本發(fā)明涉及構(gòu)網(wǎng)型新能源機(jī)組集中外送線路保護(hù)，尤其涉及一種構(gòu)網(wǎng)型新能源外送線路縱聯(lián)保護(hù)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在雙碳目標(biāo)指導(dǎo)下，高比例可再生能源、高比例電力電子裝備應(yīng)用逐漸成為新型電力系統(tǒng)的典型特征。但新能源接入的穩(wěn)定性差、故障特征迥異等特點(diǎn)也給電力系統(tǒng)的運(yùn)行帶來風(fēng)險(xiǎn)，特別是跟網(wǎng)型新能源機(jī)組的大規(guī)模接入導(dǎo)致系統(tǒng)的慣量下降，系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，極易受電壓跌落影響而失穩(wěn)，影響電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。而構(gòu)網(wǎng)型新能源機(jī)組采用與同步發(fā)電機(jī)相似的控制策略，能夠主動(dòng)為電力系統(tǒng)提供支撐，為構(gòu)建具備高可靠性的新能源外送系統(tǒng)提供了新的解決方案。

2、目前新能源機(jī)組使用的變流器可根據(jù)控制方式分為跟網(wǎng)型和構(gòu)網(wǎng)型兩類。跟網(wǎng)型控制技術(shù)原理簡單，通過鎖相環(huán)測量并網(wǎng)點(diǎn)的相位信息，從而實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)的同步。但其本質(zhì)為電流源，自身無法提供電壓與頻率支撐，必須依賴電網(wǎng)電壓和頻率。隨著新能源裝機(jī)容量的快速提升，電網(wǎng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量下降，穩(wěn)定性變差。為解決這一問題，國內(nèi)外學(xué)者提出了構(gòu)網(wǎng)型控制技術(shù)，采用與同步發(fā)電機(jī)類似的功率同步策略，無需借助鎖相環(huán)即可實(shí)現(xiàn)同步。其本質(zhì)上為電壓源，通過設(shè)置電壓參數(shù)輸出穩(wěn)定的電壓與頻率，并為電力系統(tǒng)提供慣性和阻尼，起到支撐作用。由于構(gòu)網(wǎng)型控制技術(shù)有利于改善電力系統(tǒng)的短路容量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量缺失問題，因此，常被用于大規(guī)模新能源外送系統(tǒng)中。

3、因此，對(duì)于構(gòu)網(wǎng)型新能源機(jī)組集中外送線路，受構(gòu)網(wǎng)型限流控制策略以及負(fù)序抑制策略的影響，傳統(tǒng)縱聯(lián)保護(hù)的適應(yīng)性受到影響。外送線路發(fā)生故障時(shí)，逆變電源所提供的故障電流受限，數(shù)值較小，相位則受控制策略、故障類型、故障位置等因素而表現(xiàn)不同。因此，故障發(fā)生后逆變電源輸出電流的相位不定，導(dǎo)致保護(hù)靈敏度降低。與此同時(shí)，雖然故障時(shí)構(gòu)網(wǎng)型新能源機(jī)組提供的故障電流較小，但受新能源機(jī)組集中外送的影響，場站側(cè)提供的短路電流可能與系統(tǒng)側(cè)持平，導(dǎo)致保護(hù)的靈敏度進(jìn)一步下降。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：為解決上述現(xiàn)有技術(shù)出現(xiàn)的問題，本發(fā)明提供一種構(gòu)網(wǎng)型新能源外送線路縱聯(lián)保護(hù)方法，其提升了構(gòu)網(wǎng)型新能源機(jī)組集中外送線路縱聯(lián)保護(hù)的靈敏度，本發(fā)明還提供一種構(gòu)網(wǎng)型新能源外送線路縱聯(lián)保護(hù)系統(tǒng)。

2、技術(shù)方案：根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供構(gòu)網(wǎng)型新能源外送線路縱聯(lián)保護(hù)方法，該方法包括：

