[发明专利]基于在线测量故障分量阻抗的继电保护设施及方法

权利要求书

1.一种基于在线测量故障分量阻抗的继电保护设施，其特征在于，包括：测量单元、特征量提取单元、比较单元和动作单元，其中：测量单元通过母线位置处测量得到周期内三相电压和三相电流量输出至特征量提取单元，特征量提取单元将提取到的特征量输出至比较单元，比较单元将特征量与整定值进行比较判断并输出判断结果至动作单元，动作单元根据判断结果发出自动重合闸的开断指令；

所述的特征量，包括电压相量、电流相量和故障分量阻抗，其具体通过以下方式得到：

①其中：为电压相量或电流相量，N为基波信号的一周期采样点数，x_k为第k次采样值，x₀和x_k分别表示k＝0和k＝N时的采样值，特征量提取单元通过上式实现的算法处理从来自测量单元的周期内电压和电流量中分别得到上述特征量；

②其中：ΔZ_m为故障分量阻抗模值，ΔU和ΔI分别为故障分量电压和故障分量电流模值。

2.根据权利要求1所述的设施，其特征是，所述的比较单元包括：突变量启动单元、故障分量阻抗I段保护模块、故障分量阻抗II段保护模块以及逻辑模块，其中：突变量启动单元接收特征量提取单元输出的特征量中的电压相量、电流相量并与内置的整定值比较，当故障发生时输出启动信号至逻辑模块；故障分量阻抗I段保护模块和故障分量阻抗II段保护模块分别接收特征量提取单元输出的特征量中的故障分量阻抗并与内置的整定值比较，当实际值大于I段保护整定值时输出动作信号或当实际值小于II段保护整定值时输出闭锁信号至逻辑模块，逻辑模块根据输入进行逻辑判断后输出判断结果至动作单元。

3.根据权利要求1所述的设施，其特征是，所述的动作单元根据判断结果控制自动重合闸的开断，即当收到动作信号时输出断开自动重合闸指令；当收到闭锁信号时不输出指令。

4.根据权利要求1所述的设施，其特征是，所述的I段保护整定值其中：为本线路I段保护的整定值，为I段可靠系数，ΔZ_max为本线路末端发生短路时可能出现的最大故障分量阻抗值。

5.根据权利要求1所述的设施，其特征是，所述的II段保护整定值其中：为本线路II段保护的整定值，为II段可靠系数，为下级线路I段保护的整定值。

6.根据权利要求1所述的设施，其特征是，所述的海上风电基地包括：双馈风机、变流器、VSC-HVDC输电线路。

7.一种根据上述任一权利要求所述设施的在线测量故障分量的继电保护方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：动作单元周期性循环判断：当接收到动作信号时跳转至S2；

S2：测量单元测量母线位置处的三相电压、三相电流；

S3：突变量启动单元周期性循环判断：当输出闭锁信号时跳转至S1；

S3：特征量提取单元计算出此时的故障分量阻抗值，并传输给比较单元；

S4：故障分量阻抗I段保护模块循环进行I段保护判断：当输出闭锁信号时跳转至S5；

S5：故障分量阻抗II段保护模块循环进行II段保护判断：当输出动作信号时跳转至S6，当输出闭锁信号时跳转至S1；

S6：基于在线测量故障分量阻抗II段保护延时50ms，并跳转至S1。