本發(fā)明涉及構網型新能源機組集中外送線路保護，尤其涉及一種構網型新能源外送線路縱聯(lián)保護方法及系統(tǒng)。

背景技術：

1、在雙碳目標指導下，高比例可再生能源、高比例電力電子裝備應用逐漸成為新型電力系統(tǒng)的典型特征。但新能源接入的穩(wěn)定性差、故障特征迥異等特點也給電力系統(tǒng)的運行帶來風險，特別是跟網型新能源機組的大規(guī)模接入導致系統(tǒng)的慣量下降，系統(tǒng)發(fā)生故障時，極易受電壓跌落影響而失穩(wěn)，影響電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。而構網型新能源機組采用與同步發(fā)電機相似的控制策略，能夠主動為電力系統(tǒng)提供支撐，為構建具備高可靠性的新能源外送系統(tǒng)提供了新的解決方案。

2、目前新能源機組使用的變流器可根據控制方式分為跟網型和構網型兩類。跟網型控制技術原理簡單，通過鎖相環(huán)測量并網點的相位信息，從而實現(xiàn)與電網的同步。但其本質為電流源，自身無法提供電壓與頻率支撐，必須依賴電網電壓和頻率。隨著新能源裝機容量的快速提升，電網的轉動慣量下降，穩(wěn)定性變差。為解決這一問題，國內外學者提出了構網型控制技術，采用與同步發(fā)電機類似的功率同步策略，無需借助鎖相環(huán)即可實現(xiàn)同步。其本質上為電壓源，通過設置電壓參數(shù)輸出穩(wěn)定的電壓與頻率，并為電力系統(tǒng)提供慣性和阻尼，起到支撐作用。由于構網型控制技術有利于改善電力系統(tǒng)的短路容量和轉動慣量缺失問題，因此，常被用于大規(guī)模新能源外送系統(tǒng)中。

3、因此，對于構網型新能源機組集中外送線路，受構網型限流控制策略以及負序抑制策略的影響，傳統(tǒng)縱聯(lián)保護的適應性受到影響。外送線路發(fā)生故障時，逆變電源所提供的故障電流受限，數(shù)值較小，相位則受控制策略、故障類型、故障位置等因素而表現(xiàn)不同。因此，故障發(fā)生后逆變電源輸出電流的相位不定，導致保護靈敏度降低。與此同時，雖然故障時構網型新能源機組提供的故障電流較小，但受新能源機組集中外送的影響，場站側提供的短路電流可能與系統(tǒng)側持平，導致保護的靈敏度進一步下降。

技術實現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：為解決上述現(xiàn)有技術出現(xiàn)的問題，本發(fā)明提供一種構網型新能源外送線路縱聯(lián)保護方法，其提升了構網型新能源機組集中外送線路縱聯(lián)保護的靈敏度，本發(fā)明還提供一種構網型新能源外送線路縱聯(lián)保護系統(tǒng)。

2、技術方案：根據本發(fā)明的第一方面，提供構網型新能源外送線路縱聯(lián)保護方法，該方法包括：

3、確認構網型新能源外送系統(tǒng)對應系統(tǒng)側和場站側處的故障及對應的故障電流，并確定故障和故障電流的類型，所述故障包括非對稱性故障和對稱性故障，所述故障電流包括正序電流和負序電流；

4、如圖2所示，以光伏發(fā)電的跟網型控制為例，展示了大規(guī)模新能源外送系統(tǒng)的拓撲結構，場站側由多個構網型控制下的光伏發(fā)電機組，系統(tǒng)側即為電網側，光伏發(fā)電機組產生的電能有換流器轉變?yōu)榻涣麟姴⒗猛馑途€路輸送到電網中。pcc為光伏發(fā)電機組的并網點。

5、若為不對稱性故障，則依據場站側與系統(tǒng)側的負序電流，構建第一判據：k3iw2＜is2，其中，k3表示負序電流比例系數(shù)，iw2為發(fā)生不對稱性故障時場站側提供的負序電流值，is2為發(fā)生不對稱性故障時系統(tǒng)側提供的負序電流值；

