CN118033308A - 一种风电场母线的故障识别方法、系统、电子设备及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种风电场母线的故障识别方法、系统、电子设备及介质，属于风力发电领域。该识别方法包括：分别获取差动保护启动前母线上各支路的第一电流幅值、第一制动电流幅值、各支路的第一电流潮流方向以及当前时刻的第二电流幅值、第二制动电流幅值和第二电流潮流方向；分别将差动保护前后的电流幅值、制动电流幅值与电流潮流方向进行比较，获得电流幅值比较结果、制动电流幅值比较结果以及电流潮流方向比较结果；若各比较结果满足预设规则，则判定母线故障为CT断线。通过预设规则对母线保护CT断线判据逻辑进行改进，可有效降低母线保护区内故障拒动情况的发生，提升母线保护动作的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，具体地涉及一种风电场母线的故障识别方法、系统、电子设备及介质。
背景技术
35kV母线是风力发电系统变电站最重要的设备之一，母线保护是保障母线安全可靠运行的保护设备，当集电线路母线发生故障时，将影响本段母线所有风电机组的并网发电。
母线保护过程中，电流互感器的二次断线将严重影响差动保护动作的选择性，经过现场运维技术人员的调查分析发现，母线保护误将母线区内高阻接地故障判断为CT断线，导致母线差动保护拒动。
因此，提升35kV母线保护动作准确性的研究，对风力发电项目具有十分重要的意义。
发明内容
35kV母线是风力发电系统变电站最重要的设备之一，母线保护是保障母线安全可靠运行的保护设备，当集电线路母线发生故障时，将影响本段母线所有风电机组的并网发电。
申请人发现，在母线保护过程中，电流互感器的二次断线将严重影响差动保护动作的选择性，因此在母线保护中设置了CT断线的处理逻辑，当CT二次断线时闭锁母线差动保护，防止母线区外故障发生时保护误动，但是带来的问题是发生母线区内故障时母线差动保护会拒动，针对此问题，申请人针对CT断线特点提出改进逻辑，增加CT断线快速闭锁逻辑、改进处理逻辑。
本发明实施例的目的是提供一种风电场母线的故障识别方法、系统、电子设备及介质，用于全部或至少部分的解决上述现有技术中存在的技术缺陷。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种风电场母线的故障识别方法，包括：
分别获取差动保护启动前母线上各支路的第一电流幅值、第一制动电流幅值、各支路的第一电流潮流方向以及当前时刻母线上各支路的第二电流幅值、第二制动电流幅值和各支路的第二电流潮流方向；
分别将所述第二电流幅值与所述第一电流幅值、所述第二制动电流幅值与所述第一制动电流幅值、所述第二电流潮流方向与所述第一电流潮流方向进行比较，获得电流幅值比较结果、制动电流幅值比较结果以及电流潮流方向比较结果；
若所述电流幅值比较结果、所述制动电流幅值比较结果以及所述电流潮流方向比较结果满足预设规则，则判定母线故障为CT断线。
可选的，所述电流幅值比较结果和所述制动电流幅值比较结果表征差动启动后支路电流的变化；
所述电流潮流方向比较结果表征差动启动后支路电流潮流方向的变化。
可选的，分别将所述第二电流幅值与所述第一电流幅值、所述第二制动电流幅值与所述第一制动电流幅值、所述第二电流潮流方向与所述第一电流潮流方向进行比较，获得电流幅值比较结果、制动电流幅值比较结果以及电流潮流方向比较结果，包括：
分别将所述第二电流幅值与所述第一电流幅值、所述第二制动电流幅值与所述第一制动电流幅值进行比较，若所述第二电流幅值与所述第一电流幅值满足预设电流幅值规则，所述第二制动电流幅值与所述第一制动电流幅值满足预设制动电流幅值规则，则确定差动启动后无支路电流变化；
将所述第二电流潮流方向与所述第一电流潮流方向进行比较，若满足预设电流潮流方向规则，则确定差动启动后支路电流潮流方向无变化。
可选的，所述预设电流幅值规则表征为所述第二电流幅值小于所述第一电流幅值与相电流阈值之和；
所述预设制动电流幅值规则表征为所述第二制动电流幅值小于所述第一制动电流幅值与制动电流阈值之和；
