一种基于相关分析的含UPFC和固定串补C混合补偿线路保护方法技术

本发明专利技术涉及一种基于相关分析的含UPFC和固定串补C混合补偿线路保护方法，属电力系统继电保护技术领域。混合补偿线路发生单相接地故障时，首先通过线路两端的方向元件R1、R2分别获得两组故障电压和电流的暂态量，其次分别截取故障后3ms的电压和电流暂态量并对其进行8尺度的小波分解，然后选取第一尺度下的小波系数进行相关分析，最后以第一尺度下的小波系数相关性构造区内、外故障判据，实现含UPFC和固定串补C混合补偿线路区内和区外故障的识别。

A Method of Hybrid Compensation Line Protection with UPFC and Fixed Series Compensation C Based on Correlation Analysis

【技术实现步骤摘要】
一种基于相关分析的含UPFC和固定串补C混合补偿线路保护方法
本专利技术涉及一种基于相关分析的含UPFC和固定串补C混合补偿线路保护方法，属电力系统继电保护

技术介绍
电力系统发生故障时，均会产生从工频到高频的故障分量，在这些高频分量中，包含了大量的信息，有如故障的类型、位置、方向、程度和持续时间等。这些信息的有效提取与应用已成为提高继电保护性能的重要手段，利用线路故障的暂态量来构成线路保护判据可以更大限度地提高保护速度。近年来，随着小波分析等信号处理工具的不断发展，一系列利用故障暂态量的超高速保护新原理相继出现。为了满足不断增长的电力负荷需求，在避免输电通道建设的前提下，尽可能地提升现有输电线路的输送容量，以功能最强大、特性最优越的统一潮流控制器(UPFC)为代表，柔性交流输电装置(FACTS)在电力系统中得到了广泛应用。UPFC强大的控制能力虽为电力系统运行带来了极大好处，但其接入也使得电网故障暂态过程日趋复杂，给继电保护带来了许多新问题，具体体现在以下几个方面：(1)UPFC安装地点和补偿模式的不同对继电保护的影响；(2)UPFC产生的暂态分量对继电保护带来的影响；(3)UPFC快速调节时引起系统参数的快速变化对继电保护产生的影响。使用固定串补电容(C)+UPFC可控移相技术可达到与纯粹UPFC相同的效果，利用UPFC与固定串补混合方案，能够在达到相当的潮流控制效果前提下极大地降低工程造价。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于相关分析的含UPFC和固定串补C混合补偿线路保护方法，用以解决上述问题。本专利技术的技术方案是：一种基于相关分析的含UPFC和固定串补C混合补偿线路保护方法，当混合补偿线路发生单相接地故障时，首先通过M、N端的方向元件R1、R2分别获得两组故障电压和电流的暂态量，即和和其次分别截取故障后3ms的电压和电流暂态量并对其进行8尺度的小波分解，然后选取第一尺度下的小波系数进行相关分析，求得两组相关系数规定电流正方向为母线指向线路的方向，以首末两端检测到的电压电流第1尺度下的小波系数相关性构造区内、外故障判据，若且则为区内MN段故障；若且则为系统区外PM段故障；若且则为系统区外NQ段故障。具体步骤为：Step1：当混合补偿线路发生单相接地故障时，首先通过M、N端的方向元件R1、R2分别获得两组故障电压和电流的暂态量，即和和Step2：分别截取故障后3ms的电压和电流暂态量并对其进行8尺度的小波分解，小波基函数选为db8；Step3：分别选取电压和电流暂态量第一尺度下的小波系数进行相关分析，求得两组相关系数ru,i为：式中，k是与母线相连线路上电流互感器故障时的数量，N是与母线相连线路上电流互感器的总数量，d1_u(k)、d1_i(k)分别为电压、电流暂态量第一尺度下的小波系数；Step4：故障判断；若且则为区内MN段故障；若且则为系统区外PM段故障；若且则为系统区外NQ段故障；其中，分别代表M侧、N侧电压电流相关系数。当量测端检测到的电压电流第一尺度下的小波系数负相关，所述相关系数门槛值rset1＝-0.4；当量测端检测到的电压电流第一尺度下的小波系数正相关，所述相关系数门槛值rset2＝0.4。本专利技术的有益效果是：(1)联合使用故障电压暂态量和故障电流暂态量实施保护，有效降低了因使用单一类型的暂态量而降低保护可靠性的风险。(2)使用了小波变换和相关分析等手段，小波变换有效减低了噪声信号的干扰，相关分析则直接对波形相似性进行量化，从而最大程度地提高了保护的准确性。(3)采用UPFC+C混合补偿模式，无论故障点位于线路何处，均可可靠实现区内、外故障辨识，实现良好的潮流控制效果。(4)利用UPFC与固定串补C混合方案，极大地降低工程造价。