專(zhuān)利名稱(chēng)：一種將線路保護(hù)裝置安全用于風(fēng)電場(chǎng)的做法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及繼電保護(hù)領(lǐng)域，特別是涉及其中的線路保護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
環(huán)保、低碳的國(guó)際形勢(shì)要求，促使風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量高速增長(zhǎng)，占電網(wǎng)總裝機(jī)容量比例不斷提高，但由于風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)具有間隙性、隨機(jī)性的特點(diǎn)，會(huì)對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重的負(fù)面影響?；趯?duì)某地區(qū)電網(wǎng)幾次大規(guī)模風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)事故的分析和研究發(fā)現(xiàn)，風(fēng)電場(chǎng)的故障特性與傳統(tǒng)電源不盡相同，使得現(xiàn)有的系統(tǒng)保護(hù)裝置存在不太適應(yīng)風(fēng)電場(chǎng)的保護(hù)需要，另方面，經(jīng)對(duì)現(xiàn)有其它技術(shù)裝備進(jìn)行查詢(xún)，也尚未發(fā)現(xiàn)針對(duì)線路保護(hù)裝置能較好用于風(fēng)電場(chǎng)的資料介紹。故本發(fā)明在于因勢(shì)利導(dǎo)地將現(xiàn)有的系統(tǒng)保護(hù)裝置從使用方法上加以改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種將現(xiàn)有的線路保護(hù)裝置有效應(yīng)用于風(fēng)電場(chǎng)的做法，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的出力大小及運(yùn)行方式進(jìn)行隨機(jī)性改變，從而考核線路保護(hù)裝置裝置用于風(fēng)電場(chǎng)時(shí)的適網(wǎng)性。本發(fā)明所述的適網(wǎng)性做法包括如下內(nèi)容1)首先要建立一個(gè)仿真模型。所述的仿真模型即是在RTDS的軟件系統(tǒng)RSCAD上建立一個(gè)虛擬的電網(wǎng)環(huán)境，它包括有風(fēng)電場(chǎng)、母線和傳輸線、發(fā)電機(jī)變壓器組、電流互感器、 電壓互感器、等值系統(tǒng)和模擬系統(tǒng)中的各故障點(diǎn)，用于對(duì)線路保護(hù)裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真試驗(yàn)和監(jiān)控。上述的虛擬電網(wǎng)環(huán)境中，母線至少為四條，傳輸線至少為三條，風(fēng)電場(chǎng)通過(guò)單回傳輸線LN與無(wú)窮大系統(tǒng)相連接，同步發(fā)電機(jī)變壓器組通過(guò)雙回傳輸線麗1、麗2與無(wú)窮大系統(tǒng)連接，試驗(yàn)中配備的各故障點(diǎn)布置在各傳輸線上的不同位置處及主變高壓側(cè)和220kV母線上，本模擬環(huán)境中共設(shè)有八個(gè)故障試驗(yàn)點(diǎn)，通過(guò)運(yùn)行試驗(yàn)來(lái)調(diào)節(jié)故障類(lèi)型、故障持續(xù)時(shí)間及過(guò)渡電阻的大小。2)其次是要建立起試驗(yàn)檢測(cè)平臺(tái)。該平臺(tái)包含有實(shí)時(shí)數(shù)字仿真工作站(8)、RTDS 實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器(1)、模擬量輸出板卡(2)、功率放大器(3)、線路保護(hù)裝置(4)、模擬斷路器 (5)、開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換裝置(6)及數(shù)字量輸入板卡(7)。試驗(yàn)時(shí)，將待測(cè)的線路保護(hù)裝置(X)接入到仿真工作站的模擬試驗(yàn)系統(tǒng)的線路保護(hù)裝置(4)備用位置處，置于功率放大器后，與模擬斷路器連接，該模擬斷路器通過(guò)開(kāi)關(guān)量轉(zhuǎn)換裝置和數(shù)字量輸入板卡又與RTDS仿真器連接，如此閉環(huán)使RTDS實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器可送出被測(cè)試的線路保護(hù)器兩側(cè)的二次電壓及二次電流，接收的是斷路器各位置接點(diǎn)信號(hào)。