所述预设电流潮流方向规则表征为所述第二电流潮流方向与所述第一电流潮流方向之差的绝对值小于等于方向角阈值。
可选的，若所述电流幅值比较结果、所述制动电流幅值比较结果以及所述电流潮流方向比较结果满足预设规则，则判定母线故障为CT断线，包括：
若差动启动后无支路电流变化，且支路电流方向未发生变化时，判定母线故障为CT断线，并进行闭锁差动保护。
另一方面，本发明提供一种风电场母线的故障识别系统，包括：
获取单元，用于分别获取差动保护启动前母线上各支路的第一电流幅值、第一制动电流幅值、各支路的第一电流潮流方向以及当前时刻母线上各支路的第二电流幅值、第二制动电流幅值和各支路的第二电流潮流方向；
比较单元，用于分别将所述第二电流幅值与所述第一电流幅值、所述第二制动电流幅值与所述第一制动电流幅值、所述第二电流潮流方向与所述第一电流潮流方向进行比较，获得电流幅值比较结果、制动电流幅值比较结果以及电流潮流方向比较结果；
判定单元，用于若所述电流幅值比较结果、所述制动电流幅值比较结果以及所述电流潮流方向比较结果满足预设规则，则判定母线故障为CT断线。
另一方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上进行运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述所述的故障识别方法的步骤。
另一方面，本发明提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述所述的故障识别方法的步骤。
通过上述技术方案，通过比对差动保护启动前后母线上各支路的电流幅值、制动电流幅值以及各支路的电流潮流方向，并通过预设规则对母线保护CT断线判据逻辑进行改进，可有效降低母线保护区内故障拒动情况的发生，提升母线保护动作的准确性。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1是现有技术提供的一种CT断线闭锁逻辑框图；
图2是本发明实施例提供的一种风电场母线的故障识别方法的实施流程图；
图3是本发明实施例提供的一种风电场母线的故障识别系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
参阅图1所示，为现有技术提供的一种CT断线闭锁逻辑框图，目前风力发电35kV侧多采用单母线接线方式，当支路CT断线时(A相大差电流大于等于CT断线门槛，B相大差电流大于等于CT断线门槛，C相大差电流大于等于CT断线门槛，均大于等于1时)，设备延时9秒发CT断线信号，同时闭锁差动保护，电流回路正常后，0.9秒自动恢复正常运行，CT断线闭锁分相判别，分相闭锁(即A相大差电流大于等于CT断线门槛，B相大差电流大于等于CT断线门槛，C相大差电流大于等于CT断线门槛)，该CT断线闭锁逻辑无法实现CT断线快速闭锁差动保护，对支路CT断线判别完全依靠差动电流，无法对母线区内高阻接地故障和支路CT断线进行区分，基于此做出改进。
参阅图2所示，为本发明实施例提供的一种风电场母线的故障识别方法的实施流程图，包括以下执行步骤：
步骤200：分别获取差动保护启动前母线上各支路的第一电流幅值、第一制动电流幅值、各支路的第一电流潮流方向以及当前时刻母线上各支路的第二电流幅值、第二制动电流幅值和各支路的第二电流潮流方向。
需要说明的是，本实施例中采用的母线为35kV母线，差动保护启动包含差流启动或制动电流变化量启动。
步骤201：分别将所述第二电流幅值与所述第一电流幅值、所述第二制动电流幅值与所述第一制动电流幅值、所述第二电流潮流方向与所述第一电流潮流方向进行比较，获得电流幅值比较结果、制动电流幅值比较结果以及电流潮流方向比较结果。
需要说明的是，所述电流幅值比较结果和所述制动电流幅值比较结果表征差动启动后支路电流的变化；所述电流潮流方向比较结果表征差动启动后支路电流潮流方向的变化。
在一些实施方式中，执行步骤201时可以具体执行以下步骤：
S2010：分别将所述第二电流幅值与所述第一电流幅值、所述第二制动电流幅值与所述第一制动电流幅值进行比较，若所述第二电流幅值与所述第一电流幅值满足预设电流幅值规则，所述第二制动电流幅值与所述第一制动电流幅值满足预设制动电流幅值规则，则确定差动启动后无支路电流变化。
