含UPFC的输电线路快速距离保护方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及含UPFC的输电线路快速距离保护方法与装置，通过在正常运行时计算UPFC的最大等效阻抗，在系统发生故障时，计算故障补偿电压时计及正常运行时计算的最大等效阻抗，可有效防止当保护装置用于近UPFC侧，当发生反方向出口故障时，快速距离保护存在误动的风险；同时还可防止当保护装置用于远UPFC侧，当发生正方向区外金属性故障时，快速距离保护存在超越动作的风险。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力系统继电保护
，具体涉及一种含UPFC输电线路快速距离保护方法。
技术介绍
统一潮流控制器(UPFC)，可以快速灵活的控制线路的潮流，改善电网的潮流分布特性，可最大化电网传输能力；同时还具备阻尼系统振荡，提高电网稳定性；提供紧急功率支援，避免大规模切负荷；优化潮流分布，减少环流，降低网络损耗。UPFC通过向线路注入相角和幅值可控的电压相量，直接改变了线路的首末端电势特征，从而进一步改变了系统中的电势相位及幅值分布，对于整个区域的潮流分布起到调节作用。UPFC在控制线路的潮流分布的同时也导致了输电线路参数的改变，UPFC等效阻抗可能呈现较大的容性，进而导致传统的距离保护误动作。快速距离保护基于故障量，采用工作电压突变量大于固定门槛作为动作方程，作为故障分量保护，不受负荷状态的影响，具有较强的耐过渡电阻能力。快速距离保护作为快速单端量保护，可以极快的速度切除近端严重故障，以保障电网的安全运行。对含UPFC的输电线路，当安装于近UPFC侧，当发生反方向出口故障时，快速距离保护存在误动的风险；当安装于远UPFC侧，当发生正方向区外金属性故障时，快速距离保护存在超越动作的风险。由于快速距离保护动作速度较快，有可能会在UPFC系统本体保护动作之前动作。目前，业内还没有一种能够适用于含UPFC输电线路的快速距离保护方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种含UPFC输电线路快速距离保护方法，用于解决现有技术的距离保护用于UPFC线路时的误动和超越动作的问题。同时，本专利技术还提供了一种含UPFC输电线路快速距离保护装置。一种含UPFC的输电线路快速距离保护方法，包括如下步骤：(1)两侧线路保护装置分别独立采集各侧电压量和电流量；(2)在线路保护启动元件未动作情况下实时计算UPFC最大等效阻抗ZP；(3)启动元件动作后实时计算电压变化量和补偿电流变化量；(4)根据电压变化量和补偿电流变化量计算故障补偿电压；计算时采用步骤(2)中的线路保护启动元件动作前的UPFC最大等效阻抗ZP；(5)当故障电压满足动作判据后经延时动作出口。进一步的，所述步骤(1)中两侧电压和电流量采集方法为：对于近UPFC侧电压量取线路侧PT，电流量取线路CT；对于远UPFC侧电压量取线路侧PT或母线侧PT，电流量取线路CT。进一步的，所述步骤(2)中启动元件的公式为：|iqd[k]|＞1.25|iqd[k-2N]|+0.1In；其中：iqdk为各侧任意相电流；N为每周波采样点数；In为CT额定电流值；计算UPFC最大等效阻抗ZP公式为：其中：UPmax为UPFC系统串联变压器最大输出电压值；为当前电流。进一步的，所述步骤(3)中，电压变化量计算公式为：其中：为当前电压相量；为两周前电压相量；为任意相或相间；电流变化量计算公式为：其中：为当前电流相量；为当前零序电流相量；为当前电流相量；为两周前零序电流相量；为任意相或相间；所述步骤(4)中电压变化量计算公式为：其中：为快速距离保护阻抗整定值；为任意相或相间。进一步的，所述步骤(5)中动作判据公式为：其中：UN为电压额定值；α为可靠系数，其取值范围为0～5，一般可取0.5；为任意相或相间；步骤(5)中延时动态调整，延时计算公式为：TP＝(5-α)×20ms；其中：α为动作判据中的可靠系数。本专利技术还提供了一种含UPFC的输电线路快速距离保护装置，包括如下模块：模块(1)，两侧线路保护装置分别独立采集各侧电压量和电流量；模块(2)，用于在线路保护启动元件未动作情况下实时计算UPFC最大等效阻抗ZP；模块(3)，用于启动元件动作后实时计算电压变化量和补偿电流变化量；模块(4)，用于根据电压变化量和补偿电流变化量计算故障补偿电压；计算时采用模块(2)中的线路保护启动元件动作前的UPFC最大等效阻抗ZP；模块(5)，用于当故障电压满足动作判据后经延时动作出口。进一步的，所述模块(1)中两侧电压和电流量采集方法为：对于近UPFC侧电压量取线路侧PT，电流量取线路CT；对于远UPFC侧电压量取线路侧PT或母线侧PT，电流量取线路CT。进一步的，所述模块(2)中启动元件的公式为：|iqd[k]|＞1.25|iqd[k-2N]|+0.1In；其中：iqdk为各侧任意相电流；N为每周波采样点数；In为CT额定电流值；计算UPFC最大等效阻抗ZP公式为：其中：UPmax为UPFC系统串联变压器最大输出电压值；为当前电流。