CN117674043A - 一种新能源交流送出线路的保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新能源交流送出线路的保护方法，涉及交流线路保护领域，该方法包括：计算第一测量点的第一负序补偿电压与第二测量点的第二负序补偿电压的幅值，若幅值超过预置的第一门槛值，计算得到第一测量点的第一负序补偿电压与第二测量点的第二负序补偿电压之间的幅值比；将幅值比与预置的第二门槛值进行对比得到对比结果，根据对比结果获得送出线路的故障判断结果，并采用预置方式对送出线路进行保护；在基于负序补偿电压进行相应的计算和对比下，没有利用电流幅值、电流相位等受限的参数，也没有利用电阻等电参量，则灵敏性更高，并能够在发生故障后可靠的识别出送出线路的故障，有效隔离线路故障。

Description

一种新能源交流送出线路的保护方法

技术领域

本发明涉及交流线路保护领域，更具体地说，它涉及一种新能源交流送出线路的保护方法。

背景技术

随着化石能源的消耗与环境问题的日益突出，风能、太阳能等清洁可再生能源的开发和利用快速发展；风电、光伏等新能源场站大规模接入传统交流电网，由于风能、太阳能等清洁能源具有不确定性，因此风电、光伏等新能源场站不能直接接入电网，需要经过相应的并网电路再与传统交流电网相连；其中，光伏场站的并网方式是通过逆变器将光伏电池所发电能逆变成工频交流注入电网中，风电场站的并网方式是先利用整流器将风电场站所发电能整流为直流，再经过逆变器将直流逆变为工频交流注入电网。

目前对送出线路的保护采用电流差动保护和距离保护，电流差动保护和距离保护都可以判断出故障是否发生在所保护线路上；但新能源场站经送出线路接入传统交流电网后，受新能源场站自身控制策略影响，交流送出线路故障后，故障电气量出现了新的变化特征，如新能源场站侧故障电流幅值受限、相位受控呈现出弱馈特性，谐波含量增加等；因此受新能源场站侧故障电流幅值受限、相位受控等因素影响，电流差动保护灵敏度下降，甚至导致电流差动保护拒动；对于距离保护，受新能源场站侧故障电流弱馈特性影响，距离保护的抗过渡电阻能力大幅下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新能源交流送出线路的保护方法，以解决上述背景技术中存在的问题。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

第一方面，本申请实施例提供了一种新能源交流送出线路的保护方法，包括以下步骤：

监测送出线路中预置第一测量点的三相电压，当第一测量点的三相电压中其中一相或多相的电压变化超过预置范围时，获得取所述第一测量点的三相电压和三相电流，根据第一测量点的三相电压电流和电压，分别计算得到每一相的第一补偿电压；

利用第一测量点的三相对应的三个第一补偿电压计算得到第一测量点的第一负序补偿电压；

监测送出线路中预置第二测量点的三相电压，当第二测量点的三相电压中其中一相或多相的电压变化超过预置范围时，获取所述第二测量点的三相电压和电流，根据第二测量点的三相电流和电压，分别计算得到每一相的第二补偿电压，并利用第二测量点的三相对应的三个第二补偿电压计算得到第二测量点的第二负序补偿电压，第一测量点和第二测量点分别位于送出线路的两侧；

计算第一测量点的第一负序补偿电压与第二测量点的第二负序补偿电压的幅值，若幅值超过预置的第一门槛值，计算得到第一测量点的第一负序补偿电压与第二测量点的第二负序补偿电压之间的幅值比；

将幅值比与预置的第二门槛值进行对比得到对比结果，根据对比结果获得送出线路的故障判断结果，并根据故障判断结果采用预置方式对送出线路进行保护，故障判断结果包括发生不对称故障和未发生故障。

