一种适应UPFC接入的线路变化量故障方向判断方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种适应UPFC接入的线路变化量故障方向判断方法和装置，包括：获取故障前后串联变压器的注入电压，并计算注入电压变化量；计算注入电压变化量在保护电压和电流变化中产生的附加分量；计算消除附加分量影响后的保护电压变化量和保护电流变化量；基于消除附加分量影响后的保护电压变化量和保护电流变化量，根据预设的对应不同故障方向的阻抗相角变化量阈值范围，判断当前故障的故障方向。本发明专利技术通过实时采集串联变压器注入电压的变化量，消去其对变化量方向元件的影响，进而保障变化量故障方向判断的可靠性。

A Fault Direction Judgment Method and Device for Line Variation Adapted to UPFC Access

The invention discloses a method and device for judging the fault direction of line variation adapted to UPFC access, including acquiring the injection voltage of series transformer before and after fault, calculating the injection voltage variation, calculating the additional component of injection voltage variation in protection voltage and current variation, calculating the protection voltage variation and protection current variation after eliminating the influence of additional component. Based on the change of protection voltage and current after eliminating the influence of additional components, the fault direction of current fault is judged according to the preset threshold range of impedance phase angle change corresponding to different fault directions. The invention collects the change amount of injection voltage of series transformer in real time, eliminates its influence on the change direction component, and thus ensures the reliability of fault direction judgment of the change amount.

