一种风电场汇集线路两相接地故障的故障测距方法、系统与流程

本发明涉及继电保护技术，具体涉及一种风电场汇集线路两相接地故障的故障测距方法、系统。

背景技术：

1、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，新能源发电迅速兴起，其中风电近年来受到广泛关注，且远海化趋势明显。大容量的深远海风电场通过汇集线路汇集至柔性直流换流站，再通过直流输电线路向陆地电网传输电能。汇集线路两侧均为电力电子换流器，发生两相接地故障时，两侧电流均呈现幅值受限、相位受控的特性，传统距离保护、在线故障测距方法极易受过渡电阻影响，且需要占用通信通道，无法满足汇集线路故障测距需求。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的在于提供一种风电场汇集线路两相接地故障的故障测距方法、系统，该方案不受过渡电阻影响，无需占用通信通道，能够满足汇集线路故障测距需求。

2、技术方案：本发明的一种风电场汇集线路两相接地故障的故障测距方法，包括：

3、在保护安装处持续监测风电场汇集线路风机侧的电气量，当其中一相电压低于预设值时表示故障发生；

4、通过测量阻抗构建故障距离测量模型；

5、利用风机侧换流器和柔性直流换流器均采用一直负序电流的特性，通过保护安装处零序电流和零序电压来表示故障点零序电流。

6、计算故障距离α，如果连续多个采样点差分值都小于预设阈值，则输出故障距离。

7、进一步地，当其中一相电压低于预设值时表示故障发生，具体如下：

8、up≤0.9un

9、式中，up表示相电压；un表示额定电压；当上式满足，则表明故障发生，故障测距算法启动。

10、进一步地，所述故障距离测量模型的表达式如下：

11、

12、式中，a(α)和b(α)如下式所示：

13、

14、

15、式中，zl表示风电场汇集线路阻抗；表示风电场汇集线路阻抗角；zm表示测量阻抗；表示测量阻抗角；表示附加阻抗角。

16、进一步地，所述测量阻抗zm的表达式如下：

17、

18、式中，ual为本地测量点a相相电压；ubl为本地测量点b相相电压；ial为本地测量点a相相电流；ibl为本地测量点b相相电流；iar为线路对侧测量点a相相电流；ibr为线路对侧测量点b相相电流；rph为相间过渡电阻；rg为接地过渡电阻；zadd为附加阻抗；k0为零序分支系数；il0为本地测量点零序电流；if0为故障点零序电流。

19、进一步地，所述附加阻抗zadd的表达式如下：

20、

21、进一步地，所述故障点零序电流的表达式如下：

22、

23、式中，ul0为本地测量点零序电压；zw-t0为风机侧变压器零序阻抗；il0为本地测量点零序电流；α表示故障距离；为风电场汇集线路的零序阻抗。

24、进一步地，所述故障距离α的表达式如下：

25、

26、式中，a、b和c如下式所示：

27、

28、式中，为风电场汇集线路零序阻抗角，为风机侧变压器零序阻抗角。

29、基于相同的发明构思，本发明的一种风电场汇集线路两相接地故障的故障测距系统，包括：

30、故障监测模块，用于在保护安装处持续监测风电场汇集线路风机侧的电气量，当其中一相电压低于预设值时表示故障发生；

31、模型构建模块，通过测量阻抗构建故障距离测量模型；

32、零序电流计算模块，用于利用风机侧换流器和柔性直流换流器均采用一直负序电流的特性，通过保护安装处零序电流和零序电压来表示故障点零序电流。

33、故障距离计算模块，用于计算故障距离α，如果连续多个采样点差分值都小于预设阈值，则输出故障距离。

34、基于相同的发明构思，本发明的一种风电场汇集线路两相接地故障的故障测距设备，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机指令，当所述计算机指令被处理器执行时该电子设备实现如上述风电场汇集线路两相接地故障的故障测距方法的步骤。

35、基于相同的发明构思，本发明的一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时，实现如上述风电场汇集线路两相接地故障的故障测距方法的步骤。

36、有益效果：本发明的技术方案y与现有技术相比，其有益效果在于：

37、本发明通过故障点电流计算出附加阻抗从而将其消除，解决了过渡电阻影响测距精度的技术问题，从原理上消除了过渡电阻对故障测距的影响，可以适用海底电缆复杂的故障环境，有利于风电场汇集线路两相接地故障的识别和隔离，提高了风电场稳定运行的能力。

38、本发明仅需利用本地电气量，无需占用通信通道和进行硬件升级，解决了新技术应用带来的高成本问题，改造成本低，易于推广应用。

技术特征：

1.一种风电场汇集线路两相接地故障的故障测距方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种风电场汇集线路两相接地故障的故障测距方法，其特征在于，当其中一相电压低于预设值时表示故障发生，具体如下：

3.根据权利要求1所述的一种风电场汇集线路两相接地故障的故障测距方法，其特征在于，所述故障距离测量模型的表达式如下：

4.根据权利要求3所述的一种风电场汇集线路两相接地故障的故障测距方法，其特征在于，所述测量阻抗zm的表达式如下：

5.根据权利要求4所述的一种风电场汇集线路两相接地故障的故障测距方法，其特征在于，所述附加阻抗zadd的表达式如下：

6.根据权利要求1所述的一种风电场汇集线路两相接地故障的故障测距方法，其特征在于，所述故障点零序电流的表达式如下：

7.根据权利要求4所述的一种风电场汇集线路两相接地故障的故障测距方法，其特征在于，所述故障距离α的表达式如下：

8.一种风电场汇集线路两相接地故障的故障测距系统，其特征在于，包括：

9.一种风电场汇集线路两相接地故障的故障测距设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机指令，当所述计算机指令被处理器执行时该电子设备实现如权利要求1至7中任意一项所述风电场汇集线路两相接地故障的故障测距方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，该程序被处理器执行时，实现如权利要求1至7中任意一项所述风电场汇集线路两相接地故障的故障测距方法的步骤。

技术总结本发明公开了一种风电场汇集线路两相接地故障的故障测距方法、系统，包括：在保护安装处持续监测风电场汇集线路风机侧的电气量，当其中一相电压低于预设值时表示故障发生；通过测量阻抗构建故障距离测量模型；利用风机侧换流器和柔性直流换流器均采用一直负序电流的特性，通过保护安装处零序电流和零序电压来表示故障点零序电流；计算故障距离，如果连续多个采样点差分值都小于预设阈值，则输出故障距离。本发明不受过渡电阻影响，无需占用通信通道，能够满足汇集线路故障测距需求。技术研发人员：汤海宁,王林,刘宇,张泽成,何宏建,荣帆,杨静,刘亮亮,李康明受保护的技术使用者：国电南瑞南京控制系统有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25