[发明专利]适用于逆变型电源场站送出线路的方向元件设计方法

权利要求书

1.一种适用于逆变型电源场站送出线路的方向元件设计方法，其特征在于，包括：

分析逆变型电源相间回路和相对地回路的高频阻抗模型，并确定使高频阻抗模型具有稳定相位角的频率范围；

基于分析结果，构造适用于逆变型电源场站送出线路的方向元件，从而利用保护安装处测得的阻抗角特性判别故障方向；

其中，分析逆变型电源相间回路和相对地回路的高频阻抗模型，并确定使高频阻抗模型具有稳定相位角的频率范围包括：

当故障发生时，电压跌落被看做是在故障点注入的一个阶跃信号，对于阶跃信号，经过拉普拉斯变换以后发现，其具有全频域信息，包含高频信号，并且这个高频信号能够通过小波变换提取；

根据逆变器在不同开关组合下，高频信号中的高频电流流经的通路能够确定逆变型电源的高频阻抗模型的N种阻抗结构；各个阻抗结构均看作AB两部分，N种阻抗结构的A部分结构不同，B部分结构相同；其中，B部分包括：电阻R₁与R₂、电感L₁与L₂、以及滤波电容支路；A部分与R₁及L₁串联，再跟滤波电容支路并联，最后跟R₂及L₂串联；对于并联的电感和电容支路，若电容的容抗小于与其并联电感感抗的十分之一，则与其并联的电感支路能够省略；从逆变型电源的N种高频阻抗结构来看，若电感L₁的感抗值大于十倍的两个电容的容抗值，这N种阻抗结构能够变成统一的高频阻抗结构，此时，所选择的频率f范围满足：

上式中，L₁为电感L₁的电感值，C表示滤波电容的电容值；

在满足上式的频率范围内，滤波电容支路的阻抗值至少是与其并联支路阻抗的十五分之一或者二十分之一，所述的并联支路是指A部分与R₁及L₁串联构成的整体；此时与滤波电容并联的支路忽略，N种阻抗结构被统一为依次连接电容、电阻与电感的结构，所选择的频率f范围满足：

设置统一结构的阻抗角大于60°，则被选择的频率f满足：

上式中，L₂为电感L2的电感值，R为依次连接电容、电阻与电感的结构中的电阻值。

2.根据权利要求1所述的一种适用于逆变型电源场站送出线路的方向元件设计方法，其特征在于，

当送出线路发生故障时，绘制其等效电路图；

在等效电路图中确定正方向，并利用保护安装处测得的高频电压V_D和高频电流I_D计算保护安装处的高频阻抗Z_D：

对于对地故障，V_D＝V_φ，I_D＝I_φ，对地故障故障相只有一个φ，V_φ与I_φ分别故障相φ的高频电压与高频电流；

对于相间故障，V_D＝V_φ1-V_φ2，I_D＝I_φ1-I_φ2，φ1和φ2都是故障相，V_φ1与V_φ2、I_φ1与I_φ2分别为两个故障相的高频电压、高频电流；

高频阻抗Z_D与保护背后的阻抗相关，并且高频阻抗Z_D的相位角是一个负值，且接近-90°，正方向的判据为：

3.根据权利要求2所述的一种适用于逆变型电源场站送出线路的方向元件设计方法，其特征在于，判别故障方向的方式包括：

在保护安装处测量三相电压电流数据；

基于三相电压电流数据判断故障为相间故障或是对地故障；

结合故障类型，利用故障前后各一段时间内的数据，计算高频阻抗Z_D；

结合正方向的判据来判断故障方向。