本发明的有益效果是：本方案中，当送出线路中预置的第一测量点或第二测量点的三相电压发生变化并且超过预置范围时，则计算相关的电参量，通过三相电中各相的电流和电压可以得出每一相的第一补偿电压或第二补偿电压，再通过第一补偿电压或第二补偿电压来计算第一测量点或第二测量点的负序补偿电压；同时采用相同的方式来计算得出位于送出线路另一端的测量点的负序补偿电压，将两个测量点的负序补偿电压进行对比求幅值，并当两者的幅值超过第一门槛值时，则通过求取两者的幅值比，通过幅值比的大小判断是否存在故障，并当为发生不对称故障时则采取相应的方法或措施对送出线路进行保护，从而达到目的。

本方案中，相比于传统的电流差动保护，在计算各个电参量时，并没有利用电流幅值、电流相位等受限的参数，而是基于负序补偿电压进行相应的计算和对比，因此本保护方式不受电流幅值受限、电流相位受控的影响，具有更高的灵敏性；同时相比于传统的距离保护，在基于负序补偿电压进行相应的计算和对比下也没有利用电阻等电参量，因此本方式也不会受过渡电阻影响，在识别新能源送出线路的接地故障方面更具优势；在交流的送出线路发生故障后，并不受故障电气量的新特征影响，能够在发生故障后可靠的识别出送出线路的故障，并有效隔离线路故障。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，上述第一测量点的三相中每一相的第一补偿电压具体通过以下方式获得：

式中，表示第一测量点A相的第一补偿电压，/>表示第一测量点B相的第一补偿电压，/>表示第一测量点C相的第一补偿电压，/>分别表示第一测量点的A相、B相、C相的电压值，/>分别表示第一测量点的A相、B相、C相的电流值，Z_set表示预设的阻抗值，/>表示第一测量点的零序电流，k表示零序电流补偿系数。

进一步，上述第二测量点的三相中每一相的第二补偿电压具体通过以下方式获得：

式中，表示第二测量点A相的第二补偿电压，/>表示第二测量点B相的第二补偿电压，/>表示第二测量点C相的第二补偿电压，/>分别表示第二测量点的A相、B相、C相的电压值，/>分别表示第二测量点的A相、B相、C相的电流值，Z_L表示送出线路的等效阻抗值，Z_set表示预设的阻抗值，/>表示第二测量点的零序电流，k表示零序电流补偿系数。

进一步，上述第一测量点或第二测量点的零序电流具体为：

式中，表示零序电流，/>表示第一测量点或第二测量点的A相、B相、C相的电流值。

进一步，上述零序电流补偿系数具体为：

式中，k表示零序电流补偿系数，Z₁表示送出线路的正序阻抗，Z₀表示送出线路的零序阻抗。

进一步，上述第一测量点的第一负序补偿电压具体为：

其中，/>

式中，表示第一测量点的第一负序补偿电压，/>表示第一测量点A相的第一补偿电压，/>表示第一测量点B相的第一补偿电压，/>表示第一测量点C相的第一补偿电压。

进一步，上述第二测量点的第二负序补偿电压具体为：

其中，/>

式中，表示第二测量点的第二负序补偿电压，/>表示第二测量点A相的第二补偿电压，/>表示第二测量点B相的第二补偿电压，/>表示第二测量点C相的第二补偿电压。

第二方面，本申请实施例提供了一种新能源交流送出线路的保护***，应用于第一方面中任一项的一种新能源交流送出线路的保护方法，包括：

第一计算模块，用于监测送出线路中预置第一测量点的三相电压，当第一测量点的三相电压中其中一相或多相的电压变化超过预置范围时，获取第一测点的三相电压和三相电流，根据第一测量点的三相电流和电压，分别计算得到每一相的第一补偿电压；

