一种新能源送出线的时域距离保护方法及系统与流程

本发明涉及一种时域距离保护方法及系统，尤其是新能源送出线的时域距离保护方法及系统。

背景技术：

1、我国作为能源需求大国，与可再生能源相关的电力电子技术的飞速发展使得新能源发电成本逐年走低，我国丰富的清洁能源蕴藏量和良好的开发条件，具有光明的市场前景，得到市场的高度重视，新能源产业迅猛发展，而高比例新能源并网容量将给电网的安全稳定运行带来不可忽视的影响。目前输电线路保护系统中的保护方式主要有双端量保护与单端量保护。由于高压输电线路基本都为远距离输电，受分布电容影响，导致速动性差，此外双端量保护要求严格的数据同步，保护系统中的通信通道会大大降低保护的动作可靠性。因此，相比于双端量保护而言，单端量保护具有更高的可靠性和经济效益，研究并改善基于单端量的线路保护系统具有重要意义。

2、常规的计及电容电流的时域距离保护原理在常规系统准确考虑了电容电流的影响，在远距离故障时对所有电气量利用中心频率为50hz的带通滤波器滤波，提取50hz的工频电气量利用差分修正公式对差分误差进行修正，从而准确计算出故障位置。然而新能源并网接入后，存在频率偏移问题，故障后电气量中还具有35-65hz的转速频分量，带通滤波器无法滤除，无法直接利用固定频率的差分误差公式对差分误差进行修正。频率成分含量的差别会导致保护算法在滑窗计算故障过程中存在计算结果数值跳变的问题，会导致区内故障时保护拒动。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的是提供一种计算准确、稳定性高的新能源送出线的时域距离保护方法；本发明的第二目的是提供一种计算准确、稳定性高的新能源送出线的时域距离保护系统。

2、技术方案：本发明所述的新能源送出线的时域距离保护方法，包括如下步骤：根据π型线路建立金属性接地故障模型，在时域范围内建立故障位置函数，利用等比定理将每个采样间隔的故障位置函数的分子分母绝对值进行累加，得到故障位置修正函数；当电网发生故障时，通过所述故障位置修正函数计算故障位置，进行相应的保护动作。

3、进一步地，所述根据π型线路建立金属性接地故障模型，在时域范围内建立故障位置函数包括：建立计及电容电流的时域距离保护系统模型，加入新能源并网后，通过保护装置采集故障后数据，以故障位置作为未知变量，在时域范围内建立测距数学模型，得到关于故障位置的方程；对任意故障类型，关于故障位置的方程为：

4、

5、其中：u和i是保护装置安装处的电压和电流，r、l和c分别为线路单位长度的电阻、电感和电容，p是故障点到保护装置安装处的距离。

6、进一步地，所述故障位置函数为：

7、p＝(ck+1bk-ckbk+1)/(akbk+1-bkak+1)

8、其中，p是故障点到保护装置安装处的距离，ck是k时刻的保护装置安装处电压，ak、bk是k时刻的时间相关系数值，ck+1是k+1时刻的保护装置安装处电压，ak+1、bk+1是k+1时刻的时间相关系数值。

9、进一步地，所述故障位置修正函数为：

10、

11、其中，p是故障点到保护装置安装处的距离，ck是k时刻的保护装置安装处电压，ak、bk是k时刻的时间相关系数值，ck+1是k+1时刻的保护装置安装处电压，ak+1、bk+1是k+1时刻的时间相关系数值，m为采样次数。

12、进一步地，所述电网发生故障包括三相电网系统发生单相接地故障，电网发生单相接地故障时，所述故障位置修正函数的各系数分别为：

13、

14、

15、ck＝uak+1

16、其中，r1、l1和c1分别是正序电阻、正序电感和正序电容，r0、l0和c0分别是零序电阻、零序电感和零序电容；uak+1是k+1时刻a相电压值，u0k+1是k+1时刻零序电压值；ts是采样时间；iak、iak+1和iak+2分别是k时刻、k+1时刻和k+2时刻a相电流值，i0k、i0k+1和i0k+2分别是k时刻、k+1时刻和k+2时刻的零序电流值，kr＝(r0-r1)/3r1，kl＝(l0-l1)/3l1，kc1＝c1/2，kc2＝c0/2，kc3＝(c0-c1)/2。