3、確認(rèn)構(gòu)網(wǎng)型新能源外送系統(tǒng)對(duì)應(yīng)系統(tǒng)側(cè)和場站側(cè)處的故障及對(duì)應(yīng)的故障電流，并確定故障和故障電流的類型，所述故障包括非對(duì)稱性故障和對(duì)稱性故障，所述故障電流包括正序電流和負(fù)序電流；

4、如圖2所示，以光伏發(fā)電的跟網(wǎng)型控制為例，展示了大規(guī)模新能源外送系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，場站側(cè)由多個(gè)構(gòu)網(wǎng)型控制下的光伏發(fā)電機(jī)組，系統(tǒng)側(cè)即為電網(wǎng)側(cè)，光伏發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生的電能有換流器轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姴⒗猛馑途€路輸送到電網(wǎng)中。pcc為光伏發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)點(diǎn)。

5、若為不對(duì)稱性故障，則依據(jù)場站側(cè)與系統(tǒng)側(cè)的負(fù)序電流，構(gòu)建第一判據(jù)：k3iw2＜is2，其中，k3表示負(fù)序電流比例系數(shù)，iw2為發(fā)生不對(duì)稱性故障時(shí)場站側(cè)提供的負(fù)序電流值，is2為發(fā)生不對(duì)稱性故障時(shí)系統(tǒng)側(cè)提供的負(fù)序電流值；

6、若為對(duì)稱性故障，則依據(jù)場站側(cè)與系統(tǒng)側(cè)的正序電流，構(gòu)建第二判據(jù)：k1iw1＜is1，其中，k1表示正序電流比例系數(shù)，iw1為發(fā)生對(duì)稱性故障時(shí)場站側(cè)提供的正序電流值，is1為發(fā)生對(duì)稱性故障時(shí)系統(tǒng)側(cè)提供的正序電流值；

7、若構(gòu)網(wǎng)型機(jī)組數(shù)量增加導(dǎo)致兩側(cè)正序電流接近，則利用兩側(cè)電流反向的特點(diǎn)，以正序電流突變量構(gòu)建第三判據(jù)：k2δiw1＜δis1，其中，δis1為系統(tǒng)側(cè)正序電流的突變量，δiw1為場站側(cè)正序電流突變量，k2表示正序電流突變量比例系數(shù)；

8、根據(jù)第一判斷、第二判據(jù)和第三判據(jù)，提出融合正序電流、正序電流突變量以及負(fù)序電流綜合性質(zhì)的復(fù)合序電流；

9、依據(jù)線路發(fā)生對(duì)稱性故障和不對(duì)稱性故障下的不同情形，通過比較系統(tǒng)側(cè)和場站側(cè)對(duì)應(yīng)的復(fù)合序電流，判斷是否滿足綜合判據(jù)，若滿足，則保護(hù)跳閘，否則，則保護(hù)退出，繼續(xù)監(jiān)測故障。

10、進(jìn)一步的，包括：

11、所述系統(tǒng)側(cè)正序電流的突變量δis1表示為：

12、

13、其中，表示發(fā)生對(duì)稱性故障時(shí)系統(tǒng)側(cè)提供故障電流的正序分量，表示正常運(yùn)行時(shí)由場站側(cè)提供穿越性電流的正序分量，il表示的幅值，is1表示的幅值；

14、所述場站側(cè)正序電流突變量δiw1表示為：

15、

16、其中，表示發(fā)生對(duì)稱性故障時(shí)場站側(cè)提供故障電流的正序分量，iw1表示的幅值。

17、進(jìn)一步的，包括：

18、所述系統(tǒng)側(cè)和場站側(cè)對(duì)應(yīng)的復(fù)合序電流根據(jù)第一判據(jù)、第二判據(jù)和第三判據(jù)得到，具體的：

