[发明专利]一种基于余弦相似度的新能源场站多端纵联保护的方法

权利要求书

1.一种基于余弦相似度的新能源场站多端纵联保护的方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1、针对通过电力电子换流器并网的新能源场站，结合常用的抑制负序电流的控制策略，获得新能源场站故障的暂态短路电流解析式；

在步骤1中，所获得的dq轴下的暂态电流解析式为：

其中，i_d，i_q分别表示d轴、q轴电流实际值；分别表示d轴电流参考值与q轴电流参考值；ξ为二阶系统的阻尼比，其值为ω_n为二阶系统自然振荡角频率，其值为k_ip、k_ii分别是电流控制环比例、积分时间常数；L为逆变器并网拓扑的等值电感；ω_d代表阻尼振荡频率，其值为β为阻尼角，其值为

进一步通过坐标变换将所述暂态电流解析式转换为ABC坐标系下的新能源场站短路电流解析式，具体表示为：

其中，i_φ为三相中其中任一相的短路电流；θ_φ代表三相故障后的初相角；ω代表锁相环检测到的角频率；t₀为故障开始时刻；

步骤2、根据所述新能源场站暂态短路电流解析式，分析获得新能源场站短路电路波形呈非工频衰减的正弦波与非工频正弦波叠加的特性，并由此构造出基于余弦相似度的新能源场站多端纵联保护判据；

在步骤2中，所述构造出基于余弦相似度的新能源场站多端纵联保护判据的过程具体为：

结合新能源场站T接型送出线路拓扑，将所有T接新能源场站10ms窗长内时钟同步的电流采样值对应相加，运算结果记为场站侧和电流向量

式中，N代表T接型送出线路上共有N个新能源场站接入；i_wk为第k个新能源场站10ms窗长内时钟同步的电流采样值向量；n为10ms窗长内所有采样点的总数目；

同步系统侧10ms窗长内时钟同步的电流采样值记作系统侧电流向量，表示为：i_s＝(i_s1,i_s2,…,i_sn)；

再将上述两个电流向量代入下面的余弦相似度公式中进行计算：

式中，cos(i_w,i_s)代表两个电流向量的余弦相似度计算；

其中，当发生区外故障时，场站侧和电流与系统侧电流的暂态电流波形相反，计算得到两电流向量相似度系数cos(i_w,i_s)＝-1；当发生区内故障时，计算得到的相似度系数大于-1；由于风电场站内的主变中性点直接接地，在区内发生接地故障时，系统中零序电流较大，使得余弦相似度的计算值在1附近，由此构造出基于余弦相似度的新能源场站多端纵联保护判据表示为：

cos(i_wΣ,i_s)＞cos_set

式中，下标φ为ABC三相中的任一相，利用同名相的数据计算相似度系数；cos_set为保护定值，取值范围在[-1,1]之间；

步骤3、根据系统正常运行时的角度误差与幅值误差对所述多端纵联保护判据中的保护定值进行整定；

在步骤3中，对所述多端纵联保护判据中的保护定值进行整定所采用的公式为：

其中，K为可靠系数；K_ang为角度误差系数；K_amp为幅值误差系数；K_mar为裕度系数；cos_set为保护定值。