风电场主变压器纵联差动保护适应性分析方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种变压器差动保护分析方法，具体涉及一种风电场主变压器纵联差 动保护适应性分析方法。
【背景技术】
[0002] 在风电容量比重较小时，电力系统保护配置和整定计算往往不考虑风电的影响， 而是简单地将风电场视为一个负荷，或将风力发电机作为同步发电机处理，不考虑其提供 的短路电流。然而，当大规模风电场接入系统后，电网发生故障时风力发电机将向短路点提 供一定的短路电流。由于风电机组自身的短路电流特性，传统继电保护在风电场中有一定 的局限性。风电接入电网后，故障的快速、正确切除已成为保证电网安全运行的重要因素。
[0003] 风电的接入将会在以下两方面对传统保护动作的可靠性产生影响：
[0004] ①：目前，实现双馈风电机组低电压穿越的普遍方法是在转子侧增加撬棒保护电 路。配备了撬棒保护的风电机组的短路电流特性有别于常规机组，因此风电场内保护的可 靠性会受到影响。
[0005] ②：传统的主变压器纵差保护通常采用工频傅氏算法提取短路电流电压的工频分 量以形成电流电压向量，这种算法的前提是被保护元件两端的电流频率都为默认的50HZ。 然而，在风电场发生短路故障时，短路点两端的电流的主要组成部分是否为工频分量还需 要具体分析。因此，这种基于工频分量分析的传统保护在风电场中将存在一定的可靠性问 题。
【发明内容】
[0006] 为了满足现有技术的需要，本发明提供了一种风电场主变压器纵联差动保护适应 性分析方法，所述方法包括：
[0007] 步骤1 :计算风电场的短路电流；
[0008] 步骤2 :评估比率差动保护的适应性；
[0009] 步骤3:评估二次谐波制动保护的适应性；
[0010] 步骤4 :评估差动速断保护的适应性。
[0011] 优选的，所述步骤1中风电场的短路电流包括风电机组注入短路点的短路电流匕 和电网注入短路点的短路电路^ ;
[0012] 风电机组注入短路点的短路电流的计算公式为：
【主权项】
1. 一种风电场主变压器纵联差动保护适应性分析方法，其特征在于，所述方法包括： 步骤1:计算风电场的短路电流； 步骤2 :评估比率差动保护的适应性； 步骤3 :评估二次谐波制动保护的适应性； 步骤4 :评估差动速断保护的适应性。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1中风电场的短路电流包括风电机 组注入短路点的短路电流&和电网注入短路点的短路电路心； 风电机组注入短路点的短路电流^的计算公式为：
其中，所述由短路电流中的衰减直流分量，以及频率为风电机组发生故障前的转子 频率的衰减交流分量组成； 所述由短路电流中的衰减直流分量，以及频率为工频的交流分量组成； 所述&为短路点的过渡阻抗； 所述Zg为电网与电压送出线之间的阻抗标幺值； 所述Z12为短路点与风电机组之间的电压送出线的阻抗标幺值； 电网注入短路点的短路电路^的计算公式为：
其中，所述Zf为风电机组与电压送出线之间的阻抗标幺值； 所述Zu为短路点与电网之间的电压送出线的阻抗标幺值。
3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2中用傅里叶变换算法评估比率差 动保护的适应性。
4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3中评估二次谐波制动保护的适应 性包括： 步骤3-i:计算风电场侧与电网侧的差动电流'(t); 步骤3-2 :获取所述差动电流的二次谐波幅值12; 步骤3-3 :依据二次谐波制动系数K评估二次谐波制动的适应性。
5. 如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤3-1中差动电流i的计算公 式为： iop(t) =if(t)+ig(t) (3) 其中，所述if(t)为假设风电场侧输出电流的正弦波信号，/, (〇 = 8叫叫(+的； 所述ig(t)为假设电网侧输出电流的正弦波信号，U(哗+妁； 所述为正弦波信号if (t)的角频率；所述《s为正弦波信号ig(t)的角频率； 所述^为正弦波信号if(t)和ig(t)的相位； 所述A为正弦波信号ig(t)的幅值； 所述步骤3-2中二次谐波幅值12的计算公式为：
所述步骤3-3中二次谐波制动系数K的计算公式为：
其中，所述X为频率偏差率，
6. 如权利要求4所述的方法，其特征在于，依据二次谐波制动系数K评估二次谐波制动 的适应性包括： 判断所述二次谐波制动系数K是否达到其设定值，以确定风电场主变压器发生故障， 从而决定比率差动保护是否动作。
7. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4中评估差动速断保护的适应性包 括： 步骤4-i:计算风电场侧与电网侧的差动电流'⑴的幅值a%; 步骤4-2 :分析所述幅值A#和频率偏差率X，评估差动速断保护的适应性： 当幅值八^为定值时，若频率偏差率A~ 1，则差动速断保护敏感性高，若频率偏差率 入>> 1，则差动速断保护敏感性低。
【专利摘要】本发明提供了一种风电场主变压器纵联差动保护适应性分析方法，所述方法包括步骤1：计算风电场的短路电流；步骤2：评估比率差动保护的适应性；步骤3：评估二次谐波制动保护的适应性；步骤4：评估差动速断保护的适应性。与现有技术相比，本发明提供的一种风电场主变压器纵联差动保护适应性分析方法，能够准确判断现有主变压器纵联差动保护的定值设置对风电场的适应性；给出二次谐波制动比、速断保护整定值、风电场短路容量比和风电机组运行频率偏移的优化与控制依据，提高风电场主变压器纵联差动保护的可靠性。
【IPC分类】H02H7-045
【公开号】CN104577983
【申请号】CN201510028352
【发明人】陈宁, 钱敏慧, 姜达军, 赵大伟, 曲立楠, 施涛, 王湘艳, 刘艳章, 朱凌志, 罗芳, 吴福保, 丁杰, 陈梅
【申请人】国家电网公司, 中国电力科学研究院, 江苏省电力公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月20日