6、若為對稱性故障，則依據場站側與系統(tǒng)側的正序電流，構建第二判據：k1iw1＜is1，其中，k1表示正序電流比例系數(shù)，iw1為發(fā)生對稱性故障時場站側提供的正序電流值，is1為發(fā)生對稱性故障時系統(tǒng)側提供的正序電流值；

7、若構網型機組數(shù)量增加導致兩側正序電流接近，則利用兩側電流反向的特點，以正序電流突變量構建第三判據：k2δiw1＜δis1，其中，δis1為系統(tǒng)側正序電流的突變量，δiw1為場站側正序電流突變量，k2表示正序電流突變量比例系數(shù)；

8、根據第一判斷、第二判據和第三判據，提出融合正序電流、正序電流突變量以及負序電流綜合性質的復合序電流；

9、依據線路發(fā)生對稱性故障和不對稱性故障下的不同情形，通過比較系統(tǒng)側和場站側對應的復合序電流，判斷是否滿足綜合判據，若滿足，則保護跳閘，否則，則保護退出，繼續(xù)監(jiān)測故障。

10、進一步的，包括：

11、所述系統(tǒng)側正序電流的突變量δis1表示為：

12、

13、其中，表示發(fā)生對稱性故障時系統(tǒng)側提供故障電流的正序分量，表示正常運行時由場站側提供穿越性電流的正序分量，il表示的幅值，is1表示的幅值；

14、所述場站側正序電流突變量δiw1表示為：

15、

16、其中，表示發(fā)生對稱性故障時場站側提供故障電流的正序分量，iw1表示的幅值。

17、進一步的，包括：

18、所述系統(tǒng)側和場站側對應的復合序電流根據第一判據、第二判據和第三判據得到，具體的：

19、場站側復合序電流表示為：

20、iw-comp＝iw1+m1δiw1+m2iw2；

21、其中，m1、m2表示權重系數(shù)；

22、系統(tǒng)側復合序電流表示為：

23、is-comp＝is1+m1δis1+m2is2。

24、進一步的，包括：

25、所述綜合判據的具體構建，包括：

26、所述復合序電流在線路發(fā)生對稱性故障下，iw1+m1δiw1小于is1+m1δis1，在不對稱故障下，iw2+m2δiw2小于is2+m2δis2，因此，所述綜合判據表示為：

27、kreliw-comp＜is-comp；

28、其中，krel為可靠系數(shù)。

29、第二方面，本發(fā)明還提供一種構網型新能源外送線路縱聯(lián)保護系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：

30、系統(tǒng)確認模塊，用于確認構網型新能源外送系統(tǒng)對應系統(tǒng)側和場站側處的故障及對應的故障電流，并確定故障和故障電流的類型，所述故障包括非對稱性故障和對稱性故障，所述故障電流包括正序電流和負序電流；所述場站側包括多個構網型控制下的光伏發(fā)電機組，所述系統(tǒng)側即為電網側，所述光伏發(fā)電機組產生的電能由換流器轉變?yōu)榻涣麟姴⒗猛馑途€路輸送到電網側中；

31、判據構建模塊，用于根據不同情況下的故障構建不同的判據，具體的：若為不對稱性故障，則依據場站側與系統(tǒng)側的負序電流，構建第一判據：k3iw2＜is2，其中，k3表示負序電流比例系數(shù)，iw2為發(fā)生不對稱性故障時場站側提供的負序電流值，is2為發(fā)生不對稱性故障時系統(tǒng)側提供的負序電流值；

32、若為對稱性故障，則依據場站側與系統(tǒng)側的正序電流，構建第二判據：k1iw1＜is1，其中，k1表示正序電流比例系數(shù)，iw1為發(fā)生對稱性故障時場站側提供的正序電流值，is1為發(fā)生對稱性故障時系統(tǒng)側提供的正序電流值；