19、場站側(cè)復(fù)合序電流表示為：

20、iw-comp＝iw1+m1δiw1+m2iw2；

21、其中，m1、m2表示權(quán)重系數(shù)；

22、系統(tǒng)側(cè)復(fù)合序電流表示為：

23、is-comp＝is1+m1δis1+m2is2。

24、進(jìn)一步的，包括：

25、所述綜合判據(jù)的具體構(gòu)建，包括：

26、所述復(fù)合序電流在線路發(fā)生對(duì)稱性故障下，iw1+m1δiw1小于is1+m1δis1，在不對(duì)稱故障下，iw2+m2δiw2小于is2+m2δis2，因此，所述綜合判據(jù)表示為：

27、kreliw-comp＜is-comp；

28、其中，krel為可靠系數(shù)。

29、第二方面，本發(fā)明還提供一種構(gòu)網(wǎng)型新能源外送線路縱聯(lián)保護(hù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：

30、系統(tǒng)確認(rèn)模塊，用于確認(rèn)構(gòu)網(wǎng)型新能源外送系統(tǒng)對(duì)應(yīng)系統(tǒng)側(cè)和場站側(cè)處的故障及對(duì)應(yīng)的故障電流，并確定故障和故障電流的類型，所述故障包括非對(duì)稱性故障和對(duì)稱性故障，所述故障電流包括正序電流和負(fù)序電流；所述場站側(cè)包括多個(gè)構(gòu)網(wǎng)型控制下的光伏發(fā)電機(jī)組，所述系統(tǒng)側(cè)即為電網(wǎng)側(cè)，所述光伏發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生的電能由換流器轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姴⒗猛馑途€路輸送到電網(wǎng)側(cè)中；

31、判據(jù)構(gòu)建模塊，用于根據(jù)不同情況下的故障構(gòu)建不同的判據(jù)，具體的：若為不對(duì)稱性故障，則依據(jù)場站側(cè)與系統(tǒng)側(cè)的負(fù)序電流，構(gòu)建第一判據(jù)：k3iw2＜is2，其中，k3表示負(fù)序電流比例系數(shù)，iw2為發(fā)生不對(duì)稱性故障時(shí)場站側(cè)提供的負(fù)序電流值，is2為發(fā)生不對(duì)稱性故障時(shí)系統(tǒng)側(cè)提供的負(fù)序電流值；

32、若為對(duì)稱性故障，則依據(jù)場站側(cè)與系統(tǒng)側(cè)的正序電流，構(gòu)建第二判據(jù)：k1iw1＜is1，其中，k1表示正序電流比例系數(shù)，iw1為發(fā)生對(duì)稱性故障時(shí)場站側(cè)提供的正序電流值，is1為發(fā)生對(duì)稱性故障時(shí)系統(tǒng)側(cè)提供的正序電流值；

33、若構(gòu)網(wǎng)型機(jī)組數(shù)量增加導(dǎo)致兩側(cè)正序電流接近，則利用兩側(cè)電流反向的特點(diǎn)，以正序電流突變量構(gòu)建第三判據(jù)：k2δiw1＜δis1，其中，δis1為系統(tǒng)側(cè)正序電流的突變量，δiw1為場站側(cè)正序電流突變量，k2表示正序電流突變量比例系數(shù)；

34、復(fù)合序電流計(jì)算模塊，用于根據(jù)第一判斷、第二判據(jù)和第三判據(jù)，提出融合正序電流、正序電流突變量以及負(fù)序電流綜合性質(zhì)的復(fù)合序電流；

35、綜合判據(jù)判斷模塊，用于依據(jù)線路發(fā)生對(duì)稱性故障和不對(duì)稱性故障下的不同情形，通過比較系統(tǒng)側(cè)和場站側(cè)對(duì)應(yīng)的復(fù)合序電流，判斷是否滿足綜合判據(jù)，若滿足，則斷路器保護(hù)跳閘，否則，則保護(hù)退出，繼續(xù)監(jiān)測故障。

36、進(jìn)一步的，包括：

37、所述系統(tǒng)側(cè)正序電流的突變量δis1表示為：

38、

39、其中，表示發(fā)生對(duì)稱性故障時(shí)系統(tǒng)側(cè)提供故障電流的正序分量，表示正常運(yùn)行時(shí)由場站側(cè)提供穿越性電流的正序分量，il表示的幅值，is1表示的幅值；

