，对待保护并网线路执行延时采样操作；
响应于第一动作能量信息不满足第一差动判据且在延时采样操作的操作时长大于预定阈值，且与操作时长内的全部采样时刻对应的第二动作能量信息满足第二差动判据，对待保护并网线路执行差动保护操作。
在操作S930中，在确定上述第一动作能量不满足上述第一差动判据后，判断第二动作能量信息是否满足上述第二差动判据。
在操作S940中，在第二动作能量信息大于第二差动判据的情况下，对待保护并网线路执行延时采样操作。
当第二动作能量信息大于第二差动判据的情况下，可以判定待保护并网线路出现了区外故障或者区内发生高阻故障，上述延时采样的延时时间例如可以是0.15 s，因为可能故障区域相邻设备已经进行故障切除，若待保护并网线路再次进行切除将会致出现二次故障切除问题，因此需要在延时时长内继续对待保护并网线路进行持续采样，如果延时时长结束后根据采样结果所计算的第二动作能量信息依旧满足第二差动判据，则需要执行操作S950，即对待保护并网线路执行差动保护操作，在本发明中，可以是跳闸操作。
根据本发明的用于新能源场站并网线路的差动保护方法，通过对第一动作能量参数是否满足第一差动判据的判断以及第二动作能量参数是否满足第二差动判据的判断，来采取不同操作以满足不同故障的需求，并且针对满足第二差动判据的区外故障的特性采用了延时处理的手段，因此可以避免二次故障切除的问题，从而提高了电网系统的稳定性。
附图中的流程图和框图，示出了按照本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
图10是根据本发明实施例的用于新能源场站并网线路的差动保护装置的结构框图。
如图10所示，该实施例的用于新能源场站并网线路的差动保护装置1000包括电气量获取模块1010、电气量处理模块1020、动作能量信息计算模块1030、差动保护操作模块1040。
电气量获取模块1010，用于获取待保护并网线路的第一输入端的电气量信息、第二输入端的电气量信息，其中，电气量信息包括与采样时刻对应的电压信息和与采样时刻对应的电流信息。在一实施例中可以用于执行前文描述的操作S410，在此不再赘述。
电气量处理模块1020，用于分别对第一输入端的电气量信息和第二输入端的电气量信息进行处理，得到第一输入端的电气量的突变信息和第二输入端的电气量的突变信息；其中，电气量的突变信息包括与采样时刻对应的电压突变量信息和与采样时刻对应的电流突变量信息。在一实施例中可以用于执行前文描述的操作S420，在此不再赘述。
动作能量信息计算模块1030，用于根据第一输入端的电气量信息、第二输入端的电气量信息和第一输入端的电气量的突变信息和第二输入端的电气量的突变信息，得到第一动作能量信息和第二动作能量信息。在一实施例中可以用于执行前文描述的操作S430，在此不再赘述。
差动保护操作模块1040，用于响应于第一动作能量信息和第二动作能量信息满足预设条件，对待保护并网线路执行差动保护操作。在一实施例中可以用于执行前文描述的操作S440，在此不再赘述。
根据本发明的实施例，电气量获取模块1010、电气量处理模块1020、动作能量信息计算模块1030和差动保护操作模块1040中的任意多个模块可以合并在一个模块中实现，或者其中的任意一个模块可以被拆分成多个模块。或者，这些模块中的一个或多个模块的至少部分功能可以与其他模块的至少部分功能相结合，并在一个模块中实现。根据本发明的实施例，电气量获取模块1010、电气量处理模块1020、动作能量信息计算模块1030和差动保护操作模块1040中的至少一个可以至少被部分地实现为硬件电路，例如现场可编程门阵列（FPGA）、可编程逻辑阵列（PLA）、片上系统、基板上的系统、封装上的系统、专用集成电路（ASIC），或可以通过对电路进行集成或封装的任何其他的合理方式等硬件或固件来实现，或以软件、硬件以及固件三种实现方式中任意一种或以其中任意几种的适当组合来实现。或者，电气量获取模块1010、电气量处理模块1020、动作能量信息计算模块1030和差动保护操作模块1040的至少一个可以至少被部分地实现为计算机程序模块，当该计算机程序模块被运行时，可以执行相应的功能。
图11是根据本发明实施例的适于实现用于新能源场站并网线路的差动保护方法的电子设备的方框图。
