本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種風(fēng)電場(chǎng)單回送出線自適應(yīng)三相重合閘。

背景技術(shù)：

我國(guó)風(fēng)電資源遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，風(fēng)電場(chǎng)所發(fā)電能經(jīng)集電線路匯集至風(fēng)電場(chǎng)送出線(110kV～330kV)后送入電網(wǎng)中經(jīng)更高電壓等級(jí)(750kV)輸電線路送至負(fù)荷中心。這種能量輸送方式使得：(1)風(fēng)電場(chǎng)不帶本地負(fù)荷或只帶很小的負(fù)荷；(2)風(fēng)電場(chǎng)送出線多為單回。

風(fēng)電場(chǎng)是根據(jù)最大功率跟蹤的原則設(shè)計(jì)的，并不具有快速調(diào)頻和調(diào)壓的能力。所以，風(fēng)電場(chǎng)單回送出線一旦被三相跳開(kāi)，風(fēng)電場(chǎng)大量的有功盈余將使風(fēng)電場(chǎng)因頻率和電壓越限迅速失穩(wěn)，風(fēng)電場(chǎng)側(cè)檢同期重合閘成功的可能性極低。風(fēng)電場(chǎng)若不能成功重合，需經(jīng)故障定位與處理、檢查核實(shí)、上報(bào)調(diào)度再度并網(wǎng)等過(guò)程方能再度并網(wǎng)。這一過(guò)程至少需耗費(fèi)48小時(shí)，將對(duì)風(fēng)電場(chǎng)造成不可忽略的經(jīng)濟(jì)損失。

目前，風(fēng)電場(chǎng)單回送出線三相跳開(kāi)后的重合策略是：對(duì)風(fēng)電場(chǎng)側(cè)放棄采用檢同期的重合方式，轉(zhuǎn)而采用“檢母線無(wú)壓線路有壓”的方式，亦即待風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)風(fēng)電機(jī)組全部切機(jī)后方可重合。這種方式雖然有效減少了風(fēng)電場(chǎng)重新并網(wǎng)耗時(shí)，但依然未能達(dá)到維持風(fēng)電場(chǎng)的供電可靠性的目的；該方法在重合前并不對(duì)線路故障性質(zhì)做出判別，一旦重合于永久性故障或尚未消失的瞬時(shí)性故障，將會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成二次沖擊。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)以上問(wèn)題，提出了一種風(fēng)電場(chǎng)單回送出線自適應(yīng)三相重合閘策略；該策略在能夠風(fēng)電場(chǎng)單回送出線三相跳開(kāi)后，延長(zhǎng)風(fēng)電場(chǎng)維持暫穩(wěn)的時(shí)間；同時(shí)，判定送出線的故障性質(zhì)：故障為瞬時(shí)性且已消失時(shí)，使重合閘動(dòng)作重合線路，故障為永久性時(shí)，閉鎖重合閘，不重合線路。本發(fā)明在延長(zhǎng)風(fēng)電場(chǎng)暫穩(wěn)時(shí)間的前提下，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)電場(chǎng)送出線故障性質(zhì)的快速判別，有效提高了風(fēng)電場(chǎng)送出線三相跳開(kāi)后的重合成功率，并避免了重合于永久性故障或尚未消失的瞬時(shí)性故障對(duì)系統(tǒng)造成的二次沖擊。

本發(fā)明提出了一種風(fēng)電場(chǎng)單回送出線自適應(yīng)三相重合閘策略，具體內(nèi)容如下：

在風(fēng)電場(chǎng)出口主變低壓側(cè)加裝適量的替代負(fù)荷，必要的時(shí)候切除部分風(fēng)機(jī)，從而延長(zhǎng)含風(fēng)電場(chǎng)孤網(wǎng)維持暫穩(wěn)的時(shí)間，為風(fēng)電場(chǎng)側(cè)檢同期重合贏得時(shí)間；在風(fēng)電場(chǎng)送出線風(fēng)電場(chǎng)側(cè)加裝充電電容，送出線三相跳開(kāi)，經(jīng)固定延時(shí)后投入，通過(guò)檢測(cè)充電電容電壓變化特性，循環(huán)判定線路故障是否消失，瞬時(shí)性故障消失后方允許重合，故障消失前及永久性故障不重合，以避免重合失敗造成的二次沖擊。

具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

1)風(fēng)電場(chǎng)送出線三相跳開(kāi)后，投入替代負(fù)荷。替代負(fù)荷為可變電阻，其容量P_Rmax，根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)的年均出力P_W與本地年均負(fù)荷P_L的差設(shè)置替代負(fù)荷的大小，即：

P_Rmax＝P_W-P_L (1)

風(fēng)電場(chǎng)送出線三相跳閘后，若故障前送出線傳輸功率P₀≤P_Rmax，投入替代負(fù)荷即可維持風(fēng)電場(chǎng)側(cè)的穩(wěn)定，此時(shí)接入的替代負(fù)荷容量為：

P_R＝P₀ (2)

