[發明專利]一種風電場集電線路故障區段與故障分支識別方法

有效

• 申請號: 202010926121.4
• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN112083284B
• 公開（公告）日: 2021-10-12
• 發明（設計）人: 束洪春;高鈺瑩;董俊;安娜;梁雨婷;薄志謙
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08;G01R25/00;G01R31/52;G01R31/58
• 代理公司: 昆明明潤知識產權代理事務所(普通合伙) 53215
• 代理人: 王鵬飛

本發明涉及一種風電場集電線路故障區段與故障分支識別方法，屬于電力系統繼電保護技術領域。首先提取集電線路上各個測點的故障后一個周波的零序電流數據，并選用Hanning窗函數對其進行加窗處理，計算得到加窗后的零序電流序列值。對各個測點加窗后的零序電流序列值進行FFT變換，得到變換后的零序電流序列值，計算兩個相鄰測點的零序電流故障分量相位譜及其相位譜均值。若相鄰兩個測點均在主干線上，根據故障區段識別判據判斷該區段是否故障；若兩個相鄰測點分別位于主干線、分支上，則根據故障分支識別判據判斷該分支是否故障。本發明僅采用風電場集電線路零序電流構造判據識別故障區段及分支，原理簡單，貼合工程實際應用。

技術領域

本發明涉及一種風電場集電線路故障區段與故障分支識別方法，屬于電力系統繼電保護技術領域。

背景技術

與傳統單側電源輻射型的配電網結構類似，許多大型風電場在地理分布上多呈現出多分支的特征，在風電場中下游風機一般為輻射式或鏈式的接線形式。然而，沿襲配網的一般性架構，風電場一般在與母線直接相連的初級饋線出口裝設可獲取三相電流、母線三相電壓、零序電流、母線零序電壓等多種電氣量的傳感器。只在集電線路主干線出口設置斷路器，對其下游分支線路并沒有設置測點及斷路器，僅在風機箱變高壓側設置熔斷器，切除故障風機。當下游分支架空線發生單相接地時，只能靠集電線路出口斷路器切除故障。如此以來，整條集電線路被切除，將導致大量風機脫網。

為實現風電場單相接地故障的選擇性切除，除應深入對集電線路的單相接地保護進行改進外，還需從集電線路結構入手，借助配網故障識別及保護的理論，合理且有針對性的為復雜集電線路及分支線路關鍵節點裝設測點。確定故障集電線路后，應對故障集電線路進行故障區段有效識別，及時確定故障范圍，減小停電時間，降低給風電場帶來的損失。

發明內容

本發明要解決的技術問題是對集電線路結構的復雜性及配置保護的單一性，為集電線路關鍵節點合理增設測點，提出一種風電場集電線路故障區段與故障分支識別方法，用以解決上述問題。

本發明的技術方案是：一種風電場集電線路故障區段與故障分支識別方法，首先提取集電線路上各個測點的故障后一個周波的零序電流數據，并選用Hanning窗函數對其進行加窗處理，得到加窗后的零序電流序列值，對各個測點加窗后的零序電流序列值進行FFT變換，得到變換后的零序電流序列值，計算兩個相鄰測點的零序電流故障分量相位譜及其相位譜均值，若相鄰兩個測點均在主干線上，根據故障區段識別判據判斷該區段是否故障，若兩個相鄰測點分別位于主干線、分支上，則根據故障分支識別判據判斷該分支是否故障。

具體步驟為：

Step1：首先選用Hanning窗函數根據式(1)計算Hanning卷積窗并歸一化，提取各個測點故障后一個周波的零序電流數據，對其進行加窗處理，根據式(2)分別計算得到2N-1項的零序電流序列

Step2：對各個測點的分別進行FFT變換，得到根據式(3)～(4) 分別計算各個測點的的實部和虛部

Step3：根據式(5)分別求取兩個相鄰測點u、v的零序電流故障分量的相位譜φ_u(k)、φ_v(k)。

Step4：根據式(6)求取第u、v個測點零序電流故障分量的相位差序列均值Δφ_u-v。

Step5：若第u、v個測點均在主干線上，則根據式(7)判斷該區段是否故障。

若第u個測點位于主干線、而第v個測點位于分支，則根據式(8)判斷分支是否故障。