如图11所示，根据本发明实施例的电子设备1100包括处理器1101，其可以根据存储在ROM（Read Only Memory，只读存储器）中的程序或者从存储部分1108加载到RAM（Random Access Memory，随机访问存储器）中的程序而执行各种适当的动作和处理。处理器1101例如可以包括通用微处理器（例如CPU）、指令集处理器和/或相关芯片组和/或专用微处理器（例如，专用集成电路（ASIC））等等。处理器1101还可以包括用于缓存用途的板载存储器。处理器1101可以包括用于执行根据本发明实施例的方法流程的不同动作的单一处理单元或者是多个处理单元。
在RAM 1103中，存储有电子设备1100操作所需的各种程序和数据。处理器 1101、ROM 1102以及RAM 1103通过总线1104彼此相连。处理器1101通过执行ROM 1102和/或RAM1103中的程序来执行根据本发明实施例的方法流程的各种操作。需要注意，所述程序也可以存储在除ROM 1102和RAM 1103以外的一个或多个存储器中。处理器1101也可以通过执行存储在所述一个或多个存储器中的程序来执行根据本发明实施例的方法流程的各种操作。
根据本发明的实施例，电子设备1100还可以包括I/O接口1105，I/O接口1105也连接至总线1104。电子设备1100还可以包括连接至I/O接口1105的以下部件中的一项或多项：包括键盘、鼠标等的输入部分1106；包括诸如阴极射线管（CRT）、液晶显示器（LCD）等以及扬声器等的输出部分1107；包括硬盘等的存储部分1108；以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分1109。通信部分1109经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器1110也根据需要连接至I/O接口1105。可拆卸介质1111，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器1110上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分1108。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是上述实施例中描述的设备/装置/系统中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该设备/装置/系统中。上述计算机可读存储介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被执行时，实现根据本发明实施例的方法。
根据本发明的实施例，计算机可读存储介质可以是非易失性的计算机可读存储介质，例如可以包括但不限于：便携式计算机磁盘、硬盘、RAM（Random Access Memory，随机访问存储器）、ROM（Read Only Memory，只读存储器）、可擦式可编程只读存储器（EPROM或闪存）、便携式紧凑磁盘只读存储器（CD-ROM）、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本发明中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。例如，根据本发明的实施例，计算机可读存储介质可以包括上文描述的ROM 1102和/或RAM 1103和/或ROM 1102和RAM1103以外的一个或多个存储器。
本发明的实施例还包括一种计算机程序产品，其包括计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。当计算机程序产品在计算机系统中运行时，该程序代码用于使计算机系统实现本发明实施例所提供的用于新能源场站并网线路的差动保护方法。
在该计算机程序被处理器1101执行时执行本发明实施例的系统/装置中限定的上述功能。根据本发明的实施例，上文描述的系统、装置、模块、单元等可以通过计算机程序模块来实现。
在一种实施例中，该计算机程序可以依托于光存储器件、磁存储器件等有形存储介质。在另一种实施例中，该计算机程序也可以在网络介质上以信号的形式进行传输、分发，并通过通信部分1109被下载和安装，和/或从可拆卸介质1111被安装。该计算机程序包含的程序代码可以用任何适当的网络介质传输，包括但不限于：无线、有线等等，或者上述的任意合适的组合。