第二计算模块，用于利用第一测量点的三相对应的三个第一补偿电压计算得到第一测量点的第一负序补偿电压；

第三计算模块，用于监测送出线路中预置第二测量点的三相电压，当所述第二测量点的三相电压中其中一相或多相的电压变化超过预置范围时，获得取所述第二测量点的三相电压和三相电流，根据第二测量点的三相电流和电压，分别计算得到每一相的第二补偿电压，并利用第二测量点的三相对应的三个第二补偿电压计算得到第二测量点的第二负序补偿电压，第一测量点和第二测量点分别位于送出线路的两侧；

第四计算模块，用于计算第一测量点的第一负序补偿电压与第二测量点的第二负序补偿电压的幅值，若幅值超过预置的第一门槛值，计算得到第一测量点的第一负序补偿电压与第二测量点的第二负序补偿电压之间的幅值比；

判断保护模块，用于将幅值比与预置的第二门槛值进行对比得到对比结果，根据对比结果获得送出线路的故障判断结果，并根据故障判断结果采用预置方式对送出线路进行保护，故障判断结果包括发生不对称故障和未发生故障。

第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现第一方面中任一项的一种新能源交流送出线路的保护方法。

第四方面，本申请实施例提供了一种非暂态计算机可读存储介质，非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令使计算机执行第一方面中任一项的一种新能源交流送出线路的保护方法。

与现有技术相比，本发明至少具有以下的有益效果：

在本申请中，当送出线路中预置的第一测量点或第二测量点的三相电压发生变化并且超过预置范围时，则计算相关的电参量，通过三相电中各相的电流和电压可以得出每一相的第一补偿电压或第二补偿电压，再通过第一补偿电压或第二补偿电压来计算第一测量点或第二测量点的负序补偿电压；同时采用相同的方式来计算得出位于送出线路另一端的测量点的负序补偿电压，将两个测量点的负序补偿电压进行对比求幅值，并当两者的幅值超过第一门槛值时，则通过求取两者的幅值比，通过幅值比的大小判断是否存在故障，并当为发生不对称故障时则采取相应的方法或措施对送出线路进行保护，从而达到目的。

在本申请中，相比于传统的电流差动保护，在计算各个电参量时，并没有利用电流幅值、电流相位等受限的参数，因此本保护方式不受电流幅值受限、电流相位受控的影响，具有更高的灵敏性；而相比于传统的距离保护，也没有利用电阻等电参量，因此本方式也不会受过渡电阻影响，在识别新能源送出线路的接地故障方面更具优势；在交流的送出线路发生故障后，并不受故障电气量的新特征影响，能够在发生故障后可靠的识别出送出线路的故障，并有效隔离线路故障

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明实施例中保护方法的方法流程图；

图2为本发明实施例中送出线路的示意图；

图3为本发明实施例中保护***的连接示意图；

图4为本发明实施例中电子设备的连接示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，“多个”代表至少2个。

实施例1：

本实施例提供一种新能源交流送出线路的保护方法，如图1所示，包括以下步骤：

S1，监测送出线路中预置第一测量点的三相电压，当第一测量点的三相电压中其中一相或多相的电压变化超过预置范围时，获取第一测点的三相电压和三相电流，根据第一测量点的三相电流和电压，分别计算得到每一相的第一补偿电压。

其中，根据对第一测量点的三相电压的监测，当该三相电压中某一项或几项的电压变化超过预置范围时，预置范围可以是额定电压的10％，例如，某一项或几项的电压跌落到额定电压的90％时，则计算第一测量点相应的电参量，即第一测量点每一相的第一补偿电压。

具体地，送出线路的示意图参见图2，在图2中，M点表示第一测量点，N表示第二测量点，送出线路即为M-N，Z_L表示线路MN之间的等效阻抗值，为已知量。

可选的，上述第一测量点的三相中每一相的第一补偿电压具体通过以下方式获得：

式中，表示第一测量点A相的第一补偿电压，/>表示第一测量点B相的第一补偿电压，/>表示第一测量点C相的第一补偿电压，/>分别表示第一测量点A相、B相、C相的电压值，/>分别表示第一测量点A相、B相、C相的电流值，Z_set表示预设的阻抗值，/>表示第一测量点的零序电流，k表示零序电流补偿系数。