具體運(yùn)行方式是，實(shí)時(shí)仿真器通過(guò)模擬量輸出板卡輸出模擬量，經(jīng)功率放大器輸出的電壓、電流量接入線路保護(hù)裝置的模擬量采集通道，線路保護(hù)裝置(4)發(fā)出的分、合閘指令接到模擬斷路器(5)的分、合閘回路，模擬斷路器(5)的位置接點(diǎn)通過(guò)開(kāi)關(guān)量轉(zhuǎn)換裝置(6)與數(shù)字量輸入板卡(7)連接，最終反饋到實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器，在試驗(yàn)過(guò)程中改變故障類(lèi)型使線路保護(hù)裝置(4)動(dòng)作，使之發(fā)出分、合閘指令直接動(dòng)作于模擬斷路器(5)的分、合閘回路；模擬斷路器(5)的分、合閘位置接點(diǎn)反饋回RTDS，最終切斷故障電流。3)通過(guò)上述建立起的實(shí)時(shí)仿真工作站來(lái)進(jìn)行各類(lèi)閉環(huán)試驗(yàn)，其中的線路保護(hù)裝置 (X)是待測(cè)部件。按照試驗(yàn)要求可進(jìn)行的試驗(yàn)項(xiàng)目包括風(fēng)電場(chǎng)主變壓器高壓側(cè)分別接地和不接地情況下的區(qū)、內(nèi)外瞬時(shí)性金屬性故障及永久性金屬性故障，暫態(tài)超越試驗(yàn)及70% 處動(dòng)作時(shí)間測(cè)試，發(fā)展性故障及經(jīng)過(guò)渡電阻故障，系統(tǒng)振蕩及振蕩中再發(fā)生故障，系統(tǒng)頻率偏移，線路空載合閘充電、解合環(huán)及手合帶故障線路，TV、TA斷線，TA飽和試驗(yàn)，直流電源斷續(xù)及直流電源波動(dòng)試驗(yàn)及故障再現(xiàn)，在試驗(yàn)過(guò)程中來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)電場(chǎng)的功率及運(yùn)行方式，同時(shí)， 根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析出風(fēng)電場(chǎng)故障時(shí)故障特性，從而確認(rèn)線路保護(hù)裝置用于風(fēng)電場(chǎng)時(shí)的適應(yīng)性，并促進(jìn)生產(chǎn)廠家從原理上加以改正，由此可調(diào)節(jié)線路保護(hù)裝置使之達(dá)到有效保護(hù)風(fēng)電并網(wǎng)的作用。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是首先是能保證待用的線路保護(hù)裝置能有效安全用于風(fēng)電場(chǎng)中；通過(guò)已建立的RTDS風(fēng)電場(chǎng)仿真模型，可對(duì)大規(guī)模高電壓等級(jí)風(fēng)電場(chǎng)接入系統(tǒng)時(shí)對(duì)其故障新特性研究，提供相似的仿真試驗(yàn)場(chǎng)地；通過(guò)對(duì)這一方法的應(yīng)用，可明確以縱聯(lián)距離為主保護(hù)的線路保護(hù)裝置不適用于風(fēng)電線路的技術(shù)觀點(diǎn)，同時(shí)可明確不合理的風(fēng)電保護(hù)配置對(duì)系統(tǒng)保護(hù)存在有重大影響；本項(xiàng)目提供的研究成果，從電網(wǎng)的角度出發(fā)，通過(guò)風(fēng)電機(jī)組與系統(tǒng)保護(hù)的合理配合，使風(fēng)電機(jī)組可以在必要的時(shí)候支撐電網(wǎng)，避免故障的擴(kuò)大化；對(duì)于風(fēng)電投資商來(lái)說(shuō)，可以避免在電網(wǎng)波動(dòng)時(shí)由于大規(guī)模運(yùn)行風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)，增加其有效的發(fā)電時(shí)間。


圖1是本發(fā)明做法中實(shí)時(shí)仿真運(yùn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明做法中的模擬電網(wǎng)環(huán)境示意。圖中符號(hào)DLi為斷路器，TVi為電壓互感器，TAi為電流互感器，Ki為故障點(diǎn)，L、 M、N為母線。
