[发明专利]基于电气量矢量模型的电力系统故障选相方法及其系统

说明书

本发明公开了一种基于电气量矢量模型的电力系统故障选相方法及系统，其方法包括：根据供电路线的三相电气量的电路矩阵关系，计算供电路线上的三相负荷电流分量；采集流经继电保护装置的三相总电流，利用三相总电流减去三相负荷电流分量，得到三相总电流中流入故障点的三相故障电流分量；将三相故障电流分量转换为矢量参数，矢量参数包括正向旋转矢量、反向旋转矢量和脉振矢量；根据不同故障相与矢量参数的逻辑关系，确定当前矢量参数下的故障相。本方法未对故障后电气量做任何简化和假设，可适用于幅值和频率时变情况下的故障选相问题，且选相结果不受故障点处短路/接地电阻大小影响。

技术领域

本发明属于电力系统继电保护技术领域，更具体地，涉及一种基于电气量矢量模型的电力系统故障选相方法及其系统。

背景技术

随着电力系统中风电和光伏等电力电子化电源占比逐渐增加，国内外发生了多起电网不对称故障引发的大规模电力电子化电源脱网事故，破坏了电力系统安全稳定运行。继电保护是电力系统稳定运行的第一道防线。当电力系统中发生不对称故障时，继电保护装置在判断出保护区域内发生故障后应能正确判断故障相别并及时切除故障相，以保证电力系统安全稳定运行。

当前典型的故障选相方法是基于序分量选相。该方法通过计算保护装置安装位置处零序电流相量与负序电流相量的相位差α以及正序电流相量变化量与负序电流相量的相位差β，结合α和β所处相位区间各自对应的选相结果进而确定故障相。该方法的理论基础是对称分量法，其数学基础是系统中电气量的幅值和频率均为恒定。但在电力电子化电源主导的电力系统发生不对称故障期间，受电力电子化电源暂态特性的影响，电力电子化电源内电势的幅值和频率不再恒定，系统中电气量的幅值和频率也不再恒定，因此基于序分量的选相方法不再适用于电力电子化电源主导的电力系统发生不对称故障后的选相问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于电气量矢量模型的电力系统故障选相方法及其系统，其目的在于解决电力电子化电源主导的电力系统发生不对称故障后难以进行故障选相的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于电气量矢量模型的电力系统故障选相方法，包括：

确定为故障点供电的供电路线，所述供电路线上设置有继电保护装置，根据所述供电路线的三相电气量的电路矩阵关系，计算所述供电路线上的三相负荷电流分量；

采集流经所述继电保护装置的三相总电流，利用所述三相总电流减去所述三相负荷电流分量，得到所述三相总电流中流入所述故障点的三相故障电流分量；

将三相故障电流分量转换为矢量参数，所述矢量参数包括正向旋转矢量、反向旋转矢量和脉振矢量，所述脉振矢量的虚轴分量为零且实轴分量与三相故障电流分量经Clarke变换所得的零轴分量大小相等；

根据不同故障相与矢量参数的逻辑关系，确定当前矢量参数下的故障相。

在其中一个实施例中，所述供电路线具有位于故障点两侧的电压源t1和电压源t2，继电保护装置位于电压源t1与故障点之间；

所述供电路线的三相电气量的电路矩阵关系为

其中，u_t1a,u_t1b,u_t1c分别表示电压源t1的A相、B相、C相电压瞬时值；u_t2a,u_t2b,u_t2c分别表示电压源t2的A相、B相、C相电压瞬时值；i_t1La,i_t1Lb,i_t1Lc分别表示待求的电压源t1流向电压源t2的负荷电流分量中的A相、B相、C相瞬时值，R_s、R_m、L_s、L_m分别表示电压源t1至电压源t2之间供电线路的自阻、互阻、自感和互感，p为微分算子，表示