[發明專利]風電場集電線路的保護裝置與保護方法

在審

• 申請號: 201510634610.1
• 申請日: 2015-09-29
• 公開（公告）號: CN105162096A
• 公開（公告）日: 2015-12-16
• 發明（設計）人: 楊朋威;錢文曉;劉景遠;劉衛明;李袖;王瑞;張明明;劉春輝;任正
• 申請（專利權）人: 國網內蒙古東部電力有限公司電力科學研究院;國家電網公司
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26;H02H7/04;H02H7/045
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 趙囡囡;吳貴明

技術領域

本申請涉及電力技術領域，具體而言，涉及一種風電場集電線路的保護裝置與保護方法。

背景技術

風電場集電線路一般采用一條線路并接多臺箱式變壓器(以下簡稱箱變)，箱變一般在高壓側配置熔斷器作為本體及低壓側短路故障保護，集電線路一般采用三段式電流保護，該接線方式造價較低，但集電線路保護普遍沒有選擇性，箱變高壓側故障時，集電線路保護會越級動作，擴大停電范圍。內蒙古、甘肅等風電基地曾發生過多起箱變故障導致集電線路保護越級跳闡的事故，損失出力累計高達幾十萬千瓦。

為了提高保護選擇性，避免集電線路保護越級跳闡事故的發生，目前普遍釆用的一種方案是集電線路配短時限電流速斷保護，電流定值按線路末端兩相短路有靈敏度整定，時間定值為0.3s，該方案在一定程度上可以提高線路保護的選擇性，但不能從根本上解決保護選擇性的問題。其原因是熔斷器保護具有反時限特性，其動作時間與短路電流的平方成反比，集電線路短時限電流速斷的延時時間很難與其精確配合，當箱變發生故障時，集電線路保護仍有可能會越級動作，使整個線路上的所有箱變停電。另外，當集電線路靠近中壓母線側故障時，由于集電線路保護設有的延時，保護不能快速動作，而風力發電機定子側電壓多數會跌落至20％額定電壓以下，整個中壓母線上的所有風電機組都有可能經短延時而跳閘，擴大跳閘范圍。

因此，亟需一種能從根本上避免集電線路保護越級跳闡事故發生的風電場集電線路的保護裝置與方法。

發明內容

本申請旨在提供一種風電場集電線路的保護裝置與保護方法，以解決現有技術中不能從根本上避免集電線路保護越級跳闡事故發生問題。

為了實現上述目的，根據本申請的一個方面，提供了一種風電場集電線路的保護裝置，上述保護裝置包括：至少一個合并單元、一個數字式保護單元、至少一個箱變終端設備與一個集電線路終端設備。其中，合并單元用來將從箱變與集電線路采集得到的模擬信號轉化為數字信號；數字式保護單元通過第一傳輸線路與至少一個上述合并單元電連接，用于判斷上述箱變和/或上述集電線路是否需要跳閘，當上述箱變和/或上述集電線路需要跳閘時，發出對應的跳閘信號；箱變終端設備通過第二傳輸線路與上述數字式保護單元相連接，用于接收上述跳閘信號，并對上述箱變下達跳閘命令；集電線路終端設備通過上述第二傳輸線路與上述數字式保護單元相連接，用于接收上述跳閘信號，并對上述集電線路下達跳閘命令。

進一步地，上述數字式保護單元具有嵌入式IEC61850通信功能。

進一步地，上述數字式保護單元包括箱變差動保護模塊、集電線路電流速斷保護模塊、集電線路限時電流速斷保護模塊與集電線路方向過流保護模塊。

進一步地，上述保護裝置包括箱變和風機的合并單元與集電線路合并單元。

進一步地，上述保護裝置還包括箱變斷路器與集電線路斷路器，上述箱變斷路器設置在各上述箱變的高壓側，上述集電線路斷路器設置在中壓母線側。

進一步地，上述保護裝置還包括至少一個交換機，上述交換機設置在上述第一傳輸線路和/或上述第二傳輸線路上。

進一步地，上述保護裝置包括兩個交換機。

進一步地，上述交換機為SV與GOOSE共網的交換機。

根據本申請的另一個方面，提供了一種風電場集電線路的保護方法，采用上述保護裝置實施，上述保護方法包括：采集箱變與集電線路的模擬信號，上述模擬信號包括電流信號與電壓信號；利用上述合并單元將上述模擬信號轉化為數字信號；采用上述數字式保護單元比較上述數字信號與閾值信號，判斷是否發出箱變的跳閘信號或集電線路的跳閘信號；以及當上述數字式保護單元發出箱變跳閘信號時，上述箱變一一對應接收上述箱變跳閘信號并執行跳閘，當上述數字式保護單元發出集電線路跳閘信號時，上述集電線路接收上述集電線路跳閘信號并執行跳閘。

進一步地，上述采用上述數字式保護單元比較上述數字信號與閾值信號，判斷是否發出箱變的跳閘信號和/或集電線路的跳閘信號的步驟包括：計算各上述箱變的流入電流與流出電流的電流差值，當至少一個上述箱變的電流差值大于等于第一閾值時，發出對應上述箱變的跳閘信號和閉鎖信號，并將上述集電線路的電流速斷保護和集電線路限時電流速斷保護閉鎖；當各上述箱變的電流差值均小于上述第一閾值時，不發出上述箱變的跳閘信號和閉鎖信號，并且當上述集電線路的速斷電流大于等于第二閾值時，經過第一延時時間后，發出集電線路跳閘信號，當上述集電線路限時速斷電流大于第三閾值時，經過第二延時時間后，發出集電線路跳閘信號。