具體實(shí)施例方式一種將線路保護(hù)裝置安全用于風(fēng)電場(chǎng)的做法，基本由三部分構(gòu)成，首先是要建立一個(gè)實(shí)時(shí)仿真模型，該模型具有實(shí)時(shí)仿真的包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)在內(nèi)的電網(wǎng)環(huán)境；在此基礎(chǔ)之上，第二步建立試驗(yàn)系統(tǒng)檢測(cè)平臺(tái)，該平臺(tái)包含有實(shí)時(shí)數(shù)字仿真工作站、RTDS實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器、模擬量輸出板卡、功率放大器、線路保護(hù)裝置、模擬斷路器、開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換裝置及數(shù)字量輸入板卡；第三，在上述仿真工作站運(yùn)行基礎(chǔ)上，按照試驗(yàn)要求進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)。這里，所述的實(shí)時(shí)仿真工作站是一個(gè)計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)，含有虛擬電網(wǎng)環(huán)境和實(shí)時(shí)仿真運(yùn)行模型，其中的虛擬電網(wǎng)環(huán)境如圖2所示，包括有風(fēng)電場(chǎng)，母線L、M、N和傳輸線MN1、 MN2、LN，主變壓器組，電流互感器TA1、TA2，電壓互感器TV1、TV2，以及模擬系統(tǒng)中的各點(diǎn)故障Ki和等值系統(tǒng)，用于對(duì)線路保護(hù)裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真試驗(yàn)和監(jiān)控。其具體連接方式為風(fēng)電場(chǎng)通過(guò)斷路器DLl、DL2與線路LN連接，線路LN的另外一側(cè)通過(guò)斷路器DL3與等值系統(tǒng)連接，同步發(fā)電機(jī)變壓器組通過(guò)DL4、DL5、傳輸線MN1、DL6與等值系統(tǒng)連接，傳輸線MN2與麗1并聯(lián)，兩側(cè)的斷路器分別為DL7、DL8，電壓互感器TVl安裝于風(fēng)場(chǎng)220kV母線，電壓互感器TV2安裝于等值系統(tǒng)側(cè)母線，電流互感器TAl安裝于線路LN的風(fēng)電場(chǎng)側(cè)，電流互感器 TA2安裝于線路LN的系統(tǒng)側(cè)，短路試驗(yàn)點(diǎn)Kl連接到風(fēng)電場(chǎng)側(cè)220kV母線上，短路試驗(yàn)點(diǎn)K2 連接到線路LN的風(fēng)電場(chǎng)側(cè)，短路試驗(yàn)點(diǎn)K3連接到線路LN中間，短路試驗(yàn)點(diǎn)K4連接到線路 LN的系統(tǒng)側(cè)，短路試驗(yàn)點(diǎn)K5連接到等值系統(tǒng)側(cè)母線上，K6、K7、K8連接于線路MNl的不同位置。本發(fā)明做法中的運(yùn)行試驗(yàn)檢測(cè)平臺(tái)由圖1所示，包含有能進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算的數(shù)字仿真工作站(8)、RTDS實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器(1)、模擬量輸出板卡O)、功率放大器(3)、待測(cè)線路保護(hù)裝置G)、模擬斷路器(5)、開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換裝置(6)及數(shù)字量輸入板卡(7)，可在電網(wǎng)環(huán)境配合下進(jìn)行線路保護(hù)裝置閉環(huán)試驗(yàn)。實(shí)時(shí)數(shù)字仿真工作站通過(guò)以太網(wǎng)與仿真器RTDS連接，其運(yùn)行方式是，數(shù)字仿真器RTDS(I)通過(guò)模擬量輸出板卡( 輸出一個(gè)模擬量到功率放大器 (3)的輸入端，功率放大器(3)輸出的電壓、電流量接入到線路保護(hù)裝置(4)的模擬量采集通道，線路保護(hù)裝置(4)發(fā)出的分、合閘指令接到模擬斷路器(5)的分、合閘回路，在試驗(yàn)過(guò)程中改變故障類(lèi)型使線路保護(hù)裝置(4)動(dòng)作，使線路保護(hù)裝置發(fā)出分、合閘指令直接動(dòng)作于模擬斷路器(5)的分、合閘回路；反饋到實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器切斷故障電流，最終形成閉環(huán)。 此外，在試驗(yàn)的過(guò)程中調(diào)節(jié)風(fēng)電場(chǎng)出力大小、風(fēng)電場(chǎng)主變高壓側(cè)的接地情況，全面考核線路保護(hù)裝置用于風(fēng)電場(chǎng)時(shí)的適應(yīng)性。