针对光伏电源联络线不平衡短路的自适应距离保护方法技术

一种针对光伏电源联络线不平衡短路的自适应距离保护方法，针对采用抑制负序电流控制策略的光伏场站送出线路在不平衡短路下的复合序网，通过保护安装处的序分量获取故障点序分量，将序分量信息代入阻抗解析模型得到故障距离，具体为：故障发生时，保护启动，当保护流过的负序电流大于整定值，则意味着故障发生在保护反方向，此时保护返回；当负序电流小于整定值，意味着故障发生在保护正方向，保护进行故障类型识别，整定值按照光伏输出的最大负序电流整定。本发明专利技术仅需利用本地电气量，无需占用通信通道和进行硬件升级，改造成本低的同时能正确迅速识别各种类型的不对称短路故障，有利于电网故障的隔离和恢复。利于电网故障的隔离和恢复。利于电网故障的隔离和恢复。

【技术实现步骤摘要】
针对光伏电源联络线不平衡短路的自适应距离保护方法


[0001]本专利技术涉及的是一种电力控制领域的技术，具体是一种针对光伏电源联络线不平衡短路的自适应距离保护方法。

技术介绍

[0002]距离保护反应故障距离，不受系统运行方式影响，广泛用作线路主保护和后备保护。随着环境问题的日益突出和电力电子技术的发展，光伏发电兴起，但受逆变器控制影响，光伏电源呈现弱馈和电流相位受控特性，导致光伏电源联络线的光伏侧距离保护抗过渡电阻能力差。联络线保护的快速、正确动作是促进新能源应用的重要环节。
[0003]自适应整定距离保护、基于阻抗复数平面的距离保护和基于电压相量平面的距离保护等现有针对传统场景下改善距离保护抗过渡电阻能力的策略难以满足光伏场站送出线路保护要求。针对光伏电源联络线的距离保护主要有基于延时的距离保护、高频距离保护等，但这些保护存在需要占用通信通道，速动性差，改造成本高以及可能与电网导则中的无功支撑要求冲突的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有技术存在的上述不足，提出一种针对光伏电源联络线不平衡短路的自适应距离保护方法，从原理上消除了过渡电阻对距离保护的影响，可以适用于不同地区电网导则对故障期间光伏场站无功支撑的要求，仅需利用本地电气量，无需占用通信通道和进行硬件升级，改造成本低的同时能正确迅速识别各种类型的不对称短路故障，有利于电网故障的隔离和恢复。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0006]本专利技术涉及一种针对光伏电源联络线不平衡短路的自适应距离保护方法，针对采用抑制负序电流控制策略的光伏场站送出线路在不平衡短路下的复合序网，通过保护安装处的序分量获取故障点序分量，将序分量信息代入阻抗解析模型得到故障距离，具体为：故障发生时，保护启动，当保护流过的负序电流大于整定值，则意味着故障发生在保护反方向，此时保护返回；当负序电流小于整定值，意味着故障发生在保护正方向，保护进行故障类型识别，整定值按照光伏输出的最大负序电流整定。
[0007]所述的保护启动判据为：当故障分量电压大于门槛值，则保护启动，启动判据如下所示：|ΔU
LPP
|＞ε∪|ΔU
LPG
|＞ε，其中：ΔU
LPP
为故障分量相间电压，ΔU
LPG
为故障分量相电压，ε为门槛值，为保证一定裕度，此处ε取0.1kV。
[0008]所述的保护动作判据为：1)α对时间的差分小于0.1pu/ms；2)α小于整定值，本方法Ⅰ段整定值取0.9，Ⅱ段整定值取1.2；3)连续五个采样点满足以上两个条件。
[0009]所述的故障发生在保护正方向时，按照故障类型相应得到故障位置α，包括：
[0010]①
两相短路下故障位置其中：
X＝∠(U
CL(
‑
)
/I
CL(+)
)，Z
L
为联络线阻抗，为联络线阻抗角；Z
m
为相间阻抗继电器的测量阻抗，为测量阻抗的相角；Z
S
为对侧系统的等效阻抗，为系统等效阻抗阻抗角；U
CL
(
‑
)为本地保护安装处测得的负序电压，I
CL(+)
为本地保护安装处测得的负序电流，|
·
|为取模。
[0011]所述的对侧系统的等效阻抗其中：U
CL
为本地保护安装处测得的C相电压，I
CL
为本地保护安装处测得的C相电流，U
CL[0]为故障前本地保护安装处的C相电压，I
CL[0]为故障前本地保护安装处的C相电流。
[0012]所述两相短路下故障位置a通过以下方式得到：故障时测量阻抗、附加阻抗和实际短路阻抗构成的几何关系可得下式：又由负序网络中光伏侧开路的特性，得附加阻抗相位将其代入几何关系可得两相短路下故障位置a。
[0013]②
两相接地和单相接地时，故障距离其中：为附加阻抗角，Z
mnew
为两相接地时的新型测量阻抗表达式，为新型测量阻抗的相位，两相接地时U
AL