需要说明的是，所述预设电流幅值规则表征为所述第二电流幅值小于所述第一电流幅值与相电流阈值之和；
所述预设制动电流幅值规则表征为所述第二制动电流幅值小于所述第一制动电流幅值与制动电流阈值之和；
所述预设电流潮流方向规则表征为所述第二电流潮流方向与所述第一电流潮流方向之差的绝对值小于等于方向角阈值。
需要说明的是，方向角阈值可以根据具体的应用场景进行设置，例如5°，在此不作限制。
具体的，所述预设电流幅值规则可由以下公式(1)表述：
式中，表示当前时刻的支路n(n＝1,2...,N)的电流幅值，/>表示相序，/>表示启动前支路的记忆电流幅值，Imk为相电流阈值。
所述预设制动电流幅值规则可由以下公式(2)表述：
式中，为当前时刻的制动电流幅值；/>为启动前的制动电流幅值，Imk,res为制动电流阈值。
所述预设电流潮流方向规则可由以下公式(3)表述：
式中，为当前时刻的支路电流潮流方向；/>为启动前的支路电流潮流方向。
S2011：将所述第二电流潮流方向与所述第一电流潮流方向进行比较，若满足预设电流潮流方向规则，则确定差动启动后支路电流潮流方向无变化。
步骤202：若所述电流幅值比较结果、所述制动电流幅值比较结果以及所述电流潮流方向比较结果满足预设规则，则判定母线故障为CT断线。
具体的，若差动启动后无支路电流变化，且支路电流方向未发生变化时，判定母线故障为CT断线(即电流互感器断线)，并进行闭锁差动保护。在闭锁差动保护过程中，若有任一条件不满足时重新开放差动保护，且整个过程不再进行上述逻辑判别，不会降低差动保护动作速度。
需要说明的是，差动启动后无支路电流变化表示为差动启动后无支路电流变大。
在一些实施方式中，当差动保护启动，包含差流启动或制动电流变化量启动时，记忆启动前的母线上各支路电流幅值、各支路电流潮流方向。并分别将当前时刻各支路的电流幅值、制动电流幅值以及各支路电流潮流方向，与保护启动前的电流信息进行比较。当母线上所有支路电流均满足式(1)、大差制动电流满足式(2)时，判定为差动启动后无支路电流变大；当母线上所有支路电流潮流方向满足式(3)时，判定为差动启动后支路电流潮流方向无变化。当无支路电流变大，且支路电流方向未发生变化时，判定为发生CT断线，立即闭锁差动保护。在闭锁差动保护过程中，若有任一条件不满足时重新开放差动保护，且整个过程不再进行上述逻辑判别，不会降低差动保护动作速度。
通过对35kV母线保护CT断线判据逻辑进行改进，可有效降低母线保护区内故障拒动情况的发生，提升母线保护动作的准确性。
参阅图3所示，为本发明实施例提供的一种风电场母线的故障识别系统的结构示意图，包括：
获取单元300，用于分别获取差动保护启动前母线上各支路的第一电流幅值、第一制动电流幅值、各支路的第一电流潮流方向以及当前时刻母线上各支路的第二电流幅值、第二制动电流幅值和各支路的第二电流潮流方向；
比较单元301，用于分别将所述第二电流幅值与所述第一电流幅值、所述第二制动电流幅值与所述第一制动电流幅值、所述第二电流潮流方向与所述第一电流潮流方向进行比较，获得电流幅值比较结果、制动电流幅值比较结果以及电流潮流方向比较结果；
判定单元302，用于若所述电流幅值比较结果、所述制动电流幅值比较结果以及所述电流潮流方向比较结果满足预设规则，则判定母线故障为CT断线。
另一方面，本发明实施例还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上进行运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述任一项实施例所述的故障识别方法的步骤。
另一方面，本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项实施例所述的故障识别方法的步骤。
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。
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。
