[发明专利]基于固有频率与特征频率结合的自适应距离保护方法

摘要

本发明公开了一种基于固有频率与特征频率结合的自适应距离保护方法，根据故障前风力机的转速，将固有频率和特征频率应用到故障时故障特征的分析中，利用固有频率和特征频率来表达故障后电压电流不仅物理意义明确，并且更贴近工程实际应用，本发明提出的固有频率与特征频率结合的自适应距离保护，可提高风电并网继电保护在各种工况下的动作可靠性，对提高风电并网继电保护的正确动作，具有较高的使用价值。

主权项

1.基于固有频率与特征频率结合的自适应距离保护方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤(A)，确定风电场送出线故障后的固定频率和特征频率；(A1)风电场送出线故障后，风机会投入Crowbar电路保护来实现故障穿越，此时双馈风机相当于异步发电机，转子电流为衰减直流，双馈风机机端电压由故障前转速频率的交流电动势和工频电动势组成，风电场侧故障电流Is，如公式(1)所示，其中，为Crowbar电路投入时的初始相位角；a₁、a₂、a₃为常规系数，其值取决于双馈风机参数与电压跌落水平；ω₁为电网角频率；ω_r为转子转速角频率；τ＇_s为定子回路时间常数、τ′_r为转子回路时间常数；(A2)根据公式(1)得到，风电场侧故障电流Is包括稳态交流分量、衰减直流分量和衰减交流分量，所述衰减交流分量的频率取决于故障前双馈风机的转速，从而，得到故障前双馈风机转速下的频率为特征频率，电网的50Hz频率为固有频率；步骤(B)，根据确定的固定频率和特征频率，进行风电并网的自适应距离保护；(B1)设风电场送出线故障后，风机侧的母线保护安装处电压、电流如公式(2)、(3)所示，其中，ω、ω′分别为固有角频率与特征角频率；f、f′分别为固有频率与特征频率；φu、φu′分别为固有频率与特征频率分量对应的电压初相角；φi、φi′分别为固有频率与特征频率分量对应的电流初相角；A、C分别为固有频率对应的电压、电流幅值；B、D分别为特征频率对应的电压、电流幅值，其大小与电机参数和电压跌落水平相关；n为故障前双馈风机的转速，nN为双馈风机的额定转速；(B2)根据故障前双馈风机的转速，定义混合阻抗Z，如公式(4)所示，其中，分别为固有频率与特征频率对应的电压、电流相量；k₁、k₂为混合因子，且|i|、|i′|分别为固有频率与特征频率对应的电流幅值；(B3)通过(B2)可得，在风电场送出线保护安装处测量的混合阻抗，如公式(5)所示，(B4)根据公式(6)，得到阻抗整定值Zset，其中，l为线路保护长度；r1、L1、x1分别为线路单位长度电阻值，电感值与电抗值；(B5)若Z＜Zset，则风电并网继电保护出口动作。