33、若構網型機組數(shù)量增加導致兩側正序電流接近，則利用兩側電流反向的特點，以正序電流突變量構建第三判據：k2δiw1＜δis1，其中，δis1為系統(tǒng)側正序電流的突變量，δiw1為場站側正序電流突變量，k2表示正序電流突變量比例系數(shù)；

34、復合序電流計算模塊，用于根據第一判斷、第二判據和第三判據，提出融合正序電流、正序電流突變量以及負序電流綜合性質的復合序電流；

35、綜合判據判斷模塊，用于依據線路發(fā)生對稱性故障和不對稱性故障下的不同情形，通過比較系統(tǒng)側和場站側對應的復合序電流，判斷是否滿足綜合判據，若滿足，則斷路器保護跳閘，否則，則保護退出，繼續(xù)監(jiān)測故障。

36、進一步的，包括：

37、所述系統(tǒng)側正序電流的突變量δis1表示為：

38、

39、其中，表示發(fā)生對稱性故障時系統(tǒng)側提供故障電流的正序分量，表示正常運行時由場站側提供穿越性電流的正序分量，il表示的幅值，is1表示的幅值；

40、所述場站側正序電流突變量δiw1表示為：

41、

42、其中，表示發(fā)生對稱性故障時場站側提供故障電流的正序分量，iw1表示的幅值。

43、進一步的，包括：

44、所述系統(tǒng)側和場站側對應的復合序電流根據第一判據、第二判據和第三判據得到，具體的：

45、場站側復合序電流表示為：

46、iw-comp＝iw1+m1δiw1+m2iw2；

47、其中，m1、m2表示權重系數(shù)；

48、系統(tǒng)側復合序電流表示為：

49、is-comp＝is1+m1δis1+m2is2。

50、進一步的，包括：

51、所述綜合判據的具體構建，包括：

52、所述復合序電流在線路發(fā)生對稱性故障下，iw1+m1δiw1小于is1+m1δis1，在不對稱故障下，iw2+m2δiw2小于is2+m2δis2，因此，所述綜合判據表示為：

53、kreliw-comp＜is-comp；

54、其中，krel為可靠系數(shù)。

55、第三方面，本發(fā)明還提供一種構網型新能源外送線路縱聯(lián)保護裝置，所述構網型新能源外送線路縱聯(lián)保護裝置包括：存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運行的構網型新能源外送線路縱聯(lián)保護程序，所述構網型新能源外送線路縱聯(lián)保護程序被所述處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上述的構網型新能源外送線路縱聯(lián)保護方法的步驟。

56、第四方面，本發(fā)明提供一種計算機可讀存儲介質，所述計算機可讀存儲介質上存儲有構網型新能源外送線路縱聯(lián)保護程序，所述構網型新能源外送線路縱聯(lián)保護程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上述所述的構網型新能源外送線路縱聯(lián)保護方法的步驟。

57、有益效果：與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

58、(1)本發(fā)明是面向構網型新能源集中外送系統(tǒng)，綜合考慮多種場景下場站側與系統(tǒng)側故障電流特征，融合正序電流、正序電流突變量、負序電流構成復合電流，進而提出以復合電流為基礎的縱聯(lián)保護新判據，克服了構網型新能源機組控制策略對傳統(tǒng)縱聯(lián)保護的影響；

59、(2)本發(fā)明融合正序電流、正序電流突變量以及負序電流構成綜合判據，規(guī)避了相角判據受控制策略的影響造成的保護誤動或拒動，保護原理簡單，易于實現(xiàn)；且仿真結果表明，該判據的適應性較強，能夠在不同故障類型、不同構網型新能源機組數(shù)量以及不同控制策略下正確動作，顯著提升了縱聯(lián)保護的適應性；

60、(3)本發(fā)明的構網型新能源機組受負序電流抑制策略影響導致輸出負序電流較小，利用故障電流量構建保護判據，從而簡化不對稱故障的判別，有利于保護快速動作，實現(xiàn)縱聯(lián)保護的正確動作，進而提升構網型新能源機組集中外送線路縱聯(lián)保護的靈敏度。