规模风电接入交直流混联系统对距离保护影响的分析方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及风电技术领域，具体地，涉及规模风电接入交直流混联系统对距离保 护影响的分析方法。
【背景技术】
[0002] 我国风电进入规模化发展阶段以后所产生的大型风电基地多数位于"三北地 区"（西北、东北、华北），大型风电基地一般远离负荷中心，其电力需要经过长距离、高电压 输送到负荷中心进行消纳。由于风资源的间歇性、随机性和波动性，导致大风电基地的风电 出力会随之发生较大范围的波动，进一步导致输电网络充电功率的波动，给电网运行安全 带来一系列问题。
[0003] 截至2013年11月，甘肃电网并网风电装机容量已达到668万千瓦，约占甘肃电网 总装机容量的21%，成为仅次于火电的第二大主力电源。随着风电并网规模的不断提高、 750kV超高压交流外送线路的投产以及酒泉-株洲±800kV特高压直流外送线路的批复， 甘肃酒泉千万千瓦级风电基地将开创大规模、高集中、远距离、超高压交流与特高压直流联 合输送的新能源发展模式。由于大风电的波动性，风电系统中引入大量电力电子器件，使得 故障时暂态过程更加复杂，这使得继电保护系统所面临的故障特征发生了显著变化。甘肃 河西750kV电网作为风电外送通道，除电源具有波动性特征外，由于要采用±800kV特高压 直流输电技术，其还具有交直流混联电网的特征，特高压直流输电引入的电力电子装置使 得电网输电线路故障暂态过程更为复杂，持续时间更长，谐波含量丰富，将对继电保护带来 不可忽略的影响。因此需要对大风电接入的交直流混联电网继电保护问题进行深入分析研 究，尤其需要研究各电压等级的输电线路的保护配置方案，保障电网安全稳定运行。
[0004] 在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在距离保护不正确动作率 尚，供电可靠性差等缺陷。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于，针对上述问题，提出规模风电接入交直流混联系统对距离保 护影响的分析方法，以实现提高供电可靠性和电网安全性的优点。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：规模风电接入交直流混联系统对距 离保护影响的分析方法，主要包括：
[0007] a、针对不同故障类型，对基于工频相量的距离保护原理进行分析；
[0008]b、对基于工频变化量距离保护的判据进行分析；
[0009]C、对系统阻抗对工频变化量距离的影响进行分析。
[0010] 进一步地，所述步骤a，具体包括：
[0011] (1)单相接地故障，以A相单相接地短路故障为例：
[0012] 在A相接地故障情况下，有：
? ? *
[0014] 公式⑶中，表示故障点k处的A相电压，/^表示保护安装处A相 的电压、电流；Zl表示被保护线路单位长度的正序阻抗；Iq表示零序电流；Lk表示保护安
端保护安装处电流。
[0029] 进一步地，所述步骤a，具体还包括：
[0030] 两相接地故障，以AB两相接地短路故障为例：
[0031] 发生故障时，有：
[0036] 进一步地，所述步骤b，具体包括：
[0037] 按照故障点的电压边界条件建立其动作判据，当在保护区末端故障时动作判据处 于临界状态；保护区末端的故障分量电压为：
[0050] 由公式（12)可见，工频变化量距离保护的实质是一种工频变化量电流保护；
[0051] 由其动作方程看出其受系统运行方式即系统阻抗的影响较大，以下给出详细分 析：
[0052] 按照整定原则，一般设可靠系数kral=I. 2,则当输电线路背侧为无穷大系统时，
的电流才能动作，也就是说保护的范围较工频量距离保护缩小了 20% ;
[0053] 若考虑按照"反时限"开放保护范围的策略，可靠系统将取为2. 0或者更大，在故 障暂态时工频变化量电流要大于2倍保护末端故障时的电流，保护范围更小；
[0054] 当考虑系统阻抗时，情况将变得更为严重；采用与以上分析相同的方法， 当系统阻抗与保护的整定阻抗相同时，只有当保护安装处的故障分量电流满足：
的整定电流保护才能动作，若系统阻抗进一步加大，保护范围将进一步缩小。
[0055] 本发明各实施例的规模风电接入交直流混联系统对距离保护影响的分析方法，由 于主要包括：对测量阻抗进行定义；针对不同故障类型，对基于工频相量的距离保护原理 进行分析；对基于工频变化量距离保护的判据进行分析；对系统阻抗对工频变化量距离的 影响进行分析；从而可以克服现有技术中距离保护不正确动作率高，供电可靠性差的缺陷， 以实现提高供电可靠性和电网安全性的优点。
[0056] 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变 得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
[0057] 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】
[0058] 附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实 施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0059] 图1为本发明规模风电接入交直流混联系统对距离保护影响的分析方法的流程 示意图。
【具体实施方式】
[0060] 以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实 施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0061] 根据本发明实施例，如图1所示，提供了规模风电接入交直流混联系统对距离保 护影响的分析方法，属于大规模风电接入情况下的交直流混联电网输电线路仿真建模技 术领域，具体涉及一种大规模风电接入交直流混联系统对距离保护影响的仿真验证分析方 法。
[0062] 本实施例的规模风电接入交直流混联系统对距离保护影响的分析方法，具体包括 以下内容：
[0063] 1)对测量阻抗进行定义
[0064]在距离保护中，测量阻抗通常用Zni表示，它定义为保护安装处测量电压与测 量电流/之比，即：m
[0068]公式（2)中，|Zm|表示测量阻抗的阻抗值.表示测量阻抗的阻抗角！Rm表示测 量阻抗的实部，称为测量电阻；Xni表示测量阻抗的虚部，称为测量电抗。
[0069] 依据测量阻抗Zni在电力系统不同运行状况下幅值和相位的差异，保护装置就能区 分出系统是否发生了故障、故障发生在区内还是区外。
[0070] 2)针对不同故障类型，对基于工频相量的距离保护原理进行分析
[0071] (1)