基于站域信息的零序电流Ⅱ段保护加速方法与流程

本发明涉及零序电流保护，特别是涉及一种基于站域信息的零序电流ⅱ段保护加速方法。

背景技术：

1、分布式直驱风电接入电网后，电网由单一电源的辐射状网络变为双端电源网络；此外，由于其并网逆变器响应速度快，惯量小，且系统对分布式直驱风电有低电压穿越、限流控制等要求，因此其故障特性与传统同步发电机故障特性存在较大差异，可能导致故障后零序电流保护无法正确动作，影响电力系统的稳定性。

2、逆变型分布式电源根据其控制策略，在故障后低电压穿越期间，输出电流受参考点电压跌落程度的影响。特别是网侧断路器断开后，分布式电源侧形成带故障孤岛运行，此时故障电流主要由分布式电源提供，针对分布式直驱风电送出线上的零序电流保护进行分析，应充分考虑分布式直驱风电的故障特性。

技术实现思路

1、在变压器中性点直接接地的情况下，本发明针对分布式直驱风电接入，网侧断路器先断开的情形，计算分布式电源侧零序故障电流可能出现的范围，据此提出一种基于站域信息的零序保护ⅱ段加速方法，以提高分布式新能源接入下零序电流保护的动作性能。

2、为实现上述目的，本发明采用的一种技术方案如下：基于站域信息的零序电流ⅱ段保护加速方法，其包括：

3、判断保护启动元件是否动作；检测零序电流是否呈现先上升后下降的趋势；根据具体故障类型，计算单相或两相接地故障时分布式直驱风电侧零序故障电流可能出现的范围；判断实测零序电流是否在所述分布式直驱风电侧零序故障电流之内；零序电流ⅱ段保护加速出口。

4、本发明采用的另一种技术方案如下：基于站域信息的零序电流ⅱ段保护加速方法，其包括：

5、步骤s1，判断保护启动元件是否动作；

6、步骤s2，检测当前采样时刻与上一采样时刻的零序故障电流差值；

7、步骤s3，若差值小于突变量门槛值且当前采样时刻t小于设定时间δt1，则计时器继续计时，t＝t+ts，回到步骤s2；ts为保护装置采样间隔；

8、步骤s4，若差值小于突变量门槛值且当前采样时刻t大于等于设定时间δt1，则跳转至步骤s13；

9、步骤s5，判断当前时刻t是否大于时间门槛tk；

10、步骤s6，若当前采样时刻t小于时间门槛tk，则计时器继续计时，t＝t+ts，回到步骤s5；

11、步骤s7，检测上一采样时刻与当前采样时刻的零序故障电流差值；

12、步骤s8，若差值小于突变量门槛值且当前采样时刻t与tk的差值小于设定时间δt2，则计时器继续计时，t＝t+ts，回到步骤s7；

13、步骤s9，若差值小于突变量门槛值且当前采样时刻t与tk的差值大于等于设定时间δt2，则跳转至步骤s13；

14、步骤s10，判断故障类型，若为单相接地故障，则根据单相接地故障复合序网，由分布式电源接入容量和负荷功率，实时计算单相接地故障时，分布式直驱风电侧零序故障电流可能出现的范围；若为两相接地故障，则计算两相接地故障时，分布式直驱风电侧零序故障电流可能出现的范围；

15、步骤s11，判断实测零序电流是否在分布式直驱风电侧的零序故障电流范围之内，若否，则跳转到步骤s13；

16、步骤s12，零序电流ⅱ段保护加速动作，立刻向断路器发跳闸指令；

17、步骤s13，结束过程。

18、本发明考虑了逆变型分布式直驱风机电源的故障特性，在故障后根据站域信息计算分布式电源输出电流、分布式直驱风电侧零序故障电流可能出现的范围，判断实际测量零序电流是否在该范围之内，进而判断零序电流ⅱ段保护是否加速动作。