S2，利用第一测量点三相对应的三个第一补偿电压计算得到第一测量点的第一负序补偿电压。

可选的，上述第一测量点的第一负序补偿电压具体为：

其中，/>

式中，表示第一测量点的第一负序补偿电压，/>表示第一测量点A相的第一补偿电压，/>表示第一测量点B相的第一补偿电压，/>表示第一测量点C相的第一补偿电压。

S3，监测送出线路中预置第二测量点的三相电压，当第二测量点的三相电压中其中一相或多相的电压变化超过预置范围时，获取送出线路中预置第二测量点的三相电压和电流，根据第二测量点的三相电流和电压，分别计算得到每一相的第二补偿电压，并利用第二测量点三相对应的三个第二补偿电压计算得到第二测量点的第二负序补偿电压，第一测量点和第二测量点分别位于送出线路的两侧。

可选的，上述第二测量点的三相中每一相的第二补偿电压具体通过以下方式获得：

式中，表示第二测量点A相的第二补偿电压，/>表示第二测量点B相的第二补偿电压，/>表示第二测量点C相的第二补偿电压，/>分别表示第二测量点A相、B相、C相的电压值，/>分别表示第二测量点A相、B相、C相的电流值，Z_L表示送出线路的等效阻抗值，Z_set表示预设的阻抗值，/>表示第二测量点的零序电流，k表示零序电流补偿系数。

其中，上述的Z_set为预设的阻抗值，可以设置为Z_L的80％，对于零序电流和零序电流补偿系数可以通过以下方式得出。

可选的，上述第一测量点或第二测量点的零序电流具体为：

式中，表示零序电流，/>表示第一测量点或第二测量点的三相电压中A相、B相、C相的电流值。

可选的，上述零序电流补偿系数具体为：

式中，k表示零序电流补偿系数，Z₁表示送出线路的正序阻抗，Z₀表示送出线路的零序阻抗。

可选的，上述第二测量点的第二负序补偿电压具体为：

其中，/>

式中，表示第二测量点的第二负序补偿电压，/>表示第二测量点A相的第二补偿电压，/>表示第二测量点B相的第二补偿电压，/>表示第二测量点C相的第二补偿电压。

其中，对于第二测量点的各个电参量与第一测量点的各个电参量的计算方式相同，则通过上述的方式可以得到第二测量点的第二负序补偿电压，即图2中N点的第二负序补偿电压。

S4，计算第一测量点的第一负序补偿电压与第二测量点的第二负序补偿电压的幅值，若幅值超过预置的第一门槛值，计算得到第一测量点的第一负序补偿电压与第二测量点的第二负序补偿电压之间的幅值比。

其中，根据第一测量点的第一负序补偿电压与第二测量点的第二负序补偿电压的幅值大小，若幅值大于设定的门槛值则进入下一处理流程；少于第一门槛值时则结束流程；具体地，门槛值可以取为额定电压的5％。

具体地，第一测量点的第一负序补偿电压与第二测量点的第二负序补偿电压之间的幅值比，幅值比可以通过K₂表示，其计算公式如下： 为第一测量点的第一负序补偿电压，/>为第二测量点的第二负序补偿电压，如图2所示，第一测量点为M点，第二测量点为N点，即幅值比为M点的第一负序补偿电压与N点的第二负序补偿电压之间的比值。

S5，将幅值比与预置的第二门槛值进行对比得到对比结果，根据对比结果获得送出线路的故障判断结果，并根据故障判断结果采用预置方式对送出线路进行保护，故障判断结果包括发生不对称故障和未发生故障。

具体地，通过比较K₂与设定的第二门槛值的大小，若大于第二门槛值则判定所保护线路上发生不对称故障，对于发生的不对称故障则采取相应的方法或措施对送出线路进行保护，从而达到目的；若小于门槛值则判定所保护线路上未发生故障；其中，考虑一定可靠性，第二门槛值可设为1.05。

