基于零模电流行波的风电场故障预警装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种基于零模电流行波的风电场故障预警装置，包括：采集单元，采集风电场集电线路和所有风机线路上的零模电流行波；选择单元，根据所有零模电流行波的时间关系，选择波扰动时间最小的测量点；计算单元，计算行波扰动源线路最近连续三次发生行波扰动的时间间隔，并利用判断单元，判断所述时间间隔与整定时间间隔的大小，如果时间间隔计算值小于整定值则发出故障预警信号。通过本发明的技术方案，能够及时提供风电场内部故障预警信息，保证风电场安全运行。
【专利说明】基于零模电流行波的风电场故障预警装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力系统继电保护领域【技术领域】，具体而言，涉及一种基于零模电流 行波的风电场故障预警装置。
【背景技术】
[0002] 风电场是新一代电网的重要组成部分。目前，大规模的风电场故障导致的脱网事 故，给电力系统的稳定安全运行带来了绝大隐患。
[0003] 然而，目前的电力系统的故障处理集中在故障发生后的快速有选择隔离故障设 备，是一种事后处理的策略。如果能准确识别故障发展过程，实现故障预警，不仅将大大提 高电力系统的可靠性，减少故障损失，也将有力促进电力系统故障处理技术的发展。
[0004] 因此，需要一种新的技术方案，可以实时地检测风电场的故障，并对风电场的故障 进行预警，以减小故障损失。
【发明内容】
[0005] 本发明正是基于上述问题，提出了一种新的技术方案，可以实时地检测风电场的 故障，并对风电场的故障进行预警，以减小故障损失。
[0006] 有鉴于此，本发明提出了一种基于零模电流行波的风电场故障预警装置，包括：采 集单元，设置在风电场的集电线路和风机线路上的测量点处，用于采集所有所述测量点的 零模电流行波；判断单元，连接至所述采集单元，判断每一所述测量点的所述零模电流行波 的测量值是否大于行波扰动阈值；如果每一所述行波测量值均大于所述行波扰动阈值，则 判定所述风电场发生行波扰动，同时记录扰动发生时间；获取单元，连接至所述判断单元， 获取所有测量点在扰动发生时刻前后128微秒内的行波；提取单元，连接至所述获取单元， 提取所有测量点的行波扰动时间；选择单元，连接至所述提取单元，比较所有测量点的行波 扰动时间，选出行波扰动时间最小的测量点并选择与所述行波扰动时间最小的测量点相邻 的所有测量点；计算单元，连接至所述选择单元，计算每一所述行波扰动时间最小的测量 点与所述相邻测量点的行波扰动时间的差值；所述判断单元还用于：判断每一所述差值是 否小于零模行波传播两个测量点所需的时间阈值；以及，如果每一所述差值均小于所述时 间阈值，则判定所述两个测量点之间线路为行波扰动源线路；如果每一所述差值均大于或 等于所述时间阈值，则判定所述行波扰动时间最小的测量点所在风机线路为行波扰动源线 路；所述计算单元还用于：计算所述行波扰动源线路最近三次发生行波扰动的时间间隔； 以及所述判断单元还用于：判断所述行波扰动源线路最近三次行波扰动的时间间隔是否大 于时间间隔整定值；如果所述时间间隔小于所述整定值，则发出故障预警信号。
[0007] 在该技术方案中，当运行中的电力线路出现绝缘薄弱点，或者运行环境变坏时，在 交流周期性工频电压作用下，电力线路绝缘薄弱点将发生闪络，产生扰动行波，而所述扰动 行波将在电力系统中传播，因此，通过获取线路测量点，可以获取扰动行波；同时，在系统中 传播，所有线路上都将检测到扰动行波，但是由于扰动源行波的极性与其他线路的行波极 性相反，基于所有线路上获取的电流行波的极性关系，可有效识别行波扰动源。另外，由于 线路上的扰动行波不一定都是故障前兆，也可能是由于断路器开关操作引起的，或者雷击 电力系统引起的，但是由运行中设备绝缘性降低引起的行波是有规律的，且三相交流电力 系统运行电压是周期性电压，因此故障前兆行波将是有规律的，在一定时间间隔内反复出 现，而其他扰动行波相对而言是随机的，离散的，且扰动时间间隔相对较长。因此，通过比较 行波扰动时间最小的测量点与相邻的所述测量点之间的差值与时间基准值的大小以及行 波扰动的时间间隔与时间间隔整定值的大小（即连续地检测扰动行波），可以准确地识别 是故障前兆还是系统扰动，进而对风电场的故障进行准确地预警，以减小故障损失。
[0008] 通过以上技术方案，可以实时地检测风电场的故障，并对风电场的故障进行预警， 以减小故障损失。
【专利附图】
【附图说明】
[0009] 图1示出了根据本发明的一个实施例的风电场电气系统结构示意图。
[0010] 图2示出了根据本发明的一个实施例的基于零模电流行波的风电场故障预警装 置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0011] 为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实 施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施 例及实施例中的特征可以相互组合。
[0012] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可 以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开 的具体实施例的限制。
[0013] 图1示出了根据本发明的一个实施例的风电场电气系统结构示意图。