为保护安装处测得的A相电压，U
BL
为保护安装处测得的B相电压，I
AL
为保护安装处测得的A相电流，I
BL
为保护安装处测得的B相电流，K(0)为零序补偿系数，其公式为其中：Z0为联络线零序阻抗，Z1为联络线正序阻抗；I
L(0)
为保护安装处测得的零序电流；两相接地时附加阻抗角单相接地时附加阻抗角技术效果
[0014]本专利技术整体解决了现有技术抗过渡电阻能力的不足，本专利技术通过分析采用抑制负序电流控制策略的光伏场站送出线路在不对称短路故障下的复合序网，利用负序网络中光伏侧开路的性质，通过本地测量值实时计算对侧系统等效阻抗和故障点电流，再利用测量阻抗、附加阻抗、实际短路阻抗几何关系判断区内外故障。与现有技术相比，本专利技术从原理上消除了过渡电阻的影响，解决了弱馈场景下距离保护抗过渡电阻能力弱的问题。此外，本专利技术能够自适应系统阻抗变化，以及不同地区电网导则对故障期间光伏场站无功支撑的要求，并且不受光伏场站弱馈特性影响。
附图说明
[0015]图1为本专利技术流程图；
[0016]图2为实施例光伏电源联络线测试系统图；
[0017]图3为实施例联络线区内外两相短路识别结果示意图；
[0018]图4为实施例联络线区内外两相接地短路识别结果示意图；
[0019]图5为实施例联络线区内外单相接地短路识别结果示意图。
具体实施方式
[0020]如图1所示，为本实施例涉及一种针对光伏电源联络线不平衡短路的自适应距离保护方案，包含以下步骤：
[0021]步骤1：持续读取电压电流数据，并判断保护是否启动。
[0022]步骤2：当保护测得零序电流达到整定值，意味着故障发生在反方向，此时返回步骤1；否则转入步骤3。
[0023]步骤3：进行故障类型的识别，根据故障类型选取相应的故障距离计算公式计算故障距离。
[0024]步骤4：计算所求出的故障距离对时间的差分，当连续五个采样点满足差分值小于0.1pu/ms，则转入步骤5；否则返回步骤4。
[0025]步骤5：当计算所得故障距离小于一段距离保护整定值，则保护无延时跳闸，保护流程结束；否则转入步骤6。
[0026]步骤6：当计算所得故障距离小于二段距离保护整定值，则保护经延时跳闸，保护流程结束；否则转入步骤7。
[0027]步骤7：当计算所得故障距离不满足一段或二段距离保护整定值，则保返回步骤1。
[0028]如图2所示，为本实施例涉及的针对采用抑制负序电流控制策略的光伏场站送出线路在不平衡短路下的复合序网，具体为IEEE9节点改进系统作为验证算例，包括：依次连接至光伏场站的电源S1、第一母线B1、第一变压器T1、第二至第四母线B2、B3、B4、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种针对光伏电源联络线不平衡短路的自适应距离保护方法，其特征在于，针对采用抑制负序电流控制策略的光伏场站送出线路在不平衡短路下的复合序网，通过保护安装处的序分量获取故障点序分量，将序分量信息代入阻抗解析模型得到故障距离，具体为：故障发生时，保护启动，当保护流过的负序电流大于整定值，则意味着故障发生在保护反方向，此时保护返回；当负序电流小于整定值，意味着故障发生在保护正方向，保护进行故障类型识别，整定值按照光伏输出的最大负序电流整定；所述的保护启动判据为：当故障分量电压大于门槛值，则保护启动，启动判据如下所示：|ΔU
LPP
|＞ε∪|ΔU
LPG
|＞9，其中：ΔU
LPP
为故障分量相间电压，ΔU
LPG
为故障分量相电压，ε为门槛值。2.根据权利要求1所述的针对光伏电源联络线不平衡短路的自适应距离保护方法，其特征是，所述的门槛值ε取0.1kV。3.根据权利要求1所述的针对光伏电源联络线不平衡短路的自适应距离保护方法，其特征是，所述的保护动作判据为：1)α对时间的差分小于0.1pu/ms；2)α小于整定值，Ⅰ段整定值取0.9，Ⅱ段整定值取1.2；3)连续五个采样点满足以上两个条件。4.根据权利要求3所述的针对光伏电源联络线不平衡短路的自适应距离保护方法，其特征是，所述的故障发生在保护正方向时，按照故障类型相应得到故障位置α，包括：
①
两相短路下故障位置其中：其中：其中：X＝∠((U
CL(
‑
)
/I
CL(+)
)，Z
L
为联络线阻抗，为联络线阻抗角；Z
m
为相间阻抗继电器的测量阻抗，为测量阻抗的相角；Z

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海洋，涂崎，凌晓波，孙天甲，朱奕帆，黄震宇，晁晨栩，郑晓冬，高飘，邰能灵，肖正光，贺杨烊，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：