实施例2：

本申请实施例提供了一种新能源交流送出线路的保护***，应用于实施例1中任一项的一种新能源交流送出线路的保护方法，如图3所示，包括：

第一计算模块，用于监测送出线路中预置第一测量点的三相电压，当第一测量点的三相电压中其中一相或多相的电压变化超过预置范围时，获取第一测点的三相电压和三相电流，根据第一测量点的三相电流和电压，分别计算得到每一相的第一补偿电压。

第二计算模块，用于利用第一测量点三相对应的三个第一补偿电压计算得到第一测量点的第一负序补偿电压。

第三计算模块，用于监测送出线路中预置第二测量点的三相电压，当第二测量点的三相电压中其中一相或多相的电压变化超过预置范围，获取送出线路中预置第二测量点的三相电压和三相电流，根据第二测量点的三相电流和电压，分别计算得到每一相的第二补偿电压，并利用第二测量点三相对应的三个第二补偿电压计算得到第二测量点的第二负序补偿电压，第一测量点和第二测量点分别位于送出线路的两侧。

第四计算模块，用于计算第一测量点的第一负序补偿电压与第二测量点的第二负序补偿电压的幅值，若幅值超过预置的第一门槛值，计算得到第一测量点的第一负序补偿电压与第二测量点的第二负序补偿电压之间的幅值比。

判断保护模块，用于将幅值比与预置的第二门槛值进行对比得到对比结果，根据对比结果获得送出线路的故障判断结果，并根据故障判断结果采用预置方式对送出线路进行保护，故障判断结果包括发生不对称故障和未发生故障。

实施例3：

本申请实施例提供了一种电子设备，如图4所示，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现实施例1中任一项的一种新能源交流送出线路的保护方法。

实施例4：

本申请实施例提供了一种非暂态计算机可读存储介质，非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令使计算机执行实施例1中任一项的一种新能源交流送出线路的保护方法。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新能源交流送出线路的保护方法，其特征在于，包括以下步骤：

监测送出线路中预置第一测量点的三相电压，当所述第一测量点的三相电压中其中一相或多相的电压变化超过预置范围时，获得取所述第一测量点的三相电压和三相电流，根据所述第一测量点的三相电压和三相电流，分别计算得到每一相的第一补偿电压；

利用所述第一测量点的三相电压对应的三个所述第一补偿电压计算得到第一测量点的第一负序补偿电压；

监测送出线路中预置第二测量点的三相电压，当所述第二测量点的三相电压中其中一相或多相的电压变化超过预置范围时，获取所述第二测量点的三相电压和三相电流，根据第二测量点的三相电压和三相电流，分别计算得到每一相的第二补偿电压，并利用所述第二测量点的三相电压对应的三个第二补偿电压计算得到第二测量点的第二负序补偿电压，所述第一测量点和所述第二测量点分别位于所述送出线路的两侧；

计算所述第一测量点的第一负序补偿电压和所述第二测量点的第二负序补偿电压的幅值，若所述幅值超过预置的第一门槛值，计算得到第一测量点的第一负序补偿电压与第二测量点的第二负序补偿电压之间的幅值比；

将所述幅值比与预置的第二门槛值进行对比得到对比结果，根据所述对比结果获得所述送出线路的故障判断结果，并根据故障判断结果采用预置方式对所述送出线路进行保护，所述故障判断结果包括发生不对称故障和未发生故障。

2.根据权利要求1所述的一种新能源交流送出线路的保护方法，其特征在于，所述第一测量点的每一相的第一补偿电压具体通过以下方式获得：

式中，表示第一测量点A相的第一补偿电压，/>表示第一测量点B相的第一补偿电压，/>表示第一测量点C相的第一补偿电压，/>分别表示第一测量点的A相、B相、C相的电压值，/>分别表示第一测量点的A相、B相、C相的电流值，Z_set表示预设的阻抗值，/>表示第一测量点的零序电流，k表示零序电流补偿系数。