40、所述場站側(cè)正序電流突變量δiw1表示為：

41、

42、其中，表示發(fā)生對(duì)稱性故障時(shí)場站側(cè)提供故障電流的正序分量，iw1表示的幅值。

43、進(jìn)一步的，包括：

44、所述系統(tǒng)側(cè)和場站側(cè)對(duì)應(yīng)的復(fù)合序電流根據(jù)第一判據(jù)、第二判據(jù)和第三判據(jù)得到，具體的：

45、場站側(cè)復(fù)合序電流表示為：

46、iw-comp＝iw1+m1δiw1+m2iw2；

47、其中，m1、m2表示權(quán)重系數(shù)；

48、系統(tǒng)側(cè)復(fù)合序電流表示為：

49、is-comp＝is1+m1δis1+m2is2。

50、進(jìn)一步的，包括：

51、所述綜合判據(jù)的具體構(gòu)建，包括：

52、所述復(fù)合序電流在線路發(fā)生對(duì)稱性故障下，iw1+m1δiw1小于is1+m1δis1，在不對(duì)稱故障下，iw2+m2δiw2小于is2+m2δis2，因此，所述綜合判據(jù)表示為：

53、kreliw-comp＜is-comp；

54、其中，krel為可靠系數(shù)。

55、第三方面，本發(fā)明還提供一種構(gòu)網(wǎng)型新能源外送線路縱聯(lián)保護(hù)裝置，所述構(gòu)網(wǎng)型新能源外送線路縱聯(lián)保護(hù)裝置包括：存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器上并可在所述處理器上運(yùn)行的構(gòu)網(wǎng)型新能源外送線路縱聯(lián)保護(hù)程序，所述構(gòu)網(wǎng)型新能源外送線路縱聯(lián)保護(hù)程序被所述處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述的構(gòu)網(wǎng)型新能源外送線路縱聯(lián)保護(hù)方法的步驟。

56、第四方面，本發(fā)明提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有構(gòu)網(wǎng)型新能源外送線路縱聯(lián)保護(hù)程序，所述構(gòu)網(wǎng)型新能源外送線路縱聯(lián)保護(hù)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述所述的構(gòu)網(wǎng)型新能源外送線路縱聯(lián)保護(hù)方法的步驟。

57、有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

58、(1)本發(fā)明是面向構(gòu)網(wǎng)型新能源集中外送系統(tǒng)，綜合考慮多種場景下場站側(cè)與系統(tǒng)側(cè)故障電流特征，融合正序電流、正序電流突變量、負(fù)序電流構(gòu)成復(fù)合電流，進(jìn)而提出以復(fù)合電流為基礎(chǔ)的縱聯(lián)保護(hù)新判據(jù)，克服了構(gòu)網(wǎng)型新能源機(jī)組控制策略對(duì)傳統(tǒng)縱聯(lián)保護(hù)的影響；

59、(2)本發(fā)明融合正序電流、正序電流突變量以及負(fù)序電流構(gòu)成綜合判據(jù)，規(guī)避了相角判據(jù)受控制策略的影響造成的保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)，保護(hù)原理簡單，易于實(shí)現(xiàn)；且仿真結(jié)果表明，該判據(jù)的適應(yīng)性較強(qiáng)，能夠在不同故障類型、不同構(gòu)網(wǎng)型新能源機(jī)組數(shù)量以及不同控制策略下正確動(dòng)作，顯著提升了縱聯(lián)保護(hù)的適應(yīng)性；

60、(3)本發(fā)明的構(gòu)網(wǎng)型新能源機(jī)組受負(fù)序電流抑制策略影響導(dǎo)致輸出負(fù)序電流較小，利用故障電流量構(gòu)建保護(hù)判據(jù)，從而簡化不對(duì)稱故障的判別，有利于保護(hù)快速動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)縱聯(lián)保護(hù)的正確動(dòng)作，進(jìn)而提升構(gòu)網(wǎng)型新能源機(jī)組集中外送線路縱聯(lián)保護(hù)的靈敏度。