含upfc的輸電線路快速距離保護(hù)方法與裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及含UPFC的輸電線路快速距離保護(hù)方法與裝置，通過在正常運行時計算UPFC的最大等效阻抗，在系統(tǒng)發(fā)生故障時，計算故障補償電壓時計及正常運行時計算的最大等效阻抗，可有效防止當(dāng)保護(hù)裝置用于近UPFC側(cè)，當(dāng)發(fā)生反方向出口故障時，快速距離保護(hù)存在誤動的風(fēng)險；同時還可防止當(dāng)保護(hù)裝置用于遠(yuǎn)UPFC側(cè)，當(dāng)發(fā)生正方向區(qū)外金屬性故障時，快速距離保護(hù)存在超越動作的風(fēng)險。
【專利說明】
含UPFC的輸電線路快速距離保護(hù)方法與裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種含UPFC輸電線路快速距離 保護(hù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 統(tǒng)一潮流控制器(UPFC)，可W快速靈活的控制線路的潮流，改善電網(wǎng)的潮流分布 特性，可最大化電網(wǎng)傳輸能力；同時還具備阻尼系統(tǒng)振蕩，提高電網(wǎng)穩(wěn)定性;提供緊急功率 支援，避免大規(guī)模切負(fù)荷;優(yōu)化潮流分布，減少環(huán)流，降低網(wǎng)絡(luò)損耗。UPFC通過向線路注入相 角和幅值可控的電壓相量，直接改變了線路的首末端電勢特征，從而進(jìn)一步改變了系統(tǒng)中 的電勢相位及幅值分布，對于整個區(qū)域的潮流分布起到調(diào)節(jié)作用。UPFC在控制線路的潮流 分布的同時也導(dǎo)致了輸電線路參數(shù)的改變，UPFC等效阻抗可能呈現(xiàn)較大的容性，進(jìn)而導(dǎo)致 傳統(tǒng)的距離保護(hù)誤動作。
[0003] 快速距離保護(hù)基于故障量，采用工作電壓突變量大于固定口檻作為動作方程，作 為故障分量保護(hù)，不受負(fù)荷狀態(tài)的影響，具有較強(qiáng)的耐過渡電阻能力。快速距離保護(hù)作為快 速單端量保護(hù)，可W極快的速度切除近端嚴(yán)重故障，W保障電網(wǎng)的安全運行。對含UPFC的輸 電線路，當(dāng)安裝于近UPFC側(cè)，當(dāng)發(fā)生反方向出口故障時，快速距離保護(hù)存在誤動的風(fēng)險；當(dāng) 安裝于遠(yuǎn)UPFC側(cè)，當(dāng)發(fā)生正方向區(qū)外金屬性故障時，快速距離保護(hù)存在超越動作的風(fēng)險。由 于快速距離保護(hù)動作速度較快，有可能會在UPFC系統(tǒng)本體保護(hù)動作之前動作。目前，業(yè)內(nèi)還 沒有一種能夠適用于含UPFC輸電線路的快速距離保護(hù)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種含UPFC輸電線路快速距離保護(hù)方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù) 的距離保護(hù)用于UPFC線路時的誤動和超越動作的問題。同時，本發(fā)明還提供了一種含UPFC 輸電線路快速距離保護(hù)裝置。
[0005] -種含UPFC的輸電線路快速距離保護(hù)方法，包括如下步驟：
[0006] (1)兩側(cè)線路保護(hù)裝置分別獨立采集各側(cè)電壓量和電流量；
[0007 ] (2)在線路保護(hù)啟動元件未動作情況下實時計算UPFC最大等效阻抗Zp;
[0008] (3)啟動元件動作后實時計算電壓變化量和補償電流變化量；
[0009] (4)根據(jù)電壓變化量和補償電流變化量計算故障補償電壓;計算時采用步驟(2)中 的線路保護(hù)啟動元件動作前的UPFC最大等效阻抗Zp;
[0010] (5)當(dāng)故障電壓滿足動作判據(jù)后經(jīng)延時動作出口。
