一种风电场浪涌防护及协同配置方法及系统与流程

本技术涉及风电场浪涌保护，具体涉及一种风电场浪涌防护及协同配置方法及系统。

背景技术：

1、风电机组遭受直击雷或附近雷击时，雷电流及其产生的电磁效应可能沿风机内部的电源回路、控制回路以及相关电气连接路径传播，并在不同电气节点形成浪涌过电压。即使外部防雷系统能够将部分雷电流导入接地系统，仍可能存在部分浪涌能量向风机内部电气设备传递的情况，因此需要在不同电气位置设置浪涌保护装置，对进入风机内部的浪涌进行逐级泄放和限制。

2、现有浪涌防护通常根据单个设备或者单一安装位置分别选择浪涌保护器，但风机不同电气节点所承受的浪涌能级、待保护设备或线路的保护需求以及浪涌保护器所在位置不同。若各级浪涌保护器的安装位置及参数分别独立确定，容易导致不同级浪涌保护器之间缺少明确的逐级配合关系，使上一级浪涌保护器承担的浪涌能量与其泄流能力不匹配，或者经多级保护后传递至待保护设备或线路的浪涌过电压仍不能满足对应保护需求。

3、此外，浪涌保护器动作后产生的浪涌电流需要经相应泄放路径进入接地系统，该泄放过程同时涉及塔筒、控制柜、爬梯等金属部件之间的等电位连接。当浪涌保护器的配置、浪涌电流泄放路径、等电位连接路径及接地路径分别进行设计时，可能导致多级浪涌保护器虽然能够分别动作，但整体泄流路径及金属部件电位均衡状态不能形成有效协同。因此，需要一种风电场浪涌防护及协同配置方法及系统。

技术实现思路

1、本技术针对现有风电场浪涌防护中不同浪涌防护层级与浪涌保护器安装位置及参数配置之间缺少统一匹配关系，以及多级浪涌保护器与等电位连接路径、接地路径之间缺少协同配置和整体校核的技术问题，提供一种风电场浪涌防护及协同配置方法及系统。

2、为了实现上述目的，本技术采用以下技术方案予以实现：

3、第一方面，本技术提供一种风电场浪涌防护及协同配置方法，包括以下步骤：

4、s1，获取风电场内待保护设备或线路的电气拓扑、安装位置及保护需求，根据所述电气拓扑和所述安装位置确定多个浪涌防护层级；

5、s2，确定各所述浪涌防护层级对应的浪涌能级，并根据所述浪涌能级及保护需求确定第一级、第二级和第三级浪涌保护器的安装位置及参数配置；

6、s3，根据所述安装位置及参数配置确定各级浪涌保护器对应的浪涌电流泄放路径，并建立所述浪涌电流泄放路径与风机金属部件的等电位连接路径及接地路径之间的对应关系；

7、s4，根据所述参数配置、浪涌电流泄放路径、等电位连接路径及接地路径，对各级浪涌保护器的级间配合状态、待保护设备或线路的保护匹配状态及风机金属部件的电位均衡状态进行协同校核，得到协同防护评价结果；

8、s5，根据所述协同防护评价结果调整对应浪涌保护器的安装位置、参数配置或等电位连接关系，得到浪涌防护及协同配置结果。

9、进一步地，所述根据所述电气拓扑和所述安装位置确定多个浪涌防护层级，包括：

10、根据所述电气拓扑确定外部雷电流进入路径以及各所述待保护设备或线路与上级配电节点之间的电气连接关系；

11、根据所述外部雷电流进入路径、电气连接关系及各所述待保护设备或线路的安装位置，确定各所述待保护设备或线路对应的浪涌防护层级；

12、建立各所述浪涌防护层级与对应待保护设备或线路之间的保护对象对应关系。

13、进一步地，所述确定各所述浪涌防护层级对应的浪涌能级，并根据所述浪涌能级及保护需求确定第一级、第二级和第三级浪涌保护器的安装位置及参数配置，包括：

14、根据各所述浪涌防护层级对应的浪涌能级确定第一级、第二级和第三级浪涌保护器的对应安装位置，使所述第一级、第二级和第三级浪涌保护器沿浪涌传递方向形成逐级防护关系；