附图说明图1是本专利技术含UPFC和固定串补C混合补偿线路仿真模型图；图2是本专利技术实施例1中不同补偿条件下线路输送功率波形图；图3是本专利技术实施例1中混合补偿模式下UPFC+C容量占比波形图；图4是本专利技术实施例2中故障位置为F1时短时窗内M侧电压电流高频第一尺度小波系数波形图；图5是本专利技术实施例2中故障位置为F1时短时窗内N侧电压电流高频第一尺度小波系数波形图；图6是本专利技术实施例3中故障位置为F2时短时窗内M侧电压电流高频第一尺度小波系数波形图；图7是本专利技术实施例3中故障位置为F2时短时窗内N侧电压电流高频第一尺度小波系数波形图；图8是本专利技术实施例4中故障位置为F4时短时窗内M侧电压电流高频第一尺度小波系数波形图；图9是本专利技术实施例4中故障位置为F4时短时窗内N侧电压电流高频第一尺度小波系数波形图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式，对本专利技术作进一步说明。实施例1：某220kV含UPFC和固定串补C混合补偿线路仿真模型如图1所示；其线路参数如下：PM支路线路长为100km，ME、FN支路线路长均为75km，NQ支路线路长为120km。故障位置：ME支路距M端30km发生故障。采样频率为1MHz。固定串补C取20.5μF。故障初始时刻t＝0.17s。由图2可知，UPFC补偿、UPFC+C混合补偿条件下，线路输送潮流均得到优化。较UPFC补偿模式，UPFC+C混合补偿模式在达到相当的潮流控制效果前提下极大地降低了工程造价。由图3可知，混合补偿模式下，UPFC、固定串补C容量占比近似1：5可达到较优的潮流控制效果。实施例2：某220kV含UPFC和固定串补C混合补偿线路仿真模型如图1所示；其线路参数如下：PM支路线路长为100km，ME、FN支路线路长均为75km，NQ支路线路长为120km。故障位置：PM支路距M端10km发生故障。采样频率为1MHz。固定串补C取20.5μF。故障初始时刻t＝0.17s。(1)根据说明书中的第一步故障发生后通过M、N端的方向元件R1、R2分别获得两组故障电压和电流的暂态量，即和和(2)根据说明书中的第二步分别截取故障后3ms的电压和电流暂态量并对其进行8尺度的小波分解。(3)根据说明书的第三步选取如图4，5所示电压和电流暂态量第一尺度下的小波系数进行相关分析，求得两组相关系数(4)相关系数满足相关系数满足可判断为区外PM支路故障。实施例3：某220kV含UPFC和固定串补C混合补偿线路仿真模型如图1所示；其线路参数如下：PM支路线路长为100km，ME、FN支路线路长均为75km，NQ支路线路长为120km。故障位置：ME支路距M端25km发生故障。采样频率为1MHz。固定串补C取20.5μF。故障初始时刻t＝0.17s。(1)根据说明书中的第一步故障发生后通过M、N端的方向元件R1、R2分别获得两组故障电压和电流的暂态量，即和和(2)根据说明书中的第二步分别截取故障后3ms的电压和电流暂态量并对其进行8尺度的小波分解。(3)根据说明书的第三步选取如图6，7所示电压和电流暂态量第一尺度下的小波系数进行相关分析，求得两组相关系数(4)相关系数满足相关系数满足可判断为区内MN支路故障。实施例4：某220kV含UPFC和固定串补C混合补偿线路仿真模型如图1所示；其线路参数如下：PM支路线路长为100km，ME、FN支路线路长均为75km，NQ支路线路长为120km。故障位置：NQ支路距N端40km发生故本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于相关分析的含UPFC和固定串补C混合补偿线路保护方法，其特征在于：当混合补偿线路发生单相接地故障时，首先通过M、N端的方向元件R1、R2分别获得两组故障电压和电流的暂态量，即

【技术特征摘要】
1.一种基于相关分析的含UPFC和固定串补C混合补偿线路保护方法，其特征在于：当混合补偿线路发生单相接地故障时，首先通过M、N端的方向元件R1、R2分别获得两组故障电压和电流的暂态量，即和和其次分别截取故障后3ms的电压和电流暂态量并对其进行8尺度的小波分解，然后选取第一尺度下的小波系数进行相关分析，求得两组相关系数规定电流正方向为母线指向线路的方向，以首末两端检测到的电压电流第1尺度下的小波系数相关性构造区内、外故障判据，若且则为区内MN段故障；若且则为系统区外PM段故障；若且则为系统区外NQ段故障。2.根据权利要求1所述的基于相关分析的含UPFC和固定串补C混合补偿线路保护方法，其特征在于具体步骤为：Step...

【专利技术属性】
技术研发人员：束洪春，段丹妮，刘旭晗，蒋晓涵，田鑫萃，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53