一种新能源源端电网送出线路保护方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种新能源源端电网送出线路保护方法及系统，属于电力系统继电保护技术领域，解决了现有技术中新能源源端电网送出线路保护存在为区内故障时耐过渡电阻能力差、区外故障时易误动的问题。包括在送出线路故障发生后，分别采集送出线路风场侧和直流侧保护安装处的电压、电流高频分量；基于送出线路风场侧和直流侧保护安装处的电压、电流高频分量，得到送出线路风场侧和直流侧的1模高频阻抗方差；基于风场侧和直流侧的1模高频阻抗方差和故障识别判据，判断送出线路故障类型，若故障类型为送出线路区内故障，则保护跳闸，实现送出线路保护。出线路保护。出线路保护。

【技术实现步骤摘要】
一种新能源源端电网送出线路保护方法及系统


[0001]本专利技术涉及电力系统继电保护
，尤其涉及一种新能源源端电网送出线路保护方法及系统。

技术介绍

[0002]大规模新能源通过电力电子设备并入电网后，受变流器控制策略等的影响，其故障暂态响应特征发生变化，表现为幅值受限、频率非工频、相角受控等，与同步电源存在较大差异，其中基于纯交流系统短路特征设计的线路纵联保护面临巨大挑战。
[0003]纵联保护凭借原理简单、动作迅速等优势广泛应用于输电线路的主保护。现有交流线路纵联保护主要分为基于电气量的纵联保护和基于逻辑量的纵联保护两种。其中，基于电气量的纵联保护利用电缆、光纤通道互相传输电流的瞬时值构造保护判据，以判别区内外故障；基于逻辑量的纵联保护基于两侧信号如功率方向、测量阻抗等综合判别实现区内外故障的判别。然而受风场故障穿越控制策略、故障条件和负荷电流等因素的影响，风场短路特性发生改变，传统保护灵敏性下降、甚至拒动，已有的新能源源端电网送出线路保护存在为区内故障时耐过渡电阻能力差、区外故障时易误动的问题。

