（国核电力规划设计研究院 北京海淀 100095）
摘要：含有电力电子设备的输电线路发生故障期间，故障电压、电流将含有丰富的高频暂态分量。为此需要在研究电网故障特性及演化机理的基础上，提出基于故障暂态时频特征的输电线路快速保护新原理，从而为保障现代复杂大电网的安全稳定运行提供高水平的安全防护。
关键词：暂态量; 时频特征; 输电线路保护
1引言
随着电力电子技术的飞速发展，越来越多的新型FACTS元件将会在电网中投入使用，电网电力电子化特征日趋明显，它们在为电力系统带来巨大效益的同时，也对电力系统的安全防护带来了严峻的挑战。电力电子设备的接入，改变了电力系统的结构参数，使得输电线路的故障特征发生显著改变；在故障暂态过程期间，电力电子设备控制保护功能的非线性动态响应过程又进一步增加了故障暂态过程的复杂性。含有电力电子设备的输电线路发生故障期间，故障电压、电流将含有丰富的高频暂态分量。传统基于工频相量、叠加原理的保护原理以及故障分量、记忆电压等方法从理论上已不再适用。为此需要在研究电网故障特性及演化机理的基础上，提出基于故障暂态时频特征的输电线路快速保护新原理，从而为保障现代复杂大电网的安全稳定运行提供高水平的安全防护。
2 国内外研究发展趋势
UPFC、TCSC、FCL、TCR、SVC、STATCOM、SSSC等FACTS装置在输电线路上的运用，改变了系统的结构参数，且其在故障暂态过程期间将产生复杂的非线性动态响应过程，由此增加了基于工频信息的传统继电保护故障判断的复杂性与难度。针对上述问题，继电保护工作者做了大量的理论研究与实践检验工作。
2.1含UPFC输电线路保护研究现状
随着超高压UPFC技术在我国电网的投入应用，国内学者围绕UPFC对现有继电保护的影响展开了大量的研究工作。文献[1]对含有UPFC的交流系统进行了大量的仿真计算，分别对接入和不接入UPFC交流输电系统继电保护装置的动作行为进行分析比较，仿真结果显示当UPFC安装在保护线路背后时，保护动作信息将有所变化，但不影响保护的正确动作。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆文献[2]概述了南京西环网UPFC继电保护配置情况及动作策略，在分析UPFC接入后对交流系统距离保护、突变量方向保护等影响的基础上，优化了南京西环网UPFC线路保护配置，并阐述了南京西环网UPFC保护与各类交流保护动作配合原则。文献[3]对含有UPFC输电线路参数特征进行分析，并简单介绍了一些可行的解决办法，如利用自适应控制技术、模糊逻辑控制技术改进保护性能等。
由以上研究现状可知，虽然国内外大量学者对UPFC接入系统对传统继电保护的影响进行了研究，并提出了许多应对策略。然而现有研究主要针对UPFC对工频量保护的影响。关于利用暂态时频特征的含UPFC线路保护方法尚待开展研究。
2.2故障电流限制器对继电保护的影响研究现状
其中装设故障电流限制器(FCL)是限制系统短路电流有效的技术措施。FCL要求在电网故障发生后到线路断路器分闸前这段时间内通过投入限流电抗器来改变电网的等效阻抗，从而限制短路电流。电网继电保护装置采用电网故障后短时间内的电压、电流来判别故障，其测量到的电气量必然会受到FCL动作情况的影响，因此，有必要研究FCL给电网继电保护带来的特殊问题。
文献[4]介绍了华东电网故障电流限制器示范工程的主电路结构、主要元件参数和工作原理，并建立了华东500kV电网故障FCL的等值系统。在该等值系统上针对FCL对零序电流保护的影响，线路重合闸对FCL的影响及FCL保护与线路保护的配合等问题进行了理论研究和仿真分析，并给出了基于仿真分析的合理的解决方案。文献[5]指出故障暂态过程中FCL的投入将影响对系统阻抗，从而对线路保护的动作行为产生不利影响，并分析了FCL对线路保护的影响情况，阐述保护装置采取的技术手段和实际运行采取的整定措施。文献[6]针对串入氧化锌避雷器式故障限流器后的双端电源系统，提出了一种基于故障限流器暂态模型的可消除限流电抗和故障过渡电阻双方面影响的接地距离保护补偿算法。文献[7]指出FCL在短路故障后改变了系统阻抗，对传统的继电保护特别是以阻抗为特征量距离保护影响非常大，并提出了相关解决方案。
现有针对FCL对保护影响及对策开展的研究主要针对传统基于工频量的保护。基于故障暂态时频特性的含FCL线路保护技术尚待开展研究。
结语
针对含有电力电子设备的输电线路发生故障期间，故障电压、电流将含有丰富的高频暂态分量问题。本文综合研究了电网故障特性及演化机理的基础上，提出了基于故障暂态时频特征的输电线路快速保护新原理，从而为保障现代复杂大电网的安全稳定运行提供高水平的安全防护。
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作者简介：
吴劼（1985.9-），女，福建福州人，华北电力大学工学硕士，工程师，单位：国核电力规划设计研究院，研究方向：智能电网、高电压技术与绝缘配合、电气设备抗震、新能源。
论文作者:吴劼
论文发表刊物:《电力设备》2016年第24期
论文发表时间:2017/1/18
标签：故障论文; 电网论文; 线路论文; 电流论文; 系统论文; 特征论文; 电力论文; 《电力设备》2016年第24期论文;