若故障前送出線傳輸功率P₀>P_Rmax，投最大容量的替代負(fù)荷P_R.max，同時(shí)風(fēng)電場(chǎng)切除出力為P_WC的部分風(fēng)機(jī)容量接入的替代負(fù)荷容量為：

P_R＝P_Rmax＝P₀-P_WC (3)

2)判定斷路器跳閘的原因，若為偷跳，則快速重合后逐級(jí)切除替代負(fù)荷；若是人為操作，則不重合線路，切除替代負(fù)荷。否則轉(zhuǎn)入3)。

3)慮及線路熄弧時(shí)間，延時(shí)0.5s接入充不同電壓的三相充電電容，接通時(shí)長(zhǎng)Δt為0.1s。

4)基于各相電容電壓值，判定線路是否恢復(fù)正常狀態(tài)。電容接入期間，若三相充電電容電壓，亦即電容連接處三相電壓衰減不超過(guò)整定值，則判定線路故障為瞬時(shí)性且已消失，即：

式(4)中，u_X(t_N)為充電電容接入期間電容接入點(diǎn)的各相電壓；X＝A，B，C；t_N為電容第N次接入時(shí)間；Δt為一次檢測(cè)的時(shí)長(zhǎng)；k為接近零的整定值。因振蕩回路消失后，電壓波動(dòng)很小，本發(fā)明中k值取3％。若三相電壓至少有一相呈衰減特性，則判定線路還未恢復(fù)正常。

若故障消失，切除充電電容后，線路重合。若線路仍未恢復(fù)正常，斷開(kāi)電容開(kāi)關(guān)，對(duì)各相電容重新充電0.2s。返回執(zhí)行3)～4)。

5)若5個(gè)判定周期后線路仍未恢復(fù)正常，則判定線路發(fā)生永久性故障，不重合，切除替代負(fù)荷，風(fēng)電場(chǎng)退出運(yùn)行。

本發(fā)明使用的替代負(fù)荷為可逐級(jí)切換容量的風(fēng)冷式電阻柜，充電電容為BMSJ1.14-15-3型三相電容，直流電源為BTK-12001型高壓直流穩(wěn)壓電源。

本發(fā)明的特點(diǎn)是：提出一種風(fēng)電場(chǎng)單回送出線自適應(yīng)三相重合閘策略。該策略通過(guò)在風(fēng)電場(chǎng)出口主變投入替代負(fù)荷，必要的時(shí)候切除部分風(fēng)機(jī)，從而延長(zhǎng)含風(fēng)電場(chǎng)孤網(wǎng)維持暫穩(wěn)的時(shí)間，為風(fēng)電場(chǎng)側(cè)檢同期重合贏得時(shí)間；在風(fēng)電場(chǎng)送出線風(fēng)電場(chǎng)側(cè)加裝充電電容，送出線三相跳開(kāi)，經(jīng)固定延時(shí)后投入，通過(guò)檢測(cè)充電電容電壓變化特性，循環(huán)判定線路故障是否消失，瞬時(shí)性故障消失后方允許重合，故障消失前及永久性故障不重合，以避免重合失敗造成的二次沖擊。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的充電電容和替代負(fù)荷的接入位置圖。

其中A風(fēng)電場(chǎng)；B主變；C電容；D斷路器；E蓄電池；R替代負(fù)荷；負(fù)荷開(kāi)關(guān)K_r；電容開(kāi)關(guān)K_c；蓄電池開(kāi)關(guān)K_b。

圖2為本發(fā)明的操作流程圖。

圖3為風(fēng)電場(chǎng)送出線A相接地故障狀態(tài)，投入充電電容期間，送出線各相電壓曲線圖。

圖4為風(fēng)電場(chǎng)送出線AB兩相接地故障狀態(tài)，投入充電電容期間，送出線各相電壓曲線圖。

圖5為風(fēng)電場(chǎng)送出線三相接地故障狀態(tài)，投入充電電容期間，送出線各相電壓曲線圖。

圖6為風(fēng)電場(chǎng)送出線AB兩相短路故障狀態(tài)，投入充電電容期間，送出線各相電壓曲線圖。

圖7為風(fēng)電場(chǎng)送出線三相短路故障狀態(tài)，投入充電電容期間，送出線各相電壓曲線圖。

圖8為風(fēng)電場(chǎng)送出線故障消失后，投入充電電容期間，送出線各相電壓曲線圖。

圖9為風(fēng)電場(chǎng)送出線出力大于替代負(fù)荷容量時(shí)，本發(fā)明重合閘策略與傳統(tǒng)重合策略風(fēng)電場(chǎng)出口電壓對(duì)比圖。

圖10為風(fēng)電場(chǎng)送出線出力小于等于替代負(fù)荷容量時(shí)，本發(fā)明重合閘策略與傳統(tǒng)重合策略風(fēng)電場(chǎng)出口電壓對(duì)比圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提出了一種風(fēng)電場(chǎng)單回送出線自適應(yīng)三相重合閘及其方法，具體內(nèi)容如下：