技术实现思路

[0004]鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种新能源源端电网送出线路保护方法及系统，用以解决现有新能源源端电网送出线路保护存在为区内故障时耐过渡电阻能力差、区外故障时易误动的问题。
[0005]一方面，本专利技术实施例提供了一种新能源源端电网送出线路保护方法，包括以下步骤：
[0006]在送出线路故障发生后，分别采集送出线路风场侧和直流侧保护安装处的电压、电流高频分量；
[0007]基于送出线路风场侧和直流侧保护安装处的电压、电流高频分量，得到送出线路风场侧和直流侧的1模高频阻抗方差；
[0008]基于风场侧和直流侧的1模高频阻抗方差和故障识别判据，判断送出线路故障类型，若故障类型为送出线路区内故障，则保护跳闸，实现送出线路保护。
[0009]进一步地，所述故障识别判据，包括：
[0010]若送出线路风场侧的1模高频阻抗方差不大于风场侧的1模高频阻抗方差门槛值，且送出线路直流侧的1模高频阻抗方差大于直流侧的1模高频阻抗方差门槛值，则判断送出线路发生区内故障；
[0011]若送出线路风场侧和直流侧的1模高频阻抗方差均大于相应的1模高频阻抗方差门槛值，则判断送出线路发生风场侧的区外故障；
[0012]若送出线路风场侧和直流侧的1模高频阻抗方差均不大于相应的1模高频阻抗方差门槛值，则判断送出线路发生直流侧的区外故障。
[0013]进一步地，通过执行以下步骤得到送出线路风场侧和直流侧的1模高频阻抗方差：
[0014]基于每一采样点的送出线路风场侧和直流侧保护安装处的电压、电流高频分量，得到相应采样点的送出线路风场侧和直流侧保护安装处的1模高频电压、电流；
[0015]基于故障后的半个周期内所有采样点的送出线路风场侧和直流侧保护安装处的1模电压、电流，得到送出线路风场侧和直流侧的1模高频阻抗方差。
[0016]进一步地，第k个采样点的送出线路风场侧保护安装处的1模高频电压U
W1
(k)、1模高频电流I
W1
(k)分别表示为：
[0017][0018][0019]式中，U
WA
(k)、U
WB
(k)、U
WC
(k)分别表示第k个采样点的送出线路风场侧保护安装处的A、B、C相电压高频分量；I
WAY
(k)、I
WBY
(k)、I
WCY
(k)分别表示第k个采样点的送出线路风场侧保护安装处的A、B、C相电流高频分量；
[0020]所述送出线路风场侧的1模高频阻抗方差V
w
，表示为：
[0021][0022]式中，Z
w1
表示送出线路风场侧的1模高频阻抗；N
T
表示故障后的一个采样周期内采样点总数。
[0023]进一步地，第k个采样点的送出线路直流侧保护安装处的1模高频电压U
R1
(k)、1模高频电流I
R1
(k)分别表示为：
[0024][0025][0026]式中，U
RA
(k)、U
RB
(k)、U
RC
(k)分别表示第k个采样点的送出线路直流侧保护安装处的A、B、C相电压高频分量；I
RA
(k)、I
RB
(k)、I
RC
(k)分别表示第k个采样点的送出线路直流侧保护安装处的A、B、C相电流高频分量；
[0027]所述送出线路直流侧的1模高频阻抗方差V
r
，表示为：
[0028][0029]式中，Z
l1
表示送出线路的1模高频线路阻抗。
[0030]进一步地，所述送出线路风场侧的1模高频阻抗Z
w1
，表示为：
[0031]Z
W1
＝(jωL
r
+Z
pmsg1
//...//Z
pmsgi
//...//Z
pmsgN
)
[0032]其中，
[0033][0034]式中，Z
pmsgi
表示送出线路风场侧第i台风机的1模高频阻抗；N表示送出线路风场侧风机总台数；ω表示角频率；L
r
表示风场主变压器折算至Y接线侧的电感；k
w
表示风场主变压
器变比；R
1i
、L
1i
分别表示送出线路风场侧第i台风机的变流器侧电阻和电感；R
2i
、L
2i
分别表示送出线路风场侧第i台风机的网侧电阻和电感；R
3i
、C
1i
分别表示表示送出线路风场侧第i台风机的滤波器阻尼电阻和电容。
[0035]进一步地，所述送出线路的1模高频线路阻抗Z
l1
，表示为：
[0036]Z
l1
＝Z
l11
+Z
l12
[0037]其中，
[0038]Z
l11
＝R
l11
+jωL
l11
，
[0039]Z
l12
＝R
l12
+jωL
l12
，
[0040]式中，Z
l11
、Z
l12
分别表示送出线路风场侧和直流侧的1模高频线路阻抗；R
l11
、L
l11
分别为送出线路风场侧的等效电阻、电感；R
l12
、L
l12
分别为送出线路直流侧的等效电阻、电感。
[0041]进一步地，还包括：
[0042]若故障类型为送出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新能源源端电网送出线路保护方法，其特征在于，包括以下步骤：在送出线路故障发生后，分别采集送出线路风场侧和直流侧保护安装处的电压、电流高频分量；基于送出线路风场侧和直流侧保护安装处的电压、电流高频分量，得到送出线路风场侧和直流侧的1模高频阻抗方差；基于风场侧和直流侧的1模高频阻抗方差和故障识别判据，判断送出线路故障类型，若故障类型为送出线路区内故障，则保护跳闸，实现送出线路保护。2.根据权利要求1所述的新能源源端电网送出线路保护方法，其特征在于，所述故障识别判据，包括：若送出线路风场侧的1模高频阻抗方差不大于风场侧的1模高频阻抗方差门槛值，且送出线路直流侧的1模高频阻抗方差大于直流侧的1模高频阻抗方差门槛值，则判断送出线路发生区内故障；若送出线路风场侧和直流侧的1模高频阻抗方差均大于相应的1模高频阻抗方差门槛值，则判断送出线路发生风场侧的区外故障；若送出线路风场侧和直流侧的1模高频阻抗方差均不大于相应的1模高频阻抗方差门槛值，则判断送出线路发生直流侧的区外故障。3.根据权利要求1所述的新能源源端电网送出线路保护方法，其特征在于，通过执行以下步骤得到送出线路风场侧和直流侧的1模高频阻抗方差：基于每一采样点的送出线路风场侧和直流侧保护安装处的电压、电流高频分量，得到相应采样点的送出线路风场侧和直流侧保护安装处的1模高频电压、电流；基于故障后的半个周期内所有采样点的送出线路风场侧和直流侧保护安装处的1模高频电压、电流，得到送出线路风场侧和直流侧的1模高频阻抗方差。4.根据权利要求3所述的新能源源端电网送出线路保护方法，其特征在于，第k个采样点的送出线路风场侧保护安装处的1模高频电压U
W1
(k)、1模高频电流I
W1
(k)分别表示为：(k)分别表示为：式中，U
WA
(k)、U
WB
(k)、U
WC
(k)分别表示第k个采样点的送出线路风场侧保护安装处的A、B、C相电压高频分量；I
WAY
(k)、I
WBY
(k)、I
WCY
(k)分别表示第k个采样点的送出线路风场侧保护安装处的A、B、C相电流高频分量；所述送出线路风场侧的1模高频阻抗方差V
w
，表示为：式中，Z
w1
表示送出线路风场侧的1模高频阻抗；N
T
表示故障后的一个采样周期内采样点总数。5.根据权利要求4所述的新能源源端电网送出线路保护方法，其特征在于，第k个采样点的送出线路直流侧保护安装处的1模高频电压U
R1
(k)、1模高频电流I
R1
(k)分别表示为：
式中，U
RA
(k)、U
RB
(k)、U
RC
(k)分别表示第k个采样点的送出线路直流侧保护安装处的A、B、C相电压高频分量；I
RA
(k)、I
RB
(k)、I
RC
(k)分别表示第k个采样点的送出线路直流侧保护安装处...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊剑，周保军，陈久奇，李江，马静，赵文越，耿若楠，张宇锋，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：