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专利号: 2015100270537
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于电流频率差的含DFIG的配电网的方向保护方法,其特征在于,采用的保护系统结构包括电源(1),其通过降压变压器(2)连接到第一母线(3)处,从第一母线(3)处引出第一馈线(24)和第二馈线(25);在第一馈线(24)上设置有第二母线(4),在第二馈线(25)上依次平行设置有第三母线(5)、第四母线(6)、第五母线(7),DFIG(12)通过升压变压器(11)接入到第四母线(6)上;在第一母线(3)的出口处第二馈线(25)上设置有第一断路器(19)和检测第一断路器(19)处电流值的第一电流互感器(13),第一断路器(19)与第一断路器动作控制器(26)相连接,第一电流互感器(13)和第一断路器动作控制器(26)均与第一可编程处理器(8)连接;在第三母线(5)出口处设置有第二断路器(20)和检测第二断路器(20)处电流值的第二电流互感器(14),第二断路器(20)与第二断路器动作控制器(27)相连接,第二电流互感器(14)和第二断路器动作控制器(27)均与第二可编程处理器(9)连接;在第四母线(6)出口处设置有第三断路器(21),在的第一母线(3)的出口处第一馈线(24)上设置有第四断路器(22),在第四母线(6)反向出口处设置有分布式风电接口出口断路器(23)和检测分布式风电接口出口断路器(23)处电流值的第三电流互感器(15),分布式风电接口出口断路器(23)与第三断路器动作控制器(28)相连接,第三电流互感器(15)和第三断路器动作控制器(28)均与第三可编程处理器(10)连接;

其方向保护的方法,按照以下步骤实施:

步骤1:采用PSCAD仿真实验模拟配电网第一母线(3)与第三母线(5)之间发生的不同类型的故障,将得到的故障电流暂态数据导入matlab程序,通过Prony算法计算出不同故障下第一断路器(19)处、第二断路器(20)处与分布式风电接口出口断路器(23)处电流的主频率,将配电网正常工作时与发生故障时第一断路器(19)处、第二断路器(20)处与分布式风电接口出口断路器(23)处电流的主频率对比,得到电流频率差值判断标准值Hset=

2Hz;

步骤2:通过第一电流互感器(13)、第二电流互感器(14)、第三电流互感器(15)分别采集第一断路器(19)、第二断路器(20)、分布式风电接口出口断路器(23)处的电流值,并将测得的电流值分别传递到第一可编程处理器(8),第二可编程处理器(9),第三可编程处理器(10),进行数据处理,具体过程为:

2.1,首先采用Prony算法计算得出第一断路器(19)、第二断路器(20)、分布式风电接口出口断路器(23)处的电流值对应的电流主频率值,分别记为f1、f2、f3;

2.2,然后分别计算f1、f2、f3与配电网正常工作时的电流主频率50Hz的差值,将差值的绝对值与Hset进行比较,判断故障方向;

步骤3:第一可编程处理器(8),第二可编程处理器(9),第三可编程处理器(10)根据步骤2的故障方向的判断结果分别发出调控指令至第一断路器动作控制器(26)、第二断路器动作控制器(27)、第三断路器动作控制器(28)来控制第一断路器(19)、第二断路器(20)、分布式风电接口出口断路器(23)动作方式,实现了含DFIG的配电网的方向保护。

2.根据权利要求1所述的一种基于电流频率差的含DFIG的配电网的方向保护方法,其特征在于,步骤1和步骤2中的采用Prony算法计算第一断路器(19)处、第二断路器(20)处与分布式风电接口出口断路器(23)处电流的主频率的方法为:Prony算法的原理为:

bm=Am exp(jθm) (1)

zm=exp[(αm+j2πfm)Δt]

式中:n—分解的正弦分量个数;p—Prony模型的阶数;N—采样数据点的个数;Am—振幅;αm—阻尼因子;fm—振荡频率;θm—相位;Δt—采样间隔;

利用上述原理计算电流主频率的具体过程为:

(1)定义:

式中:x*(.)为x(.)的共轭复数;

(2)利用仿真试验得到的故障电流暂态数据,结合公式(2),构造矩阵

(3)用SVD-TLS方法确定R的自回归参数a1,...,ap;

(4)求解多项式

1+a1z-1+...+apz-p=0 (4)

得根zi(i=1,...,p);

(5)计算频率fi

其中i=1,...,p。

3.根据权利要求1所述的一种基于电流频率差的含DFIG的配电网的方向保护方法,其特征在于,步骤2.2中判断故障方向的具体步骤为:当风速大于11m/s或小于10.5m/s时,故障方向判断方法如下:

(1)因为|f1-50|

(2)当|f2-50|≥Hset时,判断故障发生在第二断路器(20)的上游;当|f2-50|<Hset,判断为故障发生在第二断路器(20)的下游;

(3)当|f3-50|≥Hset时,判断故障发生在分布式风电接口出口断路器(23)的上游;当|f3-50|<Hset,判断故障发生在分布式风电接口出口断路器(23)的下游;

当风速为10.5~11m/s之间时,故障方向判断方法如下:

此时,上述方向判别方法失效,利用传统电流方向判别方法判断故障方向。

4.根据权利要求1所述的一种基于电流频率差的含DFIG的配电网的方向保护方法,其特征在于,步骤3的具体步骤为:(1)由于第一断路器(19)判断故障发生在其下游,如果故障位置位于速断保护范围之内,则无时限跳闸,如果在定时限速断保护范围之内,则经过延时跳闸来切除故障;

(2)当故障位于第二断路器(20)的上游时,通过第二断路器动作控制器(27)闭锁第二断路器(20),防止保护误动作,当故障位于第二断路器(20)下游时,如果在速断保护范围内,则无时限跳闸,如在定时限速断保护范围之内,则经过延时跳闸来切除故障;

(3)当故障位于分布式风电接口出口断路器(23)的上游时,第三断路器动作控制器(28)触发保护动作信号,使分布式风电接口出口断路器(23)切断故障点与DFIG的连接,使故障快速隔离;当故障位于分布式风电接口出口断路保护器(23)的下游时,通过第三控制器(28)闭锁分布式风电接口出口断路保护器(23),防止保护误动作。