[发明专利]一种无电压死区的故障方向判别系统及判别方法

说明书

技术领域：

本发明属于电力系统方向性保护领域，具体涉及一种无电压死区的故障方向判别系统及判别方法。

背景技术：

新能源（含间歇式能源）并网给电力系统运行以及传统的电力系统理论方法和技术体系带来挑战。含多类型新能源的弱互联区域电网中多类型新能源发电装置提供的短路电流可能会超过系统侧提供的短路电流，在进行电网设备选择、校验和继电保护配置、整定时，需考虑多类型新能源发电装置影响。基于传统电力系统故障特性继电保护的动作特性将难于满足要求，诸如在含分散式风电电源的配电网保护系统中，若风电接入点相邻馈线发生短路故障，由于风电电源提供的助增电流影响，将可能导致风电接入点上游的保护反向误动。因此，研究在现代电力系统保护装置中假装方向元件来避免保护的反向误动问题，是具备实际需求和长远意义的。

分布式能源的接入使原有单电源辐射型配电网变为双端电源或多端电源供电的复杂网络，由此带来的故障电流方向的不唯一性，可能导致保护的误动。目前，传统的方向性保护是在保护上增设一个功率方向闭锁元件，该元件当短路功率方向由母线流向线路时动作，相反时闭锁保护。但是，此短路功率的方向取决于保护安装处电流、电压的相位关系，在三相短路时存在电压死区，且其特性受故障点过渡电阻的影响，在变压器两相短路时可能发生误动。因此，一种不受分布式电源接入及过渡电阻影响的不存在电压死区的新型故障方向判别方法，是极具研究意义与研发效益的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无电压死区的故障方向判别系统及判别方法，能够准确判别故障方向，且不存在电压死区，不受分布式电源接入及过渡电阻的影响。利用该判别方法构成的方向性继电保护，较传统的基于电压电流相量差的方向性保护动作更加可靠、整定更加简单。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种无电压死区的故障方向判别系统，包括依次连接的故障分量提取单元、背侧阻抗计算单元以及判别与发令单元；所述故障分量提取单元提取线路保护安装处的电压及电流故障分量；所述背侧阻抗计算单元利用电压及电流故障分量计算得到保护的背侧阻抗；所述判别与发令单元通过背侧阻抗的正负判别故障方向：若背侧阻抗为正，则判定故障为正方向故障，若背侧阻抗为负，则判定故障为反方向故障，并发出闭锁命令。

上述所述判别系统的判别方法，包括如下步骤：

步骤一：故障分量提取单元从线路保护安装处提取故障发生后电压、电流的故障分量，具体实现方法如下：

故障发生后，将当前时刻线路的电压电流即故障电压和故障电流，与20ms前的电压电流即未发生故障时的正常电压和正常电流相减，得到电压、电流的故障分量的瞬时值表示A、B、C三种相别，计算公式如式(1)、(2)所示：

对电压、电流故障分量的瞬时值进行全周傅氏滤波，得到电压故障分量及电流故障分量

步骤二：背侧阻抗计算单元利用电压及电流故障分量计算得到保护的背侧阻抗，具体计算方法如下：

(A)利用电流故障分量进行故障类型识别：

BC两相短路：|ΔI·A|<K1|ΔI·C|---(7)]]>