【技术实现步骤摘要】
一种适应UPFC接入的线路变化量故障方向判断方法和装置
本专利技术涉及电力系统继电保护
，特别是一种适应UPFC接入的线路变化量故障方向判断方法和装置。
技术介绍
统一潮流控制器(UPFC)是一种功能强大、特性优异的柔性交流输电装置，主要由串联变压器、并联变压器及背靠背变换器组成。其中串联变压器串接在输电线路中，通过向输电线路注入一个幅值和相位可调的电压，从而改变线路两侧电压之间的相对幅值和相位，达到快速独立控制输电线路有功功率和无功功率潮流的目的，进而有效地提高电力系统的稳定性。尽管UPFC可以灵活地控制输电线路潮流分布，但串联变压器的接入破坏了传输线路电压分布的均匀性。尤其是串联变压器采用了快速的晶闸管旁路开关(TBS)，系统故障时，TBS能在3ms左右导通将串联变压器与背靠背变换器隔离，造成串联变压器注入电压在故障前后的突变。输电线路纵联保护广泛采用基于变化量的方向判断元件，由于串联变压器的接入，故障叠加网络除了在故障点存在一附加电势外，注入电压的突变也会产生一个附加电势，对故障点附加电势造成干扰。区内故障时，可能降低变化量方向元件的灵敏性；区外故障时，可能导致变化量方向元件判断错误，严重恶化变化量方向元件的动作特性。
技术实现思路
本专利技术的目的是，提出一种适应UPFC接入的线路变化量故障方向判断方法和装置，通过实时采集串联变压器注入电压的变化量，消去其对变化量方向元件的影响，进而保障变化量故障方向判断的可靠性。本专利技术采取的技术方案为：一种适应UPFC接入的线路变化量故障方向判断方法，包括：获取故障发生时刻前后串联变压器的注入电压，继而计算故障前后的注入电压变化量；计算注入电压变化量分别在保护电压和电流变化中产生的附加分量；计算消除附加分量影响后的保护电压变化量和保护电流变化量；基于消除附加分量影响后的保护电压变化量和保护电流变换量，根据预设的对应不同故障方向的阻抗相角变化量阈值范围，判断当前故障的故障方向。优选的，注入电压变化量为串联变压器的正序电压变化量、负序电压变化量，或零序电压变化量。具体根据所需变化量进行选择。优选的，定义为故障前串联变压器的注入电压，为故障后串联变压器的注入电压，则故障前后的注入电压变化量为：所述注入电压变化量在串联变压器一侧即M侧保护电流变化中产生的附加分量为：其中，ZM为串联变压器一侧保护M的背侧系统阻抗，ZL为线路阻抗，ZN为串联变压器另一侧保护N的背侧系统阻抗；注入电压变化量在保护电压变化中产生的附加分量为：优选的，所述消除附加分量影响后的M侧保护电压变化量和保护电流变化量为：其中，分别为M侧保护新的保护电压、电流变化量；分别为M侧保护测量到的原始保护电压、电流变化量。优选的，所述预设的对应不同故障方向的阻抗相角变化量阈值范围中：对应正方向故障的阈值范围为：对应反方向故障的阈值范围为：其中，Zr为预设的模拟阻抗。根据所用变化量的不同，还可以取正序变化量负序变化量零序变化量相应的可以取正序变化量负序变化量零序变化量优选的，所述预设的模拟阻抗Zr的幅值为1，相角为78°。本专利技术还公开一种适应UPFC接入的线路变化量故障方向判断装置，包括：注入电压变化量计算模块，用于获取故障发生时刻前后串联变压器的注入电压，继而计算故障前后的注入电压变化量；保护电压、电流变化附加分量计算模块，用于计算注入电压变化量分别在保护电压和电流变化中产生的附加分量；保护电压、电流变化量真实值计算模块，用于计算消除附加分量影响后的保护电压变化量和保护电流变化量；故障方向判断模块，用于基于消除附加分量影响后的保护电压变化量和保护电流变化量，根据预设的对应不同故障方向的阻抗相角变化量阈值范围，判断当前故障的故障方向。有益效果本专利技术通过实时获取故障发生时刻前后串联变压器的注入电压，并计算注入电压变化量及其在保护电压、电流变化中的附加分量，进而用于消除附加分量对保护电压、电流变化的影响，为故障方向的正确判断提供了可靠的依据。本专利技术克服了串联变压器注入电压突变给变化量方向元件带来的干扰问题，保证了变化量方向判据只反映故障点附加电势的响应，提高了UPFC接入后线路变化量故障方向判断的准确性。附图说明图1为接入UPFC的输电线路示意图；图2为本专利技术方法的一种具体实施例流程示意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例进一步描述。从国内UPFC已实施项目来看，UPFC均装设于输电线路的一侧，且串联变压器两端均安装有电压测量装置，保护可以方便地获取到串联变压器两端的电压。鉴于此，本专利技术提出一种适应UPFC接入的线路变化量故障方向判断方法和装置，方法原理是：通过实时采集故障前后串联变压器两端的注入电压，求得注入电压的变化量；根据叠加定理及故障网络结构特点，进一步计算出注入电压变化量在保护安装处产生的电压、电流变化量附加分量；在原始保护电压、电流变化量中消去附加分量的影响，得到不受UPFC串联变压器注入电压影响的新的保护电压、电流变化量；进而构造出全新的变化量故障方向判据。本专利技术适应UPFC接入的线路变化量故障方向判断方法，包括：获取故障发生时刻前后串联变压器的注入电压，继而计算故障前后的注入电压变化量；计算注入电压变化量分别在保护电压和电流变化中产生的附加分量；计算消除附加分量影响后的保护电压变化量和保护电流变化量；基于消除附加分量影响后的保护电压变化量和保护电流变化量，根据预设的对应不同故障方向的阻抗相角变化量阈值范围，判断当前故障的故障方向。实施例1结合图1和图2，在计算注入电压变化量时，注入电压变化量为串联变压器的正序电压变化量、负序电压变化量，或零序电压变化量。具体根据所需变化量进行选择。定义为故障前串联变压器的注入电压，为故障后串联变压器的注入电压，则故障前后的注入电压变化量为：所述注入电压变化量在保护电流变化中产生的附加分量为：其中，ZM为串联变压器一侧保护M的背侧系统阻抗，ZL为线路阻抗，ZN为串联变压器另一侧保护N的背侧系统阻抗；注入电压变化量在保护电压变化中产生的附加分量为：所述消除附加分量影响后的保护电压变化量和保护电流变化量为：其中，分别为M侧保护新的保护电压、电流变化量；分别为M侧保护测量到的原始保护电压、电流变化量。所述预设的对应不同故障方向的阻抗相角变化量阈值范围中：对应正方向故障的阈值范围为：对应反方向故障的阈值范围为：其中，Zr为预设的模拟阻抗。根据所用变化量的不同，还可以取正序变化量负序变化量零序变化量相应的可以取正序变化量负序变化量零序变化量所述预设的模拟阻抗Zr的幅值为1，相角为78°。实施例2本实施例为适应UPFC接入的线路变化量故障方向判断装置，包括：注入电压变化量计算模块，用于获取故障发生时刻前后串联变压器的注入电压，继而计算故障前后的注入电压变化量；保护电压、电流变化附加分量计算模块，用于计算注入电压变化量分别在保护电压和电流变化两种产生的附加分量；保护电压、电流变化量真实值计算模块，用于计算消除附加分量影响后的保护电压变化量和保护电流变化量；故障方向判断模块，用于基于消除附加分量影响后的保护电压变化量和保护电流变化量，根据预设的对应不同故障方向的阻抗相角变化量阈值范围，判断当前故障的故障方向。本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适应UPFC接入的线路变化量故障方向判断方法，其特征是，包括：获取故障发生时刻前后串联变压器的注入电压，继而计算故障前后的注入电压变化量；计算注入电压变化量分别在保护电压和电流变化中产生的附加分量；计算消除附加分量影响后的保护电压变化量和保护电流变化量；基于消除附加分量影响后的保护电压变化量和保护电流变化量，根据预设的对应不同故障方向的阻抗相角变化量阈值范围，判断当前故障的故障方向。

【技术特征摘要】
1.一种适应UPFC接入的线路变化量故障方向判断方法，其特征是，包括：获取故障发生时刻前后串联变压器的注入电压，继而计算故障前后的注入电压变化量；计算注入电压变化量分别在保护电压和电流变化中产生的附加分量；计算消除附加分量影响后的保护电压变化量和保护电流变化量；基于消除附加分量影响后的保护电压变化量和保护电流变化量，根据预设的对应不同故障方向的阻抗相角变化量阈值范围，判断当前故障的故障方向。2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，注入电压变化量为串联变压器的正序电压变化量、负序电压变化量，或零序电压变化量。3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，定义为故障前串联变压器的注入电压，为故障后串联变压器的注入电压，则故障前后的注入电压变化量为：所述注入电压变化量在串联变压器一侧即M侧保护电流变化中产生的附加分量为：其中，ZM为串联变压器一侧保护M的背侧系统阻抗，ZL为线路阻抗，ZN为串联变压器另一侧保护N的背侧系统阻抗；注入电压变化量在保护电压变化中产生的附加分量为：4.根据权利要求3所述的方法，其特征是，所述消除附加分量...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱晓彤，赵青春，黄涛，陆金凤，李鹏，林金娇，王玉龙，
申请(专利权)人：南京南瑞继保电气有限公司，国网江苏省电力有限公司电力科学研究院，国网江苏省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32