通過(guò)上述實(shí)時(shí)仿真工作站，即可進(jìn)行各類(lèi)閉環(huán)試驗(yàn)，按照試驗(yàn)要求能進(jìn)行的試驗(yàn)項(xiàng)目包括風(fēng)電場(chǎng)主變壓器高壓側(cè)不接地情況下的區(qū)、內(nèi)外瞬時(shí)性金屬性故障；風(fēng)電場(chǎng)主變壓器高壓側(cè)接地情況下的區(qū)內(nèi)、外瞬時(shí)性金屬性故障、永久性金屬性故障、暫態(tài)超越試驗(yàn)及70%處動(dòng)作時(shí)間測(cè)試、發(fā)展性故障、經(jīng)過(guò)渡電阻故障、系統(tǒng)振蕩及振蕩中再發(fā)生故障、系統(tǒng)頻率偏移、線路空載合閘充電、解合環(huán)及手合帶故障線路、TV斷線、TA飽和試驗(yàn)、TA斷線、 直流電源斷續(xù)及直流電源波動(dòng)試驗(yàn)、故障再現(xiàn)，試驗(yàn)過(guò)程中調(diào)節(jié)風(fēng)電場(chǎng)的功率及運(yùn)行方式。實(shí)施舉例通過(guò)對(duì)深圳南瑞科技有限公司等7家繼電保護(hù)裝置設(shè)備制造商生產(chǎn)的 14種型號(hào)上網(wǎng)線路保護(hù)裝置開(kāi)展的RTDS風(fēng)電系統(tǒng)閉環(huán)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)以距離為原理保護(hù)(包括縱聯(lián)距離保護(hù)和距離保護(hù))，在用于大型風(fēng)電場(chǎng)線路時(shí)的動(dòng)作性能并不理想，出現(xiàn)了多次拒動(dòng)及誤動(dòng)情況。與之相反，分相電流差動(dòng)保護(hù)用于風(fēng)電場(chǎng)的正確動(dòng)作率為百分之百，明確了以縱聯(lián)距離為主保護(hù)的線路保護(hù)裝置不適用于風(fēng)電線路的技術(shù)觀點(diǎn)，同時(shí)明確了不合理的風(fēng)電保護(hù)配置對(duì)系統(tǒng)保護(hù)存在重大影響。申請(qǐng)人所在地區(qū)電網(wǎng)范圍內(nèi)根據(jù)此項(xiàng)研究成果， 已明確風(fēng)電線路主保護(hù)選型應(yīng)選擇縱聯(lián)差動(dòng)為主保護(hù)的裝置，同時(shí)其距離后備保護(hù)應(yīng)能滿(mǎn)足風(fēng)電的特殊要求。綜上所述，利用風(fēng)電場(chǎng)模型及風(fēng)電場(chǎng)的現(xiàn)場(chǎng)錄波圖進(jìn)行試驗(yàn)，可提供真實(shí)準(zhǔn)確的仿真環(huán)境，提高了驗(yàn)證可能性，進(jìn)而待測(cè)的線路保護(hù)裝置在通過(guò)檢測(cè)后即可安全用到風(fēng)電場(chǎng)。
權(quán)利要求
1.一種將線路保護(hù)裝置安全用于風(fēng)電場(chǎng)的做法，其總的適應(yīng)性做法包括如下內(nèi)容1)首先要建立一個(gè)實(shí)時(shí)仿真模型，該仿真模型即是一個(gè)虛擬的電網(wǎng)環(huán)境，其中的虛擬電網(wǎng)環(huán)境包括有風(fēng)電場(chǎng)、母線和傳輸線、發(fā)電機(jī)變壓器組、電流互感器、電壓互感器、等值系統(tǒng)和模擬系統(tǒng)中的各故障點(diǎn)，用于對(duì)線路保護(hù)裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真試驗(yàn)和監(jiān)控；2)其次是要建立起試驗(yàn)檢測(cè)平臺(tái)，該平臺(tái)包含有實(shí)時(shí)數(shù)字仿真工作站(8)、RTDS實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器(1)、模擬量輸出板卡(2)、功率放大器(3)、線路保護(hù)裝置(4)、模擬斷路器(5)、 開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換裝置(6)及數(shù)字量輸入板卡(7)；3)通過(guò)上述建立起的實(shí)時(shí)仿真工作站，將待測(cè)的線路保護(hù)裝置(X)置于功率放大器 (3)和模擬斷路器(6)之間，即可進(jìn)行各類(lèi)閉環(huán)試驗(yàn)檢測(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種將線路保護(hù)裝置安全用于風(fēng)電場(chǎng)的做法，其特征在于 所述的虛擬電網(wǎng)環(huán)境中，其中的母線至少為四條，傳輸線至少三條，與斷路器和等值系統(tǒng)采用閉環(huán)方式連接，其具體連接方式為風(fēng)電場(chǎng)通過(guò)斷路器DLl、DL2與線路LN連接，線路LN 