[发明专利]基于可控串联电抗电流信息的送出线路故障性质识别方法

说明书

本发明提出了一种基于可控串联电抗电流信息的送出线路故障性质识别方法，该方法在新能源场站送出线路发生故障的情况下，设计串联可控限流电抗器，应用电抗串联线路下系统发生瞬时故障和永久故障时的小电流差异，构建新能源场站送出线路故障性质识别新方法。该方法首先基于参数识别的故障测距功能，在线路故障时初步获取线路预判故障阻抗和接地电阻，并基于最大限流计算可控电抗值，通过TCR快速调节触发角，使得故障相输出限流信号，建立电流突变量比较判据，判别故障电弧熄灭时刻，进一步根据电流幅值比较判据，实现故障性质的判别。本发明提出的方法新颖，识别结果快速可靠，应用在新能源场站送出线路工程上，能有效提高线路的重合率。

技术领域

本发明属于电力系统继电保护领域，具体涉及基于可控串联电抗小电流信息的新能源送出线路故障性质识别新方法，旨在满足新能源送出线路故障性质的识别，提高线路重合闸的重合率，减少系统冲击。

背景技术

双碳目标极大地促进了新能源利用，以光伏和风力新能源集中发电外送是当前电力建设的重心工作。新能源集中外送线路一般采用110kV或者220kV电压等级，线路长度低于100km，所以线路一般并不配置并联电抗器，这就导致常规高压线路基于并联电抗器的线路故障性质识别判据失效。而对于新能源送出线路，两端一般不配置重合闸，主要原因是无法识别故障性质，盲目重合的话，在系统发生永久性故障时，重合于故障所导致的冲击对系统以及新能源发电机存在较大影响。但是不配置重合闸，由于线路瞬时性故障较多，在系统故障后不能够快速恢复线路供电，新能源场站不足以稳定孤网下的系统安全，最终可能导致新能源控制系统闭锁，损失较大电源。

故障性质的可靠识别，将有利于线路配置并实现自适应重合闸，很大程度上提高了系统瞬时性故障时快速重合的可靠性，进而提高系统安全稳定性。目前，针对新能源送出线路的故障性质识别文献较少，一方面集中在基于并联电抗器断开瞬间储能实现故障性质识别(邵文权，刘朋跃，王斌，宋国兵等.基于等值阻抗相位特征的带并补电抗线路单相自适应重合闸故障识别方法[J].电网技术，2020，44(5)：1790-1805)；另一方面主要集中在重合闸策略研究(徐岩，鲁振威，王慧.双馈风电场送出线路重合闸时间计算方法[J].华北电力大学学报，2017，44(5)：10-17)。但对于目前研究，当线路不存在并联电抗器时现有算法失效，亦或通过延时躲过电弧可靠熄灭下重合，这种盲目重合对在永久性故障时系统存在较大影响，一定程度上也影响着新能源发电系统的安全性和稳定性。

发明内容

为了实现新能源场站送出线路故障性质的可靠识别，提高送出线路重合闸的重合率，减少新能源发电系统脱网的问题，本发明针对现有技术中的不足，提供一种基于可控串联电抗电流信息的送出线路故障性质识别方法，该方法基于断路器并联可控限流电抗器，在线路发生故障时，应用故障阻抗和接地电阻的预判，控制限流电抗使其输出不影响系统安全的小电流，通过测量该小电流信号在瞬时性故障和永久性故障下的差异，构建瞬时性故障电弧熄灭时刻与故障性质识别新方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

基于可控串联电抗电流信息的送出线路故障性质识别方法，其特征在于，包括：

步骤1：设计可控串联限流电抗并联接入断路器，可控串联限流电抗包括电抗器和可控晶闸管TCR，TCR触发角的控制回路接入线路保护装置，在线路保护启动跳断路器时，触发TCR实时检测电抗器输出的电流信号，并启动故障性质识别；

步骤2：根据线路故障模型，求解出故障点至线路保护装置处的故障阻抗和接地电阻；

步骤3：根据故障点的电弧电阻特性，对故障点进行最大限流值整定；

步骤4：基于故障阻抗和接地电阻，并结合最大限流值，计算可控限流电抗值；

步骤5：基于可控限流电抗值，计算TCR触发角，并由线路保护装置形成触发脉冲控制TCR，使得故障相输出限流信号；