[0014] 如图1所示，示出了根据本发明的一个实施例的风电场电气系统结构示意图，下 面将以图1为例，说明本发明的基于零模电流行波的风电场故障预警装置的原理。
[0015] 图2示出了根据本发明的一个实施例的基于零模电流行波的风电场故障预警装 置的结构示意图。
[0016] 如图2所示，根据本发明的一个实施例的基于零模电流行波的风电场故障预警装 置200,包括：采集单元202,设置在风电场的集电线路和风机线路的测量点处，用于采集所 有所述测量点的零模电流行波；判断单元204,连接至所述采集单元，判断每一所述测量点 的所述零模电流行波的测量值是否大于行波扰动阈值；如果每一所述行波测量值均大于 所述行波扰动阈值，则判定所述风电场发生行波扰动，同时记录扰动发生时间；获取单元 206,连接至所述判断单元，获取所有测量点在扰动发生时刻前后128微秒内的行波；提取 单元208,连接至所述获取单元，提取所有测量点的行波扰动时间；选择单元210,连接至所 述提取单元，比较所有测量点的行波扰动时间，选出行波扰动时间最小的测量点并选择与 所述行波扰动时间最小的测量点相邻的所有测量点；计算单元212，连接至所述选择单元， 计算每一所述行波扰动时间最小的测量点与所述相邻测量点的行波扰动时间的差值；所述 判断单元204还用于：判断每一所述差值是否小于零模行波传播两个测量点所需的时间阈 值；以及，如果每一所述差值均小于所述时间阈值，则判定所述两个测量点之间线路为行波 扰动源线路；如果每一所述差值均大于或等于所述时间阈值，则判定所述行波扰动时间最 小的测量点所在风机线路为行波扰动源线路；所述计算单元212还用于：计算所述行波扰 动源线路最近三次发生行波扰动的时间间隔；以及所述判断单元204还用于：判断所述行 波扰动源线路最近三次行波扰动的时间间隔是否大于时间间隔整定值；如果所述时间间隔 小于所述整定值，则发出故障预警信号。
[0017] 在该技术方案中，当运行中的电力线路出现绝缘薄弱点，或者运行环境变坏时，在 交流周期性工频电压作用下，电力线路绝缘薄弱点将发生闪络，产生扰动行波，而所述扰动 行波将在电力系统中传播，因此，通过获取线路测量点，可以获取扰动行波；同时，在系统中 传播，所有线路上都将检测到扰动行波，但是由于扰动源行波的极性与其他线路的行波极 性相反，基于所有线路上获取的电流行波的极性关系，可有效识别行波扰动源。另外，由于 线路上的扰动行波不一定都是故障前兆，也可能是由于断路器开关操作引起的，或者雷击 电力系统引起的，但是由运行中设备绝缘性降低引起的行波是有规律的，且三相交流电力 系统运行电压是周期性电压，因此故障前兆行波将是有规律的，在一定时间间隔内反复出 现，而其他扰动行波相对而言是随机的，离散的，且扰动时间间隔相对较长。因此，通过比较 行波扰动时间最小的测量点与相邻的所述测量点之间的差值与时间基准值的大小以及行 波扰动的时间间隔与时间间隔整定值的大小（即连续地检测扰动行波），可以准确地识别 是故障前兆还是系统扰动，进而对风电场的故障进行准确地预警，以减小故障损失。
[0018] 以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，通过以上技术方案，可以实时地检 测风电场的故障，并对风电场的故障进行预警，以减小故障损失。
[0019] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技 术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种基于零模电流行波的风电场故障预警装置，其特征在于，包括： 采集单元，设置在风电场的集电线路和风机线路上的测量点处，用于采集所有所述测 量点的零模电流行波； 判断单元，连接至所述采集单元，判断每一所述测量点的所述零模电流行波的测量值 是否大于行波扰动阈值；如果每一所述行波测量值均大于所述行波扰动阈值，则判定所述 风电场发生行波扰动，同时记录扰动发生时间； 获取单元，连接至所述判断单元，获取所有测量点在扰动发生时刻前后128微秒内的 行波； 提取单元，连接至所述获取单元，提取所有测量点的行波扰动时间； 选择单元，连接至所述提取单元，比较所有测量点的行波扰动时间，选出行波扰动时间 最小的测量点并选择与所述行波扰动时间最小的测量点相邻的所有测量点； 计算单元，连接至所述选择单元，计算每一所述行波扰动时间最小的测量点与所述相 邻测量点的行波扰动时间的差值； 所述判断单元还用于：判断每一所述差值是否小于零模行波传播两个测量点所需的时 间阈值；以及，如果每一所述差值均小于所述时间阈值，则判定所述两个测量点之间线路为 行波扰动源线路；如果每一所述差值均大于或等于所述时间阈值，则判定所述行波扰动时 间最小的测量点所在风机线路为行波扰动源线路； 所述计算单元还用于：计算所述行波扰动源线路最近三次发生行波扰动的时间间隔； 以及 所述判断单元还用于：判断所述行波扰动源线路最近三次行波扰动的时间间隔是否大 于时间间隔整定值；如果所述时间间隔小于所述整定值，则发出故障预警信号。
【文档编号】G01R31/00GK104142444SQ201410328888
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年7月11日 优先权日:2014年7月11日
【发明者】孙勇, 施慎行, 郑太一, 董新洲, 蔡宏毅 申请人:国家电网公司, 国网吉林省电力有限公司, 清华大学