[0011] 進(jìn)一步的，所述步驟(1)中兩側(cè)電壓和電流量采集方法為:對于近UPFC側(cè)電壓量取 線路側(cè)PT,電流量取線路CT;對于遠(yuǎn)UPFC側(cè)電壓量取線路側(cè)PT或母線側(cè)PT,電流量取線路 CTo
[001^ 進(jìn)一步的，所述步驟(2)中啟動元件的公式為：I iqd[k] I >1.25 I iqd[k-2N] I +0.1 In; 其中：iqdk為各側(cè)任意相電流;N為每周波義樣點數(shù);In為CT額定電流值;計算UPFC最大等效 阻抗Zp公式為：
其中:Upmax為UPFC系統(tǒng)串聯(lián)變壓器最大輸出電壓值；i/為當(dāng)前 電流。
[0013] 進(jìn)一步的，所述步驟(3)中，電壓變化量計算公式為
其中： 為當(dāng)前電壓相量;為兩周前電壓相量;與為任意相或相間；電流變化量計算公式 為：
其中Aw為當(dāng)前電流相量；為當(dāng)前零序電流相 量；為當(dāng)前電流相量；/巾為兩周前零序電流相量；夢為任意相或相間；所述步驟 (4)中電壓變化量計算公式為：
i其中：么。,為快速距離保 護(hù)阻抗整定值;管為任意相或相間。
[0014] 進(jìn)一步的，所述步驟巧）中動作判據(jù)公式為
其中:Un為電壓額 定值;a為可靠系數(shù)，其取值范圍為0~5,一般可取0.5;辟為任意相或相間；步驟(5)中延時 動態(tài)調(diào)整，延時計算公式為:Tp=巧-a) X20ms;其中：a為動作判據(jù)中的可靠系數(shù)。
[0015] 本發(fā)明還提供了一種含UPFC的輸電線路快速距離保護(hù)裝置，包括如下模塊：
[0016] 模塊(1)，兩側(cè)線路保護(hù)裝置分別獨立采集各側(cè)電壓量和電流量；
[0017] 模塊(2)，用于在線路保護(hù)啟動元件未動作情況下實時計算UPFC最大等效阻抗Zp;
[0018] 模塊(3)，用于啟動元件動作后實時計算電壓變化量和補償電流變化量；
[0019] 模塊(4)，用于根據(jù)電壓變化量和補償電流變化量計算故障補償電壓;計算時采用 模塊(2)中的線路保護(hù)啟動元件動作前的UPFC最大等效阻抗Zp;
[0020] 模塊(5)，用于當(dāng)故障電壓滿足動作判據(jù)后經(jīng)延時動作出口。
[0021] 進(jìn)一步的，所述模塊(1)中兩側(cè)電壓和電流量采集方法為:對于近UPFC側(cè)電壓量取 線路側(cè)PT,電流量取線路CT;對于遠(yuǎn)UPFC側(cè)電壓量取線路側(cè)PT或母線側(cè)PT,電流量取線路 CTo
[0022] 進(jìn)一步的，所述模塊(2)中啟動元件的公式為：I iqd[k] I >1.25 I iqd[k-2N] I +0.1 In; 其中：iqdk為各側(cè)任意相電流;N為每周波義樣點數(shù);In為CT額定電流值;計算UPFC最大等效 阻抗Zp公式為；
i其中:Upmax為UPFC系統(tǒng)串聯(lián)變壓器最大輸出電壓值；為當(dāng)前 電流。
[0023] 進(jìn)一步的，所述模塊(3)中，電壓變化量計算公式為：
其中： 為當(dāng)前電壓相量;w；|為兩周前電壓相量;9為任意相或相間；電流變化量計算公式 為：
其中：為當(dāng)前電流相量；為當(dāng)前零序電流相 量;^巾_:^為當(dāng)前電流相量;/巾心，1為兩周前零序電流相量;^^為任意相或相間;所述模塊(4) 中電壓變化量計算公式為：
；其中：式為快速距離保護(hù)阻 抗整定值;^^為任意相或相間。
[0024] 進(jìn)一步的，所述模塊(5)中動作判據(jù)公式為
.其中：Un為電壓額 定值;a為可靠系數(shù)，其取值范圍為0~5,一般可取0.5;^為任意相或相間；模塊(5)中延時動 態(tài)調(diào)整，延時計算公式為:Tp=巧-a) X20ms;其中：a為動作判據(jù)中的可靠系數(shù)。
[0025] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別主要在于:在正常運行時計算UPFC的最大等效阻抗并且 保存，在系統(tǒng)發(fā)生故障，計算故障補償電壓時，不再實時計算UPFC的最大等效阻抗，而采用 故障發(fā)生之前的計算并且保存的UPFC最大等效阻抗。運種方式能夠有效防止當(dāng)保護(hù)裝置用 于近UPFC側(cè)，當(dāng)發(fā)生反方向出口故障時，快速距離保護(hù)存在誤動的風(fēng)險；同時還可防止當(dāng)保 護(hù)裝置用于遠(yuǎn)UPFC側(cè)，當(dāng)發(fā)生正方向區(qū)外金屬性故障時，快速距離保護(hù)存在超越動作的風(fēng) 險。