15、根据各所述浪涌防护层级对应的浪涌能级确定各级浪涌保护器的泄流能力参数，并根据对应待保护设备或线路的保护需求确定各级浪涌保护器的保护水平参数；

16、将各级浪涌保护器对应的泄流能力参数及保护水平参数作为所述参数配置。

17、进一步地，所述根据各所述浪涌防护层级对应的浪涌能级确定各级浪涌保护器的泄流能力参数，并根据对应待保护设备或线路的保护需求确定各级浪涌保护器的保护水平参数，包括：

18、根据第一级浪涌保护器所在浪涌防护层级对应的浪涌能级确定所述第一级浪涌保护器的泄流能力参数，使所述第一级浪涌保护器承担初级浪涌泄放；

19、根据经上一级浪涌保护器限制后传递至后续浪涌防护层级的浪涌以及对应待保护设备或线路的保护需求，确定第二级浪涌保护器和第三级浪涌保护器的泄流能力参数及保护水平参数，使传递至后续浪涌防护层级的浪涌过电压逐级受到限制。

20、进一步地，所述根据所述安装位置及参数配置确定各级浪涌保护器对应的浪涌电流泄放路径，并建立所述浪涌电流泄放路径与风机金属部件的等电位连接路径及接地路径之间的对应关系，包括：

21、根据各级浪涌保护器的安装位置确定对应浪涌保护器动作后的浪涌电流流向；

22、根据所述浪涌电流流向确定各级浪涌保护器至接地系统的浪涌电流泄放路径；

23、确定与各所述浪涌电流泄放路径关联的风机金属部件及对应的等电位连接路径；

24、将各所述浪涌电流泄放路径与对应的等电位连接路径及接地路径进行匹配，建立所述对应关系。

25、进一步地，所述根据所述参数配置、浪涌电流泄放路径、等电位连接路径及接地路径，对各级浪涌保护器的级间配合状态、待保护设备或线路的保护匹配状态及风机金属部件的电位均衡状态进行协同校核，得到协同防护评价结果，包括：

26、根据相邻级浪涌保护器的参数配置及其在浪涌传递方向上的连接关系，校核相邻级浪涌保护器是否形成逐级泄流和过电压限制，确定所述级间配合状态；

27、根据末级浪涌保护器的参数配置及对应待保护设备或线路的保护需求，校核传递至所述待保护设备或线路的浪涌过电压限制是否满足所述保护需求，确定所述保护匹配状态；

28、根据所述浪涌电流泄放路径与所述等电位连接路径及接地路径之间的对应关系，校核各所述风机金属部件的电位均衡状态；

29、根据所述级间配合状态、保护匹配状态及电位均衡状态确定所述协同防护评价结果。

30、进一步地，所述根据所述级间配合状态、保护匹配状态及电位均衡状态确定所述协同防护评价结果，包括：

31、当相邻级浪涌保护器能够按照所述浪涌防护层级依次进行浪涌泄放和过电压限制时，确定对应的级间配合状态满足逐级防护要求；

32、当传递至所述待保护设备或线路的浪涌过电压限制满足对应的保护需求时，确定所述保护匹配状态满足保护要求；

33、获取浪涌电流泄放过程中相关风机金属部件之间的电位差，将所述电位差与对应的预设电位差要求进行比较，当所述电位差满足所述预设电位差要求时，确定所述电位均衡状态满足电位均衡要求；