进一步的，所述模块(3)中，电压变化量计算公式为：其中：为当前电压相量；为两周前电压相量；为任意相或相间；电流变化量计算公式为：其中：为当前电流相量；为当前零序电流相量；为当前电流相量；为两周前零序电流相量；为任意相或相间；所述模块(4)中电压变化量计算公式为：其中：为快速距离保护阻抗整定值；为任意相或相间。进一步的，所述模块(5)中动作判据公式为：其中：UN为电压额定值；α为可靠系数，其取值范围为0～5，一般可取0.5；为任意相或相间；模块(5)中延时动态调整，延时计算公式为：TP＝(5-α)×20ms；其中：α为动作判据中的可靠系数。本专利技术与现有技术的区别主要在于：在正常运行时计算UPFC的最大等效阻抗并且保存，在系统发生故障，计算故障补偿电压时，不再实时计算UPFC的最大等效阻抗，而采用故障发生之前的计算并且保存的UPFC最大等效阻抗。这种方式能够有效防止当保护装置用于近UPFC侧，当发生反方向出口故障时，快速距离保护存在误动的风险；同时还可防止当保护装置用于远UPFC侧，当发生正方向区外金属性故障时，快速距离保护存在超越动作的风险。故障电压满足动作判据后经动态调整的延时动作出口，不仅可有效保证发生严重故障时保护动作的速动性，还可保证弱故障情况下保护的可靠性。附图说明图1是含UPFC系统的输电线路示意图；图2是本专利技术实施例的工作流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细的说明。方法实施例本专利技术方法实施例的含UPFC输电线路快速距离保护方法用于含UPFC系统接入的交流输电线路保护中。含UPFC系统的输电线路如图1所示，快速距离保护工作流程如图2所示，方法包括以下步骤：(1)两侧线路保护装置分别独立采集各侧电压量和电流量；两侧电压和电流量采集方法为：对于近UPFC侧电压量取线路侧PT，电流量取线路CT；对于远UPFC侧电压量可取线路侧PT也可取母线侧PT，电流量取线路CT。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含UPFC的输电线路快速距离保护方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)两侧线路保护装置分别独立采集各侧电压量和电流量；(2)在线路保护启动元件未动作情况下实时计算UPFC最大等效阻抗ZP；(3)启动元件动作后实时计算电压变化量和补偿电流变化量；(4)根据电压变化量和补偿电流变化量计算故障补偿电压；计算时采用步骤(2)中的线路保护启动元件动作前的UPFC最大等效阻抗ZP；(5)当故障电压满足动作判据后经延时动作出口。

【技术特征摘要】
1.一种含UPFC的输电线路快速距离保护方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)两侧线路保护装置分别独立采集各侧电压量和电流量；
(2)在线路保护启动元件未动作情况下实时计算UPFC最大等效阻抗ZP；
(3)启动元件动作后实时计算电压变化量和补偿电流变化量；
(4)根据电压变化量和补偿电流变化量计算故障补偿电压；计算时采用步骤(2)中的线
路保护启动元件动作前的UPFC最大等效阻抗ZP；
(5)当故障电压满足动作判据后经延时动作出口。
2.根据权利要求1所述的含UPFC的输电线路快速距离保护方法，其特征在于：所述步骤
(1)中两侧电压和电流量采集方法为：对于近UPFC侧电压量取线路侧PT，电流量取线路CT；
对于远UPFC侧电压量取线路侧PT或母线侧PT，电流量取线路CT。
3.根据权利要求1或2所述的含UPFC的输电线路快速距离保护方法，其特征在于：所述
步骤(2)中启动元件的公式为：|iqd[k]|＞1.25|iqd[k-2N]|+0.1In；其中：iqdk为各侧任意相
电流；N为每周波采样点数；In为CT额定电流值；计算UPFC最大等效阻抗ZP公式为：
其中：UPmax为UPFC系统串联变压器最大输出电压值；为当前电流。
4.根据权利要求3所述的含UPFC的输电线路快速距离保护方法，其特征在于：所述步骤
(3)中，电压变化量计算公式为：其中：为当前电压相量；
为两周前电压相量；为任意相或相间；电流变化量计算公式为：
其中：为当前电流相量；为当前零序电流相量；
为当前电流相量；为两周前零序电流相量；为任意相或相间；所述步骤(4)中
电压变化量计算公式为：其中：为快速距离保护阻抗
整定值；为任意相或相间。
5.根据权利要求4所述的含UPFC的输电线路快速距离保护方法，其特征在于：所述步骤
(5)中动作判据公式为：其中：UN为电压额定值；α为可靠系数，其取值
范围为0～5，一般可取0.5；为任意相或相间；步骤(5)中延时动态调整，延时计算公式为：
TP＝(5-α)×20ms；其中：α为动作判据中的可靠系数。
6.一种含UPFC...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宝伟，姚武，樊占峰，倪传坤，邓茂军，李旭，李保恩，吴金龙，席颖颖，姜自强，郝慧贞，姚东晓，李文正，陈继瑞，
申请(专利权)人：许继集团有限公司，许继电气股份有限公司，许昌许继软件技术有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：河南;41