[0026] 故障電壓滿足動作判據(jù)后經(jīng)動態(tài)調(diào)整的延時動作出口，不僅可有效保證發(fā)生嚴(yán)重 故障時保護(hù)動作的速動性，還可保證弱故障情況下保護(hù)的可靠性。
【附圖說明】
[0027] 圖1是含UPFC系統(tǒng)的輸電線路示意圖；
[002引圖2是本發(fā)明實施例的工作流程圖。
【具體實施方式】
[0029] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0030] 方法實施例
[0031] 本發(fā)明方法實施例的含UPFC輸電線路快速距離保護(hù)方法用于含UPFC系統(tǒng)接入的 交流輸電線路保護(hù)中。含UPFC系統(tǒng)的輸電線路如圖1所示，快速距離保護(hù)工作流程如圖2所 示，方法包括W下步驟：
[0032] (1)兩側(cè)線路保護(hù)裝置分別獨立采集各側(cè)電壓量和電流量；
[0033] 兩側(cè)電壓和電流量采集方法為:對于近UPFC側(cè)電壓量取線路側(cè)PT,電流量取線路 CT;對于遠(yuǎn)UPFC側(cè)電壓量可取線路側(cè)PT也可取母線側(cè)PT，電流量取線路CT。
[0034] (2)在線路保護(hù)啟動元件未動作情況下實時計算UPFC最大等效阻抗Zp,啟動保護(hù) 不再計算，采用啟動前計算的Zp用于故障計算；
[0035] 啟動元件的公式為：I iqd山I > 1.25 I iqd[k-2N] I +0.1 In;其中：iqdk為各側(cè)任意相電 流;N為每周波采樣點數(shù);In為CT額定電流值。
[0036] UPFC最大等效阻抗Zp計算公式為：
其中：UPmax為UPFC系統(tǒng)串聯(lián)變壓 器最大輸出電壓值;為當(dāng)前電流。
[0037] (3)啟動元件動作后實時計算電壓變化量和補償電流變化量；
[003引電壓變化量計算公式為
：其中：為當(dāng)前電壓相量； 為兩周前電壓相量;巧為任意相或相間。
[0039]電流變化量計算公式為
其中：為當(dāng)前電流 相量;為當(dāng)前零序電流相量;為當(dāng)前電流相量;為兩周前零序電流相量;0 為任意相或相間。
[0040] (4)根據(jù)電壓變化量和補償電流變化量計算故障補償電壓；
[0041] 電壓變化量計算公式為：
；其中：之W為快速距離 保護(hù)阻抗整定值;0為任意相或相間。
[0042] (5)當(dāng)故障電壓滿足動作判據(jù)后經(jīng)動態(tài)調(diào)整的延時動作出口。
[0043] 動作判據(jù)公式為
；其中：Un為電壓額定值;a為可靠系數(shù)，其取 值范圍為0~5，一般可取0.5; 為任意相或相間。
[0044] 動態(tài)調(diào)整的延時計算公式為：Tp=(5-a)X20ms;其中：a為動作判據(jù)中的可靠系 數(shù)。
[0045] 本實施例中，通過在正常運行時計算UPFC的最大等效阻抗，在系統(tǒng)發(fā)生故障時，計 算故障補償電壓時計及正常運行時計算的最大等效阻抗，可有效防止當(dāng)保護(hù)裝置用于近 UPFC側(cè)，當(dāng)發(fā)生反方向出口故障時，快速距離保護(hù)存在誤動的風(fēng)險；同時還可防止當(dāng)保護(hù)裝 置用于遠(yuǎn)UPFC側(cè)，當(dāng)發(fā)生正方向區(qū)外金屬性故障時，快速距離保護(hù)存在超越動作的風(fēng)險。進(jìn) 一步，故障電壓滿足動作判據(jù)后經(jīng)動態(tài)調(diào)整的延時動作出口，不僅可有效保證發(fā)生嚴(yán)重故 障時保護(hù)動作的速動性，還可保證弱故障情況下保護(hù)的可靠性。