17、进一步地，所述电网发生故障包括三相电网系统发生两相相间短路故障，电网发生bc相相间短路故障时，所述故障位置修正函数的各系数分别为：

18、

19、

20、ck＝uak+1

21、其中，ubck-1、ubck+1、ubck+2和ubck+3是k-1时刻、k+1时刻、k+2时刻和k+3时刻bc相间电压值，uak+1是k+1时刻a相电压值，ibck、ibck+1和ibck+2分别是k时刻、k+1时刻和k+2时刻bc相间电流值，r1、l1和c1分别是正序电阻、正序电感和正序电容，kc1＝c1/2。

22、本发明所述的新能源送出线的时域距离保护系统，包括：

23、故障位置计算模块，用于根据π型线路建立金属性接地故障模型，在时域范围内建立故障位置函数，利用等比定理将每个采样间隔的故障位置函数的分子分母绝对值进行累加，得到故障位置修正函数；

24、时域距离保护模块，用于当电网发生故障时，通过所述故障位置修正函数计算故障位置，进行相应的保护动作。

25、故障位置计算模块中的故障位置修正函数为：

26、

27、本发明所述的电子设备，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，所述计算机程序被加载至处理器时实现所述的新能源送出线的时域距离保护方法。

28、本发明所述的计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的新能源送出线的时域距离保护方法。

29、有益效果：与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明不受分母过零影响，在分母过零点附近计算的故障位置稳定，可靠性高，区内故障情况下，在不同故障位置、不同故障类型下，不受频率偏移和线路电容电流影响，可准确识别区内故障，保护可靠动作，实现简单，适用于新能源并网系统。

技术特征：

1.一种新能源送出线的时域距离保护方法，其特征在于，包括如下步骤：根据π型线路建立金属性接地故障模型，在时域范围内建立故障位置函数，利用等比定理将每个采样间隔的故障位置函数的分子分母绝对值进行累加，得到故障位置修正函数；当电网发生故障时，通过所述故障位置修正函数计算故障位置，进行相应的保护动作。

2.根据权利要求1所述的新能源送出线的时域距离保护方法，其特征在于，所述根据π型线路建立金属性接地故障模型，在时域范围内建立故障位置函数包括：建立计及电容电流的时域距离保护系统模型，加入新能源并网后，通过保护装置采集故障后数据，以故障位置作为未知变量，在时域范围内建立测距数学模型，得到关于故障位置的方程；对任意故障类型，关于故障位置的方程为：

3.根据权利要求1所述的新能源送出线的时域距离保护方法，其特征在于，所述故障位置函数为：

4.根据权利要求1所述的新能源送出线的时域距离保护方法，其特征在于，所述故障位置修正函数为：

5.根据权利要求4所述的新能源送出线的时域距离保护方法，其特征在于，所述电网发生故障包括三相电网系统发生单相接地故障，电网发生单相接地故障时，所述故障位置修正函数的各系数分别为：

6.根据权利要求1所述的新能源送出线的时域距离保护方法，其特征在于，所述电网发生故障包括三相电网系统发生两相相间短路故障，电网发生bc相相间短路故障时，所述故障位置修正函数的各系数分别为：

7.一种新能源送出线的时域距离保护系统，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的新能源送出线的时域距离保护系统，其特征在于，所述故障位置计算模块中的故障位置修正函数为：

9.一种电子设备，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，其特征在于，所述计算机程序被加载至处理器时实现根据权利要求1-6任一项所述的新能源送出线的时域距离保护方法。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现根据权利要求1-6任一项所述的新能源送出线的时域距离保护方法。

技术总结
本发明公开了一种新能源送出线的时域距离保护方法及系统，该方法根据π型线路建立金属性接地故障模型，在时域范围内建立故障位置函数，利用等比定理将每个采样间隔的故障位置函数的分子分母绝对值进行累加，得到故障位置修正函数；当电网发生故障时，通过所述故障位置修正函数计算故障位置，进行相应的保护动作；本发明不受故障位置函数分母过零点影响，分母过零点附近数值计算稳定，在不同故障位置、不同故障类型下均可准确识别区内故障。

技术研发人员：郑玉平,吴通华,戴魏,洪丰,刘会荣,伍晨可,李新东,侯小凡,陈威
受保护的技术使用者：国电南瑞科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14