可实现故障快速响应和全面覆盖的有源高压配电网单端暂态量阶段式保护方案

在新型电力系统架构下,分布式电源的广泛接入给现有高压配电网保护的性能带来了巨大挑战。由于分布式电源接入导致故障特征复杂,传统工频量就地主保护方案正面临性能下降的风险。因此,对于应对新型电力系统下传统工频量就地主保护动作性能明显下降问题,构建基于暂态量的保护判据是较为合理的替代方案。为此,以首个前行波为参考,首先分析区内、区外故障下首个同极性波与首个反极性波到达时刻之和的关系,发现区内、区外故障下首个同极性波与首个反极性波到达时刻之和满足不同的关系式,且具有鲜明的区分度。以此为基础,提出一种基于后续首个同极性波到达时刻与后续首个反极性波到达时刻之和的单端测距式行波保护新判据;进一步针对其存在的动作死区和配电网运行对近、远后备保护的需求,提出一种单端暂态量阶段式保护方案。该方案基于上述设计的保护Ⅰ段能够覆盖本级线路的95%,引入二次振荡波相继速动判据设计的保护Ⅱ段可以覆盖其余范围,保护Ⅰ、Ⅱ段协同工作可保护本级线路全长;同样基于上述判据设计的单端暂态量保护Ⅲ段可仅以1个时间级差延时,实现对下游线路大多数位置故障的快速响应,配合反时限过电流保护可保护下级线路全长。最后在PSCAD平台搭建仿真模型,验证了所提保护判据及方案的有效性和优越性。