[發(fā)明專利]一種基于電磁時(shí)間反演法的新能源場站送出線路故障測距方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010919640.8
• 申請(qǐng)日: 2020-09-04
• 公開（公告）號(hào): CN112083282B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 束洪春;饒鴻江;董俊;常勇;鄧亞琪;朱亮;于永波;梁雨婷;林少鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R31/08
• 分類號(hào): G01R31/08;G01R31/52;G01R31/58
• 代理公司: 昆明明潤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 53215
• 代理人: 王鵬飛

本發(fā)明涉及一種基于電磁時(shí)間反演法的新能源場站送出線路故障測距方法，屬于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明通過電磁暫態(tài)仿真在新能源場站送出線路區(qū)內(nèi)設(shè)置不同故障類型，提取兩側(cè)故障電流進(jìn)行Karenbauer變換解耦，提取線模電流，利用db4小波將線模分量分解為高頻和低頻分量，選擇高頻d1分量進(jìn)行電磁時(shí)間反演后等效為電流源，分別連接到無損鏡像線路兩端給線路供電，假設(shè)故障點(diǎn)，再計(jì)算各個(gè)假設(shè)故障點(diǎn)的電流能量，最大電流能量所對(duì)應(yīng)的假設(shè)故障點(diǎn)就為實(shí)際故障點(diǎn)。從仿真驗(yàn)證和實(shí)測數(shù)據(jù)可以看出，該方法正確有效。本發(fā)明提出的方法不受場站側(cè)高次諧波、場站弱饋特性和雙饋風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速頻電流的影響，不需要識(shí)別行波波頭和標(biāo)定波頭到達(dá)時(shí)間。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于電磁時(shí)間反演法的新能源場站送出線路故障測距方法，屬于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著新能源發(fā)電裝機(jī)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，為了將電能遠(yuǎn)距離大規(guī)模送出，建立新能源場站，然后經(jīng)過升壓變壓器，通過送出線路連接到電網(wǎng)中。新能源場站送出線路作為輸送清潔能源的重要通道，其運(yùn)行安全對(duì)于新能源場站和電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行都具有十分重要的意義。因此，送出線路故障時(shí)確保線路保護(hù)正確、可靠動(dòng)作對(duì)新能源場站和電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。

送出線路故障特征在很大程度上區(qū)別于常規(guī)線路，給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來極大的風(fēng)險(xiǎn)。新能源場站含有大量的電力電子器件，場站送出線路發(fā)生故障后，故障電流含有大量諧波，并且受電力電子器件和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小的影響，故障電壓和電流幅值較低，對(duì)于雙饋風(fēng)機(jī)場站故障后電流主頻率發(fā)生偏移，場站運(yùn)行方式多變，且故障后撬棒的投入等導(dǎo)致系統(tǒng)阻抗不穩(wěn)定。因此，基于全波傅里葉算法的傳統(tǒng)距離保護(hù)難以適應(yīng)新能源場站送出線路，需要采用新的保護(hù)方案。基于時(shí)域解微分方程算法的距離保護(hù)雖然測距精度較高，但忽略了長距離輸電分布電容的影響，降低了長距離送出線路測距精度；而分布參數(shù)模型下沿線時(shí)域電壓求解的距離保護(hù)方案容易受到諧波的影響，且耗費(fèi)時(shí)間較長。故障后場站側(cè)測得的電壓電流含有大量的高次諧波，并且場站側(cè)的濾波電容也起到削弱高頻分量的作用，采用單端行波測距在場站側(cè)無法準(zhǔn)確識(shí)別行波波頭和故障點(diǎn)反射波，而在電網(wǎng)側(cè)安裝行波裝置進(jìn)行單端測距受到場站側(cè)濾波電容的影響，故障點(diǎn)反射波和折射波幅值差異不明顯，無法準(zhǔn)確識(shí)別。由于基于單端和雙端行波法的故障測距還需要進(jìn)一步的自動(dòng)化處理標(biāo)定行波到達(dá)時(shí)間，程序復(fù)雜，所以在新能源場站送出線路上無法實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位。新能源場站送出線路故障后如果無法準(zhǔn)確查找并排除故障，可能給電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來隱患，造成風(fēng)機(jī)大規(guī)模脫網(wǎng)，降低了對(duì)綠色能源的消納，產(chǎn)生嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。

針對(duì)新能源場站短路電流的復(fù)雜特性，本發(fā)明主要采用時(shí)域電流測距法，將測得的故障電流進(jìn)行解耦后利用小波分解，再進(jìn)行電磁時(shí)間反演，等效為電流源注入到無損鏡像線路。若假設(shè)故障點(diǎn)為真實(shí)故障點(diǎn)，則求得的電流能量為最大的規(guī)律進(jìn)行故障測距，所提方法不受場站側(cè)高次諧波、場站弱饋特性和雙饋風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速頻電流的影響，不需要識(shí)別行波波頭和標(biāo)定波頭到達(dá)時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于電磁時(shí)間反演法的新能源場站送出線路故障測距方法，用于新能源場站送出線路區(qū)內(nèi)故障測距，新能源場站和電網(wǎng)側(cè)安全穩(wěn)定運(yùn)行有著積極的意義。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于電磁時(shí)間反演法的新能源場站送出線路故障測距方法，通過電磁暫態(tài)仿真在新能源場站送出線路區(qū)內(nèi)設(shè)置不同故障類型，提取兩側(cè)故障電流進(jìn)行Karenbauer變換解耦，提取線模電流，利用db4小波將線模分量分解為高頻和低頻分量，選擇高頻d1分量進(jìn)行電磁時(shí)間反演后等效為電流源，分別連接到無損鏡像線路兩端給線路供電，假設(shè)故障點(diǎn)，再計(jì)算各個(gè)假設(shè)故障點(diǎn)的電流能量，最大電流能量所對(duì)應(yīng)的假設(shè)故障點(diǎn)就為實(shí)際故障點(diǎn)。

具體步驟為：

Step1：通過電磁暫態(tài)仿真在新能源場站送出線路區(qū)內(nèi)設(shè)置不同的故障類型，并于線路兩端錄波裝置提取出故障前后6ms的故障電流i_S(t)和i_W(t)，i_S(t)為電網(wǎng)側(cè)故障電流，i_W(t)為新能源場站側(cè)故障電流。