[发明专利]一种风电场集电线路单相接地故障选线方法

说明书

本发明涉及一种风电场集电线路单相接地故障选线方法，属于电力系统继电保护技术领域。若判断系统发生单相接地故障，对各集电线路的零序电流进行采样，选取暂态零序电流进行2层小波分解。提取低频带的零序电流小波系数，并计算各集电线路之间的Hausdorff双向距离，形成各集电线路的Hausdorff距离矩阵。对Hausdorff距离矩阵每列进行求和，形成各集电线路零序电流综合关联系数矩阵。选取零序电流综合关联系数最大的线路，计算该集电线路零序电流综合关联系数商，形成该集电线路零序电流综合关联系数商矩阵。根据该矩阵的互关联系数是否大于阈值，判断该集电线路是否发生单相接地故障。理论分析、仿真及实际录播数据验证本发明效果良好。

技术领域

本发明涉及一种风电场集电线路单相接地故障选线方法，属于电力系统继电保护技术领域。

背景技术

从本质上讲，风电场集电系统就是一个有源配电系统。早期风电场集电线路系统多沿用小电流接地方式，但区别于配电网保护的侧重点，近年来，越来越多的风电场将小电流接地方式更换为小电阻接地方式。相较于小电阻接地方式，小电流接地系统发生单相接地故障时，接地电流更加微弱，多数情况下电气量临界于甚至未达到保护整定值，仅依靠继电保护无法保证故障可靠切除。因此，许多学者研究了多种单相接地故障选线及定位方法，对继电保护形成辅助的故障辨识方式，保证故障以可靠切除。

而对于小电阻接地系统，低阻故障时接地电流高达上百或上千安培，基于零序分量的大多数继电保护都有足够的选择性和灵敏性，正确动作，无需进行选线。然而，常规风电场集电线路的保护整定值较高且为定值，在系统发生高阻故障时，系统保护越级动作、或不可靠动作。因此，利用集中保护装置，对集电线路信息集中比较分析，甄选出故障线路，配合常规保护对其进行切除，是一个行之有效的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对风电场小电阻接地系统集电线路高阻故障时零序保护不可靠的问题，提出一种风电场集电线路单相接地故障选线方法，用以解决上述问题。

本发明的技术方案是：一种风电场集电线路单相接地故障选线方法，利用零序电压突变量判断风电场小电阻接地集电系统是否异常运行，若判断系统发生单相接地故障，对各集电线路的零序电流进行采样，选取暂态零序电流进行2层小波分解，提取低频带的零序电流小波系数，并计算各集电线路之间的Hausdorff双向距离，形成各线路的Hausdorff距离矩阵，对Hausdorff距离矩阵每列进行求和，形成各集电线路零序电流综合关联系数矩阵，选取零序电流综合关联系数最大的线路，计算该集电线路零序电流综合关联系数商，形成该集电线路零序电流综合关联系数商矩阵，若该矩阵的互关联系数均大于阈值，则该条集电线路发生单相接地故障，若该矩阵的互关联系数均小于阈值，则汇集母线发生单相接地故障。

具体步骤为：

Step1：提取风电场集电系统中性点零序电压，定义突变量启动判据为：

式(1)中，k表示当前采样点，K表示一定时窗内的采样点数，k≥K，Δu(k)＝u₀(k)-u₀(k-1)， u₀(k)为零序电压采样值，当零序电压突变量超过设定的阈值时，判断风电集电系统发生了单相接地故障。

Step2：提取各集电线路出口保护处的故障后5ms(T/4工频周期)的零序电流数据，对各集电线路零序电流进行小波2层分解与重构，提取低频带零序电流小波系数，根据式(2) 求取第i和j条集电线路低频带零序电流小波系数的Hausdorff距离，形成各线路的Hausdorff距离矩阵H。

H(i,j)＝max[h(i_0i,i_0j),h(i_0j,i_0i)] (2)