基于余切相似度的风电场送出线路保护新原理

受电力电子变换器控制与保护策略影响,风电场的短路电流呈幅值受限、波形复杂多变且非线性较强等特征。文章分析了电网故障下电力电子变换器控制和保护不同作用模式与风力发电机短路电流之间的关联规律,探明了风电场所提供短路电流同时受风速、并网点电压跌落程度等影响,其变化规律具有多样性。在风速较小且电压跌落程度较轻情况下,风电场所提供短路电流接近于零;而在风速相对较大、电压跌落程度较严重情况下,风电场所提供短路电流幅值可能达到3倍额定电流,且含有大量谐波。针对风电场短路电流复杂多变特性,提出了一种基于余切相似度的送出线路差动保护新原理,与现有基于线路两侧瞬时电流构造的向量夹角表征波形相似程度的保护原理相比,所提保护新原理计及了瞬时值电流构造的向量模长的相异性。仿真分析验证了所提保护新原理能够在不同故障场景下可靠、迅速地识别送出线路区内外故障,即使出现风电场短路电流接近为零的情况,保护新原理仍能够正确可靠动作。