在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分1109从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质1111被安装。在该计算机程序被处理器1101执行时，执行本发明实施例的系统中限定的上述功能。根据本发明的实施例，上文描述的系统、设备、装置、模块、单元等可以通过计算机程序模块来实现。
根据本发明的实施例，可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明实施例提供的计算机程序的程序代码，具体地，可以利用高级过程和/或面向对象的编程语言、和/或汇编/机器语言来实施这些计算程序。程序设计语言包括但不限于诸如Java，C++，python，“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网（LAN）或广域网（WAN），连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备（例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接）。
附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
需要说明的是，本发明实施例中的流程图所示的操作除非明确说明不同操作之间存在执行的先后顺序，或者不同操作在技术实现上存在执行的先后顺序，否则，多个操作之间的执行顺序可以不分先后，多个操作也可以同时执行。
本领域技术人员可以理解，本发明的各个实施例中记载的特征可以进行多种组合或/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本发明中。特别地，在不脱离本发明精神和教导的情况下，本发明的各个实施例中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本发明的范围。
以上对本发明的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明本发明的目的、技术方案和有益效果，而并非为了限制本发明的范围。尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。不脱离本发明的范围，在本发明的精神和原则之内，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于新能源场站并网线路的差动保护方法，其特征在于，包括：
获取待保护并网线路的第一输入端的电气量信息、第二输入端的电气量信息，其中，所述电气量信息包括与采样时刻对应的电压信息和与所述采样时刻对应的电流信息；
分别对所述第一输入端的电气量信息和所述第二输入端的电气量信息进行处理，得到第一输入端的电气量的突变信息和第二输入端的电气量的突变信息；其中，所述电气量的突变信息包括与所述采样时刻对应的电压突变量信息和与所述采样时刻对应的电流突变量信息；
根据所述第一输入端的电气量信息、所述第二输入端的电气量信息、所述第一输入端的电气量的突变信息和所述第二输入端的电气量的突变信息，得到第一动作能量信息和第二动作能量信息；
响应于所述第一动作能量信息和所述第二动作能量信息满足预设条件，对所述待保护并网线路执行差动保护操作；
由式（1）计算得到第一有功功率信息：
（1）
其中，可以表示第一输入端的第一有功功率信息，/>表示第一输入端采样点A点的电压突变信息，/>表示第一输入端采样点A点的电流突变信息，/>示上述采样点A的功率信息，同理可得，/>表示第一输入端采样点B的功率信息，/>表示第一输入端采样点C的功率信息；
由式（2）计算得到第二有功功率信息：
（2）
其中，可以表示第二输入端的第二有功功率信息，/>表示第二输入端采样点A点的电压突变信息，/>表示第二输入端采样点A点的电流突变信息，/>表示上述采样点A的功率信息，同理可得，/>表示第二输入端采样点B的功率信息，/>表示第二输入端采样点C的功率信息；
由式（3）计算得到第一有功能量信息：
（3）
其中，可以表示第一有功能量信息，/>可以表示第一有功功率信息的瞬时值，N可以表示采样频率；
由式（4）计算得到第二有功能量信息：
（4）
其中，可以表示第二有功能量信息，/>可以表示第二有功功率信息的瞬时值，N可以表示为采样频率；