34、根据所述逐级防护要求、保护要求及电位均衡要求的满足情况确定所述协同防护评价结果。

35、进一步地，所述根据所述协同防护评价结果调整对应浪涌保护器的安装位置、参数配置或等电位连接关系，得到浪涌防护及协同配置结果，包括：

36、当所述协同防护评价结果表征所述级间配合状态不满足逐级防护要求时，调整对应浪涌保护器的安装位置或参数配置；

37、当所述协同防护评价结果表征所述保护匹配状态不满足保护要求时，调整对应浪涌保护器的参数配置；

38、当所述协同防护评价结果表征所述电位均衡状态不满足电位均衡要求时，调整对应风机金属部件的等电位连接关系；根据调整后的浪涌保护器安装位置、参数配置及等电位连接关系确定所述浪涌防护及协同配置结果。

39、进一步地，所述根据调整后的浪涌保护器安装位置、参数配置及等电位连接关系确定所述浪涌防护及协同配置结果，包括：

40、根据调整后的浪涌保护器安装位置及参数配置重新确定各级浪涌保护器对应的浪涌电流泄放路径；

41、根据调整后的等电位连接关系重新建立所述浪涌电流泄放路径与等电位连接路径及接地路径之间的对应关系；

42、根据调整后的参数配置、浪涌电流泄放路径、等电位连接路径及接地路径，重新对各级浪涌保护器的级间配合状态、待保护设备或线路的保护匹配状态及风机金属部件的电位均衡状态进行协同校核，得到调整后的协同防护评价结果；

43、根据所述调整后的协同防护评价结果确定所述浪涌防护及协同配置结果。

44、第二方面，本技术还提供一种风电场浪涌防护及协同配置系统，包括：

45、防护层级确定模块，用于获取风电场内待保护设备或线路的电气拓扑、安装位置及保护需求，根据所述电气拓扑和所述安装位置确定多个浪涌防护层级；

46、分级配置模块，用于确定各所述浪涌防护层级对应的浪涌能级，并根据所述浪涌能级及保护需求确定第一级、第二级和第三级浪涌保护器的安装位置及参数配置；

47、泄放路径匹配模块，用于根据所述安装位置及参数配置确定各级浪涌保护器对应的浪涌电流泄放路径，并建立所述浪涌电流泄放路径与风机金属部件的等电位连接路径及接地路径之间的对应关系；

48、协同校核模块，用于根据所述参数配置、浪涌电流泄放路径、等电位连接路径及接地路径，对各级浪涌保护器的级间配合状态、待保护设备或线路的保护匹配状态及风机金属部件的电位均衡状态进行协同校核，得到协同防护评价结果；

49、配置调整模块，用于根据所述协同防护评价结果调整对应浪涌保护器的安装位置、参数配置或等电位连接关系，得到浪涌防护及协同配置结果。

50、与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：

51、本技术提供一种风电场浪涌防护及协同配置方法，根据待保护设备或线路的电气拓扑及安装位置建立多个浪涌防护层级，并依据不同浪涌防护层级对应的浪涌能级及保护需求配置第一级、第二级和第三级浪涌保护器，使不同级别浪涌保护器能够沿浪涌传递方向形成分级防护关系。相较于各浪涌保护器分别进行安装和选型的方式，可降低不同防护层级之间因安装位置或参数配置缺少配合而产生保护空档的可能性。

52、进一步地，根据浪涌保护器的安装位置及参数配置确定浪涌电流泄放路径，并建立浪涌电流泄放路径与风机金属部件的等电位连接路径及接地路径之间的对应关系，使浪涌保护器动作后的浪涌电流泄放过程与等电位连接及接地过程形成统一的路径关系，有利于改善塔筒、控制柜、爬梯等金属部件之间的电位均衡状态。

53、进一步地，通过同时对多级浪涌保护器的级间配合状态、待保护设备或线路的保护匹配状态及风机金属部件的电位均衡状态进行协同校核，并根据协同防护评价结果调整浪涌保护器的安装位置、参数配置或等电位连接关系，使浪涌防护配置能够根据不同类型的校核结果进行针对性修正，从而形成分级配置、路径匹配、协同校核及配置调整相衔接的浪涌防护流程。