3.根据权利要求1所述的一种新能源交流送出线路的保护方法，其特征在于，所述第二测量点的每一相的第二补偿电压具体通过以下方式获得：

式中，表示第二测量点A相的第二补偿电压，/>表示第二测量点B相的第二补偿电压，/>表示第二测量点C相的第二补偿电压，/>分别表示第二测量点的A相、B相、C相的电压值，/>分别表示第二测量点的A相、B相、C相的电流值，Z_L表示送出线路的等效阻抗值，Z_set表示预设的阻抗值，/>表示第二测量点的零序电流，k表示零序电流补偿系数。

4.根据权利要求2或3所述的一种新能源交流送出线路的保护方法，其特征在于，所述第一测量点或第二测量点的零序电流具体为：

式中，表示零序电流，/>分别表示第一测量点或第二测量点的A相、B相、C相的电流值。

5.根据权利要求2或3所述的一种新能源交流送出线路的保护方法，其特征在于，所述零序电流补偿系数具体为：

式中，k表示零序电流补偿系数，Z₁表示送出线路的正序阻抗，Z₀表示送出线路的零序阻抗。

6.根据权利要求1所述的一种新能源交流送出线路的保护方法，其特征在于，所述第一测量点的第一负序补偿电压具体为：

其中，/>

式中，表示第一测量点的第一负序补偿电压，/>表示第一测量点A相的第一补偿电压，/>表示第一测量点B相的第一补偿电压，/>表示第一测量点C相的第一补偿电压。

7.根据权利要求1所述的一种新能源交流送出线路的保护方法，其特征在于，所述第二测量点的第二负序补偿电压具体为：

式中，表示第二测量点的第二负序补偿电压，/>表示第二测量点A相的第二补偿电压，/>表示第二测量点B相的第二补偿电压，/>表示第二测量点C相的第二补偿电压。

8.一种新能源交流送出线路的保护***，应用于权利要求1-7中任一项所述的一种新能源交流送出线路的保护方法，其特征在于，包括：

第一计算模块，用于监测送出线路中预置第一测量点的三相电压，当所述第一测量点的三相电压中其中一相或多相的电压变化超过预置范围时，获得取所述第一测量点的三相电压和三相电流，根据所述第一测量点的三相电流和电压，分别计算得到每一相的第一补偿电压；

第二计算模块，用于利用所述第一测量点的三相对应的三个所述第一补偿电压计算得到第一测量点的第一负序补偿电压；

第三计算模块，用于监测送出线路中预置第二测量点的三相电压，当所述第二测量点的三相电压中其中一相或多相的电压变化超过预置范围时，获得取所述第二测量点的三相电压和三相电流，根据所述第二测量点的三相电流和电压，分别计算得到每一相的第二补偿电压，并利用所述第二测量点的三相对应的三个第二补偿电压计算得到第二测量点的第二负序补偿电压，所述第一测量点和所述第二测量点分别位于所述送出线路的两侧；

第四计算模块，用于计算所述第一测量点的第一负序补偿电压与所述第二测量点的第二负序补偿电压的幅值，若所述幅值超过预置的第一门槛值，计算得到第一测量点的第一负序补偿电压与第二测量点的第二负序补偿电压之间的幅值比；

判断保护模块，用于将所述幅值比与预置的第二门槛值进行对比得到对比结果，根据所述对比结果获得所述送出线路的故障判断结果，并根据故障判断结果采用预置方式对所述送出线路进行保护，所述故障判断结果包括发生不对称故障和未发生故障。

9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现权利要求1-7中任一项所述的一种新能源交流送出线路的保护方法。

10.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令使计算机执行权利要求1-7中任一项所述的一种新能源交流送出线路的保护方法。