【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及新型电力系统继电保护，具体涉及一种风电场送出线路梯度能量匹配式纵联保护方法及系统。
技术介绍
1、“双碳”背景下，可再生能源发电场站高比例并网已成为新型电力系统的不可逆趋势。风能作为可再生能源的重要代表之一，对于构建新型电力系统具有关键支撑作用。然而，由于风机结构的复杂性和控制策略的差异性，风电机组在故障时表现出与传统同步发电机组截然不同的特性。如：频率偏移、阻抗波动、高谐波、弱馈等，导致传统线路保护的动作性能明显下降，存在拒动风险。因此，研究风电场送出线路新型保护方案对促进可再生能源发展，确保电力系统安全稳定运行具有重要的现实意义和社会价值。
2、现有风电场送出线路保护主要可分为频域保护和时域保护。频域保护主要通过傅里叶和小波变换比较故障前后电流的工频或高频信息，构造方向或差动元件，隔离故障线路。时域保护主要依靠故障差动电流、差动电压，并将区内、外故障等效为不同的电感电路模型以及基于采样值距离特征的保护。
3、无论是双馈风机还是永磁直驱风机，其故障时刻的短路电流均可呈现出频率偏移等特性，使得基于工频量的传统线路保护可靠性降低，存在拒动风险。
4、基于此，研究并开发涉及一种风电场送出线路梯度能量匹配式纵联保护方法及系统。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种风电场送出线路梯度能量匹配式纵联保护方法及系统，通过利用多分辨形态学梯度提取两侧电流的边缘信息，并定义梯度能量值以凸显电流间的高频能量差异，通过动态时间调整引入相角差异，深层次展
2、一种风电场送出线路梯度能量匹配式纵联保护方法，包括以下步骤，
3、s001，采集风电场送出线路保护安装处的线路两侧电流值，将所述线路两侧电流值利用多分辨形态学梯度提取电流信号边缘信息；
4、s002，根据所述线路两侧电流值和电流信号边缘信息生成梯度能量值，基于所述梯度能量值计算获得两侧梯度能量值的dtw距离；
5、s003，判断所述dtw距离是否满足风电场送出线路梯度能量匹配式纵联保护判据；若是，则判定发生的是送出线路区内故障，保护动作；否则，判定发生的是送出线路区外故障，保护复归。
6、可选地，所述步骤s001中，采集风电场送出线路保护安装处的线路两侧电流值，所述线路两侧电流值为采集风电场送出线路保护安装处的场站侧和系统侧三相电流信号。
7、可选地，所述步骤s001中，将所述线路两侧电流值利用多分辨形态学梯度提取电流信号边缘信息包括：
8、采用数学形态学的膨胀和腐蚀基本运算单元对场站侧和系统侧三相电流信号进行运算，
9、所述膨胀运算为：
10、所述腐蚀运算为：
11、其中，f(x)为原始采样电流信号；g(y)为结构函数；d1、d2分别为结构元素和原始采样电流信号的变量定义域；表示膨胀运算；！表示腐蚀运算；
12、对电流信号进行膨胀和腐蚀基本运算单元的基本运算后，获得电流信号的单刻度形态学梯度；
13、所述基本形态学梯度为：
14、其中，g为形态学梯度结构算子；
15、在单刻度形态学梯度的基础上，进行梯度计算，获得多分辨形态学梯度表示电流信号边缘信息。
16、可选地，所述多分辨形态学梯度为：
17、
18、其中，g+表示上升沿；g-表示下降沿；l表示结构元素的长度，其值随着形态学梯度分解层数的增加而减小；α表示多分辨形态学梯度分解层数；为上升沿对应分解层数的梯度值；为下降沿对应分解层数的梯度值；pα为α层分解后的梯度值；当α＝0时，pα为原始采样电流信号。
19、可选地，步骤s002，根据所述线路两侧电流值和电流信号边缘信息生成梯度能量值，基于所述梯度能量值计算获得两侧梯度能量值的dtw距离中所述梯度能量值为：
20、
21、其中，i为梯度分解后的电流值；n为原始信号采样点数；ij为第n个采样点对应的电流值；e为梯度能量值。s002，根据所述线路两侧电流值和电流信号边缘信息，生成梯度能量值，计算获得两侧梯度能量值的dtw距离；
22、可选地，步骤s002中，基于所述梯度能量值计算获得两侧梯度能量值的dtw距离包括：
23、将线路两侧电流信号梯度能量值序列x和y按时间顺序排列，构造距离矩阵am×n；
24、点xi与点yj之间的欧氏距离为：
25、其中，am×n中的元素aij定义为点xi和yj的欧氏距离；xi、yj分别为序列x和y上的任意一点；
26、在矩阵am×n中寻找一条规整路径，使所述规整路径下序列x和y的累加距离最小；
27、所述规整路径为：p＝{p1,p2,……,ps}
28、其中，m、n为矩阵am×n中横纵坐标的点数；max(m,n)＜sm+n；p为路径的集合；p1、p2，……，ps为单个路径的距离；所述规整路径应满足的约束条件为：单调性约束：ikik-1,jkjk-1，连续性约束：ik-ik-11,jk-jk-1≤1，边界约束：i1＝j1＝1,is＝m,js＝n；
29、由于满足所述约束条件的路径集合p不只一个，为使选出的路径最优，将全局最优问题转化为局部最优问题，保证每一步的累加距离最优，即可得到全局最优规整路径；
