[发明专利]具有过电压保护的故障电流泄流装置和电力系统

说明书

本发明公开了一种具有过电压保护的故障电流泄流装置和电力系统，其中，故障电流泄流装置包括：电流采集器，用于采集输电线路的电流；故障泄流器，故障泄流器包括可控开关、泄流电路和保护电路，可控开关的一端与输电线路相连，另一端与泄流电路的一端相连，泄流电路的另一端接地，保护电路与泄流电路并联，用于在泄流电路两端的电压大于预设电压阈值时，进行保护动作；控制器，控制器分别与电流采集器和可控开关的控制端相连，用于在输电线路的电流大于预设电流阈值时，控制可控开关闭合，以使泄流电路进行泄流工作。该具有过电压保护的故障电流泄流装置，不仅能够保证故障可以安全高效地切除，还能够保障泄流电路自身的安全。

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种具有过电压保护的故障电流泄流装置和一种电力系统。

背景技术

随着我国社会经济的发展，电力负荷迅猛增长，电网规模急速扩张，地区电网之间的互联日趋紧密。虽然电网的快速发展使得线路输电能力得到了极大的提高，但同时也导致了系统短路电流水平的快速增长。短路电流对电力系统的安全稳定运行以及电气设备本身具有很大的危害。过大的短路电流可能会超过断路器的遮断容量，使得故障难以及时切除。如何限制电力系统故障时的短路电流，一直以来备受人们的关注。目前，人们一般从三个方面对故障短路电流进行限制，即调整电网结构、改变系统运行方式以及加装限流设备。相比于前两种，加装限流设备是一种有效的技术措施。故障限流器(Fault CurrentLimiter，FCL)的核心是在电网正常运行时呈现零阻抗特性，基本不对电网的正常运行产生影响；而在电网故障时呈现高阻抗特性，限制电路电流的增大。但是FCL目前还存在着许多的问题：

1)短路故障引发的暂态功角振荡以至失稳威胁到电网的安全运行，而FCL在限制短路电流的同时也参与了系统的暂态过程，因此FCL会对系统暂态行为产生影响；

2)电网系统参数、FCL动态特性、FCL杂散参数都不同程度影响到高压断路器断口间暂态恢复电压的波形。当线路中串联FCL时，断路器的关合与开断条件可能更苛刻；

3)FCL会对断路器自动重合闸产生影响；

4)FCL的限流电抗串入线路可抑制短路电流，但也对线路过电压保护的整定带来影响。

同时，由于FCL改变了输电线路的动态阻抗特性，即故障前后线路的等效电气距离发生改变，这将对安装在FCL上游的距离保护装置造成影响，造成原阻抗继电器发生误动或拒动。

故障限流器是基于“堵电流”思想串联于线路之中，然而大禹治水，宜疏不宜堵，我们先前的研究提出了一种基于“泄电流”思想的故障泄流器(fault current splitter，FCS)，它并联与线路之中，在电网发生故障时可以将故障电流分解为多个小故障电流，从而保证故障电流安全有效地从线路中切除。

由于改变网络结构、改变系统运行方式以及提高断路器开断能力存在技术和经费方面的困难。自上世纪70年代，故障限流器作为新型限制短路电流的技术而被国内外专家学者广泛研究，但真正受到重视和快速发展是在柔性交流输电技术提出以后。FCL实现的功能可以总结为在系统正常运行时，开关装置处于闭合状态，FCL无电抗投入；而只在系统发生短路故障时开关快速断开，在线路中串入电抗器进行限流。FCL模型示意图如图1所示。