在風(fēng)電場(chǎng)出口主變低壓側(cè)加裝適量的替代負(fù)荷，必要的時(shí)候切除部分風(fēng)機(jī)，從而延長(zhǎng)含風(fēng)電場(chǎng)孤網(wǎng)維持暫穩(wěn)的時(shí)間，為風(fēng)電場(chǎng)側(cè)檢同期重合贏得時(shí)間；在風(fēng)電場(chǎng)送出線風(fēng)電場(chǎng)側(cè)加裝充電電容，送出線三相跳開(kāi)，經(jīng)固定延時(shí)后投入，通過(guò)檢測(cè)充電電容電壓變化特性，循環(huán)判定線路故障是否消失，瞬時(shí)性故障消失后方允許重合，故障消失前及永久性故障不重合，以避免重合失敗造成的二次沖擊。

具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

1)風(fēng)電場(chǎng)送出線三相跳開(kāi)后，投入替代負(fù)荷。替代負(fù)荷為可變電阻，其容量P_Rmax，根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)的年均出力P_W與本地年均負(fù)荷P_L的差設(shè)置替代負(fù)荷的大小，即：

P_Rmax＝P_W-P_L (1)

風(fēng)電場(chǎng)送出線三相跳閘后，若故障前送出線傳輸功率P₀≤P_Rmax，投入替代負(fù)荷即可維持風(fēng)電場(chǎng)側(cè)的穩(wěn)定，此時(shí)接入的替代負(fù)荷容量為：

P_R＝P₀ (2)

若故障前送出線傳輸功率P₀>P_Rmax，投最大容量的替代負(fù)荷P_R.max，同時(shí)風(fēng)電場(chǎng)切除出力為P_WC的部分風(fēng)機(jī)容量接入的替代負(fù)荷容量為：

P_R＝P_Rmax＝P₀-P_WC (3)

2)判定斷路器跳閘的原因，若為偷跳，則快速重合后逐級(jí)切除替代負(fù)荷；若是人為操作，則不重合線路，切除替代負(fù)荷。否則轉(zhuǎn)入3)。

3)慮及線路熄弧時(shí)間，延時(shí)0.5s接入充不同電壓的三相充電電容，接通時(shí)長(zhǎng)Δt為0.1s。

4)基于各相電容電壓值，判定線路是否恢復(fù)正常狀態(tài)。電容接入期間，若三相充電電容電壓，亦即電容連接處三相電壓衰減不超過(guò)整定值，則判定線路故障為瞬時(shí)性且已消失，即：

式(4)中，u_X(t_N)為充電電容接入期間電容接入點(diǎn)的各相電壓；X＝A，B，C；t_N為電容第N次接入時(shí)間；Δt為一次檢測(cè)的時(shí)長(zhǎng)；k為接近零的整定值。因振蕩回路消失后，電壓波動(dòng)很小，本發(fā)明中k值取3％。若三相電壓至少有一相呈衰減特性，則判定線路還未恢復(fù)正常。

若故障消失，切除充電電容后，線路重合。若線路仍未恢復(fù)正常，斷開(kāi)電容開(kāi)關(guān)，對(duì)各相電容重新充電0.2s。返回執(zhí)行3)～4)。

5)若5個(gè)判定周期后線路仍未恢復(fù)正常，則判定線路發(fā)生永久性故障，不重合，切除替代負(fù)荷，風(fēng)電場(chǎng)退出運(yùn)行。

實(shí)施詳細(xì)說(shuō)明如下：

據(jù)圖1所示充電電容和替代負(fù)荷的接入位置，將其接入新疆某49.5MW風(fēng)電場(chǎng)送出線相應(yīng)位置。該風(fēng)電場(chǎng)所發(fā)電能經(jīng)35/220kV主變通過(guò)長(zhǎng)度為100km的單回線送出。該風(fēng)電場(chǎng)的年均出力與本地年均負(fù)荷的差約為風(fēng)電場(chǎng)最大出力的65％，如前所述替代負(fù)荷容量的選取方法，考慮一定裕度，設(shè)定替代負(fù)荷的最大容量為33MW。設(shè)1.5s時(shí)送出線中點(diǎn)發(fā)生故障，故障時(shí)長(zhǎng)為0.7s。

1.51s時(shí)送出線三相跳閘并接入替代負(fù)荷，2.01s充電電容接入，接入時(shí)長(zhǎng)為0.1s。當(dāng)故障類(lèi)型分別為A相接地、AB兩相接地、三相接地、AB兩相短路、三相金屬短路故障及這些故障過(guò)渡電阻為100Ω時(shí)的及這些故障過(guò)渡電阻為100Ω時(shí)，2.01s～2.11s第一次接入充電電容期間，故障相電壓呈不同形式的衰減現(xiàn)象；相對(duì)地，健全相電壓并未出現(xiàn)衰減現(xiàn)象，基本維持不變。2.31s～2.41s第二次接入充電電容期間，三相電壓基本維持不變。

以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其進(jìn)行限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，依然可以對(duì)前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明所要求保護(hù)的技術(shù)方案的精神和范圍。