19、进一步地，所述的步骤s1具体如下：

20、判断保护启动元件是否启动，若是，则保护装置计时器置零；若否，则无故障发生，跳转至步骤s13，结束整个过程。

21、进一步地，所述的步骤s2具体如下：

22、在保护元件启动后，实时计算并记录每个时刻的零序故障电流大小；设定时间δt1内，检测当前采样时刻与上一采样时刻的零序电流差值。

23、进一步地，所述的步骤s3具体如下：

24、若满足如下判据，说明零序电流有上升趋势，发生的是不对称接地故障：

25、δi0≥iset.m

26、δi0为零序电流变化量，为当前采样时刻与上一采样时刻的零序电流差值，iset.m为突变量门槛值，需要外部整定；

27、若零序电流差值小于突变量门槛值且t小于设定时间δt1，则计时器继续计时，t＝t+ts，回到步骤s2。

28、进一步地，所述的步骤s7具体如下：

29、在设定时间内δt2，检测上一采样时刻与当前采样时刻的零序电流差值。

30、进一步地，所述的步骤s8具体如下：

31、若满足如下所述判据，说明零序电流呈下降趋势，可能是网侧断路器先跳开，导致零序网络发生变化，需要进一步计算和判断：

32、-δi0≥iset.m

33、-δi0为零序电流变化量，为上一采样时刻与当前采样时刻的零序电流差值，iset.m为突变量门槛值，需要外部整定；若零序电流变化量小于突变量门槛值且当前采样时刻t与时间门槛tk的差值小于设定时间δt2，则计时器继续计时，t＝t+ts，回到步骤s7。

34、进一步地，所述的步骤s10具体如下：

35、利用基于站域信息的继电保护装置采集全站测量信息，包括接入的分布式电源容量、实时负荷功率和并网点电压，并由此获知负荷阻抗和并网点电压跌落程度；

36、进一步判断故障类型，确定为单相接地故障时，根据故障情况下iidg采取的优先输出无功功率同时抑制负序电流的低电压穿越策略，由并网点电压跌落程度计算分布式电源输出电流值，计算方法如下：

37、

38、

39、

40、

41、式中，ut为保护安装处电压，kut为保护安装处电压跌落程度，为测量电压、电流，为正常运行时的相电压、电流，id、iq分别为直驱风机输出的有功、无功电流，idgmax为分布式直驱风电故障后的最大输出电流，idg为直驱风电的输出电流，需要标幺化；

42、并根据序分量原理，由分布式电源输出电流值、分布式电源接入容量、负荷阻抗和变压器阻抗计算单相接地故障后，网侧断路器先断开情况下，理论上分布式直驱风电侧可能出现的零序故障电流范围，具体表达式为：

43、

44、z1＝(1-α)zab(1)+zt(1)+zl1(1)

45、z2＝(1-α)zab(2)+zt(2)+zl1(2)

46、z0＝(1-α)zab(0)+zt(0)

47、式中，zab、zt、zl1分别为线路阻抗、变压器阻抗和负荷等值阻抗，z1、z2、z0分别为正序、负序、零序综合阻抗，rg为过渡电阻，下标1、2、0分别表示正序、负序、零序分量，α代表线路上距离n侧母线α位置处发生故障，各元件正序和负序阻抗视为相等，电气量均归算到110kv侧；

48、若单相接地故障时，α＝0即在线路末端故障时，零序故障电流有最小值：

49、

50、在α＝1即在线路始端故障时，零序电流有最大值：

51、

52、再进一步地，若判断为两相接地故障，根据同样的方法计算分布式电源输出电流值，以及理论上分布式直驱风电侧可能出现的零序故障电流范围，具体表达式为：

53、

54、经分析可知，此时零序故障电流有最大值最小值

55、更进一步地，所述的步骤s11具体如下：

56、判断实测零序电流是否在所述分布式直驱风电侧的零序故障电流范围之内：

57、iset.low≤i0≤iset.up

58、式中，i0为实测零序电流值，iset.low为零序故障电流下限，iset.up为零序故障电流上限；当单相接地故障时，当两相接地故障时，若不满足判据，则跳转到s13。

59、进一步地，所述的步骤s12具体如下：

60、若满足s11所述判据，零序ⅱ段保护加速动作，立刻向断路器发跳闸指令。

61、与现有的常规技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明可以在逆变型分布式电源送出线故障，网侧断路器先断开，分布式电源侧形成带故障孤岛运行时，在线计算分布式直驱风电侧零序故障电流可能出现的范围，加快零序电流保护的动作速度。