[发明专利]利用扼流圈构造线路边界的单端电气量全线速动保护方法

说明书

本发明公开了一种利用扼流圈构造线路边界的单端电气量全线速动保护方法，根据不同供电系统的拓扑在线路上安装扼流圈构造线路边界，然后利用被保护线路区、内外故障时电气量差异的差异构造保护判据，实现单端电气量全线速动保护。本发明采用扼流圈构造线路的边界后可以在目前无边界元件的线路上实现单端量全线速动保护，利用本发明方法可以有效克服含多换流器中交流线路工频量保护灵敏度低的问题，也满足直流线路对保护快速动作的要求，同时应用于配电网时无需保护配合，仅需要单端的电气量就可以实现保护区内外故障的快速判别，可以有效解决含多换流器电网的继电保护问题。

技术领域

本发明属于电力系统继电保护技术领域，具体涉及一种利用扼流圈构造线路边界的单端电气量全线速动保护方法。

背景技术

随着风机、光伏电源的大规模接入以及直流输配电的大量应用，电力系统呈现出含多换流器形态。对于交流系统而言，逆变器提供短路电流能力有效导致保护灵敏度降低；对于直流系统而言，换流器的脆弱性要求保护能够快速切除故障。同时对于配电网而言，分布式电源等的接入导致其为一个多源供电系统，短路电流的双向流动导致电流保护配合困难，使用双端量的差动保护和纵联保护时需要通信，造价高，无法大规模使用。

线路边界保护基于边界元件对故障时产生的高频信号阻滞与否实现，具体为区外故障时高频信号经过边界元件后高频分量极大地衰减，而区内故障时高频信号不会被边界元件吸收而衰减，据此差异构造的单端量保护就是边界保护。因为边界保护无需配合、能够做到全线速动，所以可以很好地解决含多换流器电网的继电保护问题。

目前电力系统所用的边界元件主要有高压交流线路中用于载波通信的阻波器、LCC-HVDC系统的用于滤波的平波电抗器和直流滤波器环节、VSC-HVDC系统的用于滤波和稳定直流母线电压的并联电容器以及基于MMC的柔性直流电网中用于限制短路电流的串联电抗器等。以上边界元件都是由特定输电形式以及拓扑决定，会随着电力系统的发展而变化，比如曾经在高压交流线路中大量使用的阻波器，随着光纤通信的普及而逐渐被电力系统淘汰，未来交流输电线路将不再有边界。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种利用扼流圈构造线路边界的单端电气量全线速动保护方法，利用扼流圈构造线路的边界，然后实现线路的区内外故障判别，构成全线速动保护。

本发明采用以下技术方案：

利用扼流圈构造线路边界的单端电气量全线速动保护方法，根据待保护供电系统的拓扑在线路上安装扼流圈构造线路边界，然后利用被保护线路区、内外故障时电气量差异构造保护判据，实现单端电气量全线速动保护。

具体的，对于单侧供电系统，线路靠近电源或换流器侧安装扼流圈，对于双端供电系统，线路两端均安装扼流圈，当主干线上有分支线时，在分支线靠近主干线侧安装扼流圈。

具体的，单端电气量包括线路某一端的电压电流或其模量、序量以及由电压和电流运算得到的其它量，电压为扼流圈单侧、双侧电压或双侧压差，电流为流过扼流圈的电流。

进一步的，利用电气量差异实现被保护线路区、内外故障判别的原理包括电气量的采集、特征频率信号的提取、保护启动和区内外故障判别与保护出口部分，具体步骤如下：

S1、通过传感器采集线路某一端的单端电气量；

S2、步骤S1采集的单端电气量进行滤波，获得特定特征的电气量；

S3、将步骤S2得到的特定特征电气量与启动值进行比较，当满足启动条件时启动保护装置；

S4、将步骤S2得到的特定频率电气量的特征与保护定值进行比较，当满足区内故障时保护出口，发断路器跳闸信号或者换流器闭锁信号，当不满足区内故障时保护不发断路器跳闸信号或者换流器闭锁信号。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：