[發明專利]一種短路故障早期檢測的故障電流限制方法

無效

• 申請號: 201410082233.0
• 申請日: 2014-03-07
• 公開（公告）號: CN103795048A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 繆希仁;李飆;吳曉梅
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: H02H9/02
• 分類號: H02H9/02;G01R31/02
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明屬于電氣線路故障檢測與限制領域，特別是涉及短路故障的早期檢測辨識與限制的一種短路故障早期檢測的故障電流限制方法。

背景技術

短路故障是配電系統中最常見也是危害最大的故障類型之一。隨著電力系統負荷的迅速增長以及大容量機組不斷投入運行，各電壓等級電網的短路電流不斷增長。強大的短路電流對線路、設備及開關本身的動熱穩定性提出了更高要求。然而，無限度地提高斷路器或熔斷器的開斷能力及無限度地提高線路、設備的動熱穩定性是很不經濟，甚至是不可能的，并且斷路器的極限分斷次數十分有限。為了限制短路電流，一般可從調整電網結構、改變系統運行方式和加裝限流設備三方面來考慮。其中，裝設FCL是一種有效的技術措施。

近些年，國內外在FCL的研制方面進行了大量的研究，其中超導型、電力電子型和基于常規設備的經濟型FCL成為研究與應用熱點。超導限流器具有響應速度快、自觸發等特性，但由于現階段技術可靠性以及成本等條件限制，因此超導型FCL的應用有待于進一步完善。電力電子型FCL又稱柔性化的短路電流限制器(flexible?short?current?limiter，FSCL)?，已應用于各電壓等級的超高壓、高壓電網，近年來也開始應用于配電網。FSCL?是用半導體器件替代傳統的開關設備以達到限流阻抗的快速切換，從而限制短路電流，其主要實現方案為固態短路限流器、功率電子器件的可控故障限流器以及具有可控串聯補償的故障限流器。從技術可行性與經濟性考慮，基于常規電氣設備或元件的經濟型故障限流器，無疑是解決故障限流問題的首選。其中，基于常規電氣元件的串聯諧振型FCL，不僅可把短路電流限制到較低水平，而且具有運行可靠性高、價格低廉和技術經濟性能好等明顯優點，能克服現有限流技術的不足，但是其存在不可控的特點。

現有的FCL研究大多集中在對FCL的拓撲結構以及參數優化方面，而對FCL的投入時刻尤其是故障初期對系統的影響未做考慮。傳統的FCL投入依據是通過檢測線路電流的幅值是否超過了額定電流的8~10倍來實現的。這樣的檢測方法檢測速度較慢，大的短路電流所產生的熱和力的效應會對系統的電氣設備造成很大的威脅，對電氣設備與保護開關的動熱穩定性也提出了較高的要求。目前，國內外針對短路故障的檢測方法也進行了大量的研究，取得了許多有用的成果。例如：利用基于回歸分析的峰值預測法、電壓跌落法、小波分析法等方法實現對短路故障的早期檢測。

本發明通過短路電流奇異性特征及電壓變化率綜合分析的檢測方法實現對短路故障的早期檢測與故障辨識，當判斷確有短路故障發生時，將FCL快速接入線路，以達到故障早期的短路電流限制。這樣可大幅度提高短路保護電器及FCL的限流性能，減輕短路電流對電力系統及其電氣設備造成的威脅，對線路、設備及開關本身動熱穩定性的要求也相應降低，同時也克服了常規短路判據的判定時間過長而導致短路電流限制效果不佳等缺點。

發明內容

本發明的目的在于提供一種短路故障早期檢測的故障限制方法，通過該方法可以有效地實現對短路故障的早期檢測與故障辨識，在此基礎上在故障早期快速投入FCL，以有效地限制短路電流。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：一種短路故障早期檢測的故障電流限制方法，包括如下步驟，

S01：對電流信號進行固定采樣頻率的A/D采樣，然后對采樣信號進行濾波算法濾除信號噪聲；

S02：對濾波后的信號進行算法處理，提取電流信號特征量與電壓變化率，進行短路故障早期檢測；

S03：通過短路故障早期檢測，判斷當前得到的電流信號特征量與電壓變化率是否超過短路故障的閾值；若是，則判斷線路上發生了短路故障，立即觸發FCL限制短路故障電流，并返回步驟S01執行下一次檢測；若否，則直接返回步驟S01。

在本發明實施例中，所述的濾波算法是形態小波濾波算法。

在本發明實施例中，所述的短路故障早期檢測是利用短路電流奇異性特征及電壓變化率綜合分析的檢測方法。

在本發明實施例中，所述方法利用短路故障早期檢測判據實現FCL投切控制，所述的FCL類型為電力電子型、電力電子型與經濟型或者超導型相結合。

在本發明實施例中，所述步驟S03通過觸發FCL限制短路故障電流，具體為：依靠FCL的電力電子器件接受短路故障早期檢測后發出的觸發信號，觸發FCL中的可控型電力電子器件導通，以限制短路故障電流。

在本發明實施例中，所述可控型電力電子器件為可關斷晶閘管、絕緣門極雙極性晶體管或電力場效應晶體管。