由式（5）计算得到第一动作能量信息：
（5）
其中，可以表示第一动作能量信息，/>可以表示第一输入端的第一有功能量信息，可以表示第二输入端的第一有功能量信息；
由式（6）计算得到第一输入端的第二有功功率：
（6）
其中，可以表示第一输入端的第二有功功率，k可以表示第k次采样，/>可以表示在第一输入端采样点A的第k次采样的电压瞬时值，/>可以表示在第一输入端采样点A的第k次采样的电流瞬时值，/>可以表示在第一输入端采样点B的第k次采样的电压瞬时值，/>可以表示在第一输入端采样点B的第k次采样的电流瞬时值，/>可以表示在第一输入端采样点C的第k次采样的电压瞬时值，/>可以表示在第一输入端采样点C的第k次采样的电流瞬时值；
由式（7）计算得到第二输入端的第二有功功率：
（7）
其中，可以表示第二输入端的第二有功功率，k可以表示第k次采样，/>可以表示在第二输入端采样点A的第k次采样的电压瞬时值，/>可以表示在第二输入端采样点A的第k次采样的电流瞬时值，/>可以表示在第二输入端采样点B的第k次采样的电压瞬时值，/>可以表示在第二输入端采样点B的第k次采样的电流瞬时值，/>可以表示在第二输入端采样点C的第k次采样的电压瞬时值，/>可以表示在第二输入端采样点C的第k次采样的电流瞬时值；
由式（8）计算得到第二动作能量：
（8）
其中，可以表示第二动作能量，/>可以表示第一输入端的第二有功能量，/>可以表示第二输入端的第二有功能量，/>可以表示第一输入端的第二有功功率，/>可以表示第二输入端的第二有功功率，N可以表示采样频率。
2.根据权利要求1所述的一种用于新能源场站并网线路的差动保护方法，其特征在于，所述分别对所述第一输入端的电气量信息和所述第二输入端的电气量信息进行处理，得到第一输入端的电气量的突变信息和第二输入端的电气量的突变信息，包括：
根据所述第一输入端的电气量信息和预设突变量计算周期内的采样数量，得到所述第一输入端的电气量的突变信息；
根据所述第二输入端的电气量信息和所述预设突变量计算周期内的采样数量，得到所述第二输入端的电气量的突变信息。
3.根据权利要求2所述的一种用于新能源场站并网线路的差动保护方法，其特征在于，所述预设突变量计算周期内的采样数量为I个，I为大于1的整数；所述根据所述第一输入端的电气量信息和预设突变量计算周期内的采样数量，得到所述第一输入端的电气量的突变信息，包括：
根据第i个第一输入端的电流信息和第i+k个第一输入端的电流信息，得到所述第一输入端的电流的突变信息，其中，i为大于等于1小于等于I的整数，k为所述预设突变量计算周期内的交流电的预设周波内的采样数量，i+k为大于i小于等于I的整数；
根据第i个第一输入端的电压信息和第i+k个第一输入端的电压信息，得到所述第一输入端的电压的突变信息。
4.根据权利要求2所述的一种用于新能源场站并网线路的差动保护方法，其特征在于，所述根据所述第二输入端的电气量信息和所述预设突变量计算周期内的采样数量，得到所述第二输入端的电气量的突变信息，包括：
根据第i个第二输入端的电流信息和第i+k个第二输入端的电流信息，得到所述第二输入端的电流的突变信息，其中，i为大于等于1小于等于I的整数，k为所述预设突变量计算周期内的交流电的预设周波内的采样数量；
根据第i个第二输入端的电压信息和第i+k个第二输入端的电流信息，得到所述第二输入端的电压的突变信息。
5.根据权利要求1所述的一种用于新能源场站并网线路的差动保护方法，其特征在于，所述预设条件包括：第一差动判据和第二差动判据；其中，所述第一差动判据是根据第一动作能量参数、第一能量损耗阈值和第一制动能量参数构建的；所述第二差动判据是根据第二动作能量参数和第二能量损耗阈值构建的；
所述响应于所述第一动作能量信息和所述第二动作能量信息满足预设条件，对所述待保护并网线路执行差动保护操作，包括：
响应于所述第一动作能量信息满足所述第一差动判据，对所述待保护并网线路执行差动保护操作；
响应于所述第一动作能量信息不满足所述第一差动判据，且所述第二动作能量信息满足所述第二差动判据，对所述待保护并网线路执行延时采样操作；
响应于所述第一动作能量信息不满足所述第一差动判据且在所述延时采样操作的操作时长大于预定阈值，且与所述操作时长内的全部采样时刻对应的所述第二动作能量信息满足所述第二差动判据，对所述待保护并网线路执行差动保护操作。
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