存储器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)。存储器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，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
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 (8)
1.一种风电场母线的故障识别方法，其特征在于，包括：
分别获取差动保护启动前母线上各支路的第一电流幅值、第一制动电流幅值、各支路的第一电流潮流方向以及当前时刻母线上各支路的第二电流幅值、第二制动电流幅值和各支路的第二电流潮流方向；
分别将所述第二电流幅值与所述第一电流幅值、所述第二制动电流幅值与所述第一制动电流幅值、所述第二电流潮流方向与所述第一电流潮流方向进行比较，获得电流幅值比较结果、制动电流幅值比较结果以及电流潮流方向比较结果；
若所述电流幅值比较结果、所述制动电流幅值比较结果以及所述电流潮流方向比较结果满足预设规则，则判定母线故障为CT断线。
2.根据权利要求1所述的故障识别方法，其特征在于，
所述电流幅值比较结果和所述制动电流幅值比较结果表征差动启动后支路电流的变化；
所述电流潮流方向比较结果表征差动启动后支路电流潮流方向的变化。
3.根据权利要求1所述的故障识别方法，其特征在于，分别将所述第二电流幅值与所述第一电流幅值、所述第二制动电流幅值与所述第一制动电流幅值、所述第二电流潮流方向与所述第一电流潮流方向进行比较，获得电流幅值比较结果、制动电流幅值比较结果以及电流潮流方向比较结果，包括：
分别将所述第二电流幅值与所述第一电流幅值、所述第二制动电流幅值与所述第一制动电流幅值进行比较，若所述第二电流幅值与所述第一电流幅值满足预设电流幅值规则，所述第二制动电流幅值与所述第一制动电流幅值满足预设制动电流幅值规则，则确定差动启动后无支路电流变化；
将所述第二电流潮流方向与所述第一电流潮流方向进行比较，若满足预设电流潮流方向规则，则确定差动启动后支路电流潮流方向无变化。
4.根据权利要求3所述的故障识别方法，其特征在于，
所述预设电流幅值规则表征为所述第二电流幅值小于所述第一电流幅值与相电流阈值之和；
所述预设制动电流幅值规则表征为所述第二制动电流幅值小于所述第一制动电流幅值与制动电流阈值之和；
所述预设电流潮流方向规则表征为所述第二电流潮流方向与所述第一电流潮流方向之差的绝对值小于等于方向角阈值。
5.根据权利要求2所述的故障识别方法，其特征在于，若所述电流幅值比较结果、所述制动电流幅值比较结果以及所述电流潮流方向比较结果满足预设规则，则判定母线故障为CT断线，包括：
若差动启动后无支路电流变化，且支路电流方向未发生变化时，判定母线故障为CT断线，并进行闭锁差动保护。
6.一种风电场母线的故障识别系统，其特征在于，包括：
获取单元，用于分别获取差动保护启动前母线上各支路的第一电流幅值、第一制动电流幅值、各支路的第一电流潮流方向以及当前时刻母线上各支路的第二电流幅值、第二制动电流幅值和各支路的第二电流潮流方向；
比较单元，用于分别将所述第二电流幅值与所述第一电流幅值、所述第二制动电流幅值与所述第一制动电流幅值、所述第二电流潮流方向与所述第一电流潮流方向进行比较，获得电流幅值比较结果、制动电流幅值比较结果以及电流潮流方向比较结果；
判定单元，用于若所述电流幅值比较结果、所述制动电流幅值比较结果以及所述电流潮流方向比较结果满足预设规则，则判定母线故障为CT断线。
7.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上进行运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-5任一项所述的故障识别方法的步骤。
8.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-5任一项所述的故障识别方法的步骤。
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