30、所述递归公式为：
31、其中，d(i,j)为每一步求解的累加最优距离；
32、对所述全局最优规划路径进行归一化处理，即为所需两侧电流信号梯度能量值的dtw距离，所述dtw距离为：
33、
34、其中，dtw(x,y)为未归一化之前的dtw距离；dxy为归一化后的dtw距离。
35、可选地，步骤s003，判断所述dtw距离是否满足风电场送出线路梯度能量匹配式纵联保护判据中，所述风电场送出线路梯度能量匹配式纵联保护判据中保护判据为：
36、
37、其中，d为线路两侧电流梯度能量值的dtw距离；dset为保护启动门槛值；er为制动量；em、en分别为场站侧和系统侧电流信号的梯度能量值；
38、可选地，s003，判断所述dtw距离是否满足风电场送出线路梯度能量匹配式纵联保护判据；若是，则判定发生的是送出线路区内故障，保护动作；否则，判定发生的是送出线路区外故障，保护复归中，判定方法为：
39、将计算获得的线路两侧电流梯度能量值的dtw距离与设定的保护启动门槛值dset作比较，若d大于设定的保护启动门槛值dset，则保护启动，若d大于制动量er，则判定为区内故障，发出动作信号，否则复归。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种风电场送出线路梯度能量匹配式纵联保护方法，其特征在于：包括以下步骤，
2.根据权利要求1所述的一种风电场送出线路梯度能量匹配式纵联保护方法，其特征在于：所述步骤S001中，采集风电场送出线路保护安装处的线路两侧电流值，所述线路两侧电流值为采集风电场送出线路保护安装处的场站侧和系统侧三相电流信号。
3.根据权利要求2所述的一种风电场送出线路梯度能量匹配式纵联保护方法，其特征在于：所述步骤S001中，将所述线路两侧电流值利用多分辨形态学梯度提取电流信号边缘信息包括：
4.根据权利要求3所述的一种风电场送出线路梯度能量匹配式纵联保护方法，其特征在于：所述多分辨形态学梯度为：
5.根据权利要求1所述的一种风电场送出线路梯度能量匹配式纵联保护方法，其特征在于：步骤S002，根据所述线路两侧电流值和电流信号边缘信息生成梯度能量值，基于所述梯度能量值计算获得两侧梯度能量值的DTW距离中所述梯度能量值为：
6.根据权利要求5所述的一种风电场送出线路梯度能量匹配式纵联保护方法，其特征在于：步骤S002中，基于所述梯度能量值计算获得
7.根据权利要求2至6任意一项所述的一种风电场送出线路梯度能量匹配式纵联保护方法，其特征在于：步骤S003，判断所述DTW距离是否满足风电场送出线路梯度能量匹配式纵联保护判据中，所述风电场送出线路梯度能量匹配式纵联保护判据中保护判据为：
8.根据权利要求7所述的一种风电场送出线路梯度能量匹配式纵联保护方法，其特征在于：S003，判断所述DTW距离是否满足风电场送出线路梯度能量匹配式纵联保护判据；若是，则判定发生的是送出线路区内故障，保护动作；否则，判定发生的是送出线路区外故障，保护复归中，判定方法为：
9.一种风电场送出线路梯度能量匹配式纵联保护系统，其特征在于：包括数据采集模块、电流梯度能量值DTW距离计算模块、故障检测模块和保护动作模块；
10.根据权利要求9所述的一种风电场送出线路梯度能量匹配式纵联保护系统，其特征在于：所述数据采集模块采集风电场送出线路保护安装处的电流数据中，风电场包括双馈风电场、永磁直驱风电场。
...【技术特征摘要】
1.一种风电场送出线路梯度能量匹配式纵联保护方法，其特征在于：包括以下步骤，
2.根据权利要求1所述的一种风电场送出线路梯度能量匹配式纵联保护方法，其特征在于：所述步骤s001中，采集风电场送出线路保护安装处的线路两侧电流值，所述线路两侧电流值为采集风电场送出线路保护安装处的场站侧和系统侧三相电流信号。
3.根据权利要求2所述的一种风电场送出线路梯度能量匹配式纵联保护方法，其特征在于：所述步骤s001中，将所述线路两侧电流值利用多分辨形态学梯度提取电流信号边缘信息包括：
4.根据权利要求3所述的一种风电场送出线路梯度能量匹配式纵联保护方法，其特征在于：所述多分辨形态学梯度为：
5.根据权利要求1所述的一种风电场送出线路梯度能量匹配式纵联保护方法，其特征在于：步骤s002，根据所述线路两侧电流值和电流信号边缘信息生成梯度能量值，基于所述梯度能量值计算获得两侧梯度能量值的dtw距离中所述梯度能量值为：
6.根据权利要求5所述的一种风电场送出线路梯度能量匹配式纵联保护方法，其特征在于：步...
【专利技术属性】
技术研发人员：焦龄霄，周凯，毕如玉，李煜磊，张员宁，时伟君，罗浪，侯博文，陈立达，胡伯立，胡晶，况静，洪聪，卫健，张子熙，李璐，刘杜，贺丰婕，江渊，陈理，吕青媛，洪叶，黄景光，李振华，翁汉琍，林湘宁，徐志凌，
申请(专利权)人：国网湖北省电力有限公司超高压公司，
类型：发明
国别省市：
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