的另外一側(cè)通過(guò)斷路器DL3與等值系統(tǒng)連接，同步發(fā)電機(jī)變壓器組通過(guò)DL4、DL5、傳輸線麗1、DL6與等值系統(tǒng)連接，傳輸線麗2與麗1并聯(lián)，兩側(cè)的斷路器分別為DL7、DL8，電壓互感器TVl安裝于風(fēng)場(chǎng)220kV母線，電壓互感器TV2安裝于等值系統(tǒng)側(cè)母線，電流互感器TAl安裝于線路LN的風(fēng)電場(chǎng)側(cè)，電流互感器TA2安裝于線路LN的系統(tǒng)側(cè)，短路試驗(yàn)點(diǎn)Kl連接到風(fēng)電場(chǎng)側(cè)220kV母線上，短路試驗(yàn)點(diǎn)K2連接到線路LN的風(fēng)電場(chǎng)側(cè)，短路試驗(yàn)點(diǎn)K3連接到線路LN中間，短路試驗(yàn)點(diǎn)K4連接到線路LN的系統(tǒng)側(cè)，短路試驗(yàn)點(diǎn)K5連接到等值系統(tǒng)側(cè)母線上，K6、K7、K8連接于線路麗1的不同位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種將線路保護(hù)裝置安全用于風(fēng)電場(chǎng)的做法，其特征在于 實(shí)時(shí)數(shù)字仿真工作站通過(guò)以太網(wǎng)與實(shí)時(shí)仿真器連接，其中，數(shù)字仿真器RTDS(I)輸出的模擬量通過(guò)模擬量輸出板卡輸出到功率放大器C3)的輸入端，功率放大器C3)輸出的電壓、電流量接入到線路保護(hù)裝置(4)的模擬量采集通道，線路保護(hù)裝置(4)發(fā)出的分合閘指令接到模擬斷路器(5)的分合閘回路，模擬斷路器(5)的位置接點(diǎn)通過(guò)開(kāi)關(guān)量轉(zhuǎn)換裝置(6)與數(shù)字量輸入板卡(7)連接，由此，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中改變故障類(lèi)型使線路保護(hù)裝置(4)動(dòng)作，使之發(fā)出分、合閘指令直接動(dòng)作于模擬斷路器(5)的分、合閘回路，最終反饋到實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器，切斷故障電流最終形成閉環(huán)試驗(yàn)系統(tǒng)。
全文摘要
一種將線路保護(hù)裝置安全用于風(fēng)電場(chǎng)的做法，涉及電廠繼電保護(hù)，是針對(duì)現(xiàn)有的系統(tǒng)線路保護(hù)裝置存在不太適應(yīng)風(fēng)電場(chǎng)的保護(hù)需要提出，其做法包括如下內(nèi)容首先建立一個(gè)實(shí)時(shí)仿真模型，它是一個(gè)虛擬的電網(wǎng)環(huán)境，包含有風(fēng)電場(chǎng)、母線和傳輸線、發(fā)電機(jī)主變壓器組、電流和電壓互感器、等值系統(tǒng)和模擬系統(tǒng)中的各故障點(diǎn)；其次是建立一個(gè)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)平臺(tái)，該平臺(tái)包含有實(shí)時(shí)數(shù)字仿真工作站、RTDS實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器、模擬量輸出板卡、功率放大器、線路保護(hù)裝置、模擬斷路器、開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換裝置及數(shù)字量輸入板卡；之后將待測(cè)的線路保護(hù)裝置接入到檢測(cè)系統(tǒng)功率放大器后，與模擬斷路器連接來(lái)進(jìn)行各類(lèi)實(shí)驗(yàn)。這種利用風(fēng)電場(chǎng)模型及風(fēng)電場(chǎng)的現(xiàn)場(chǎng)錄波圖進(jìn)的行試驗(yàn)，可提供真實(shí)準(zhǔn)確的仿真環(huán)境，提高了驗(yàn)證可能性，進(jìn)而使待測(cè)的線路保護(hù)裝置通過(guò)檢測(cè)后可安全用到風(fēng)電場(chǎng)。
文檔編號(hào)H02H7/26GK102208801SQ20111014483
公開(kāi)日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2011年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月24日
發(fā)明者喬彩霞, 吳志敏, 安中全, 尹柏清, 張鵬, 武占國(guó), 王江萍, 王蘊(yùn)敏, 趙喜 申請(qǐng)人:內(nèi)蒙古自治區(qū)電力科學(xué)研究院