[0046] 本發(fā)明的主要構(gòu)思是在正常運行時計算UPFC的最大等效阻抗并且保存，在系統(tǒng)發(fā) 生故障，計算故障補償電壓時，不再實時計算UPFC的最大等效阻抗，而采用故障發(fā)生之前的 計算并且保存的UPFC最大等效阻抗。因此，上面實施例中設(shè)及的啟動判據(jù)、動作判據(jù)、延時 計算公式、電壓電流變化量技術(shù)公式、補償電壓公式等等，作為其他實施方式，均可W采用 現(xiàn)有技術(shù)中的其他具體公式進(jìn)行替換。
[0047] 裝置實施例
[004引一種含UPFC的輸電線路快速距離保護(hù)裝置，包括如下模塊：
[0049] 模塊(1)，兩側(cè)線路保護(hù)裝置分別獨立采集各側(cè)電壓量和電流量；
[0050] 模塊(2)，用于在線路保護(hù)啟動元件未動作情況下實時計算UPFC最大等效阻抗Zp;
[0051] 模塊(3)，用于啟動元件動作后實時計算電壓變化量和補償電流變化量；
[0052] 模塊(4)，用于根據(jù)電壓變化量和補償電流變化量計算故障補償電壓;計算時采用 模塊(2)中的線路保護(hù)啟動元件動作前的UPFC最大等效阻抗Zp;
[0053] 模塊(5)，用于當(dāng)故障電壓滿足動作判據(jù)后經(jīng)延時動作出口。
[0054] 上述各模塊是與方法實施例中各個步驟一一對應(yīng)的軟件功能模塊，其構(gòu)成的裝置 是一種軟件功能構(gòu)架，W軟件代碼的形式存儲在繼電保護(hù)裝置的存儲器中。由于與上述方 法實施例中的步驟一一對應(yīng)，故不再寶述。
[0055] 在本發(fā)明給出的思路下，采用對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言容易想到的方式對上述實施 例中的技術(shù)手段進(jìn)行變換、替換、修改，并且起到的作用與本發(fā)明中的相應(yīng)技術(shù)手段基本相 同、實現(xiàn)的發(fā)明目的也基本相同，運樣形成的技術(shù)方案是對上述實施例進(jìn)行微調(diào)形成的，運 種技術(shù)方案仍落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種含UPFC的輸電線路快速距離保護(hù)方法，其特征在于，包括如下步驟： (1) 兩側(cè)線路保護(hù)裝置分別獨立采集各側(cè)電壓量和電流量； (2) 在線路保護(hù)啟動元件未動作情況下實時計算UPFC最大等效阻抗ZP; (3) 啟動元件動作后實時計算電壓變化量和補償電流變化量； (4) 根據(jù)電壓變化量和補償電流變化量計算故障補償電壓;計算時采用步驟(2)中的線 路保護(hù)啟動元件動作前的UPFC最大等效阻抗Zp; (5) 當(dāng)故障電壓滿足動作判據(jù)后經(jīng)延時動作出口。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含UPFC的輸電線路快速距離保護(hù)方法，其特征在于:所述步驟 (1) 中兩側(cè)電壓和電流量采集方法為:對于近UPFC側(cè)電壓量取線路側(cè)PT，電流量取線路CT; 對于遠(yuǎn)UPFC側(cè)電壓量取線路側(cè)PT或母線側(cè)PT，電流量取線路CT。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的含UPFC的輸電線路快速距離保護(hù)方法，其特征在于:所述 步驟(2)中啟動元件的公式為：| iqd[k] | >1.25 | iqd[k-2N] | +0. lln;其中：iqdk為各側(cè)任意相 電流；N為每周波采樣點數(shù)；Iη為CT額定電流值；計算UPFC最大等效阻抗Zp公式為：其中:UPmax為UPFC系統(tǒng)串聯(lián)變壓器最大輸出電壓值;^為當(dāng)前電流。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的含UPFC的輸電線路快速距離保護(hù)方法，其特征在于:所述步驟 (3 )中，電壓變化量計算公式為：= ;其中：為當(dāng)前電壓相量； j為兩周前電壓相量；Ρ為任意相或相間；電流變化量計算公式為： 剩+? -4-叫-1。卜則；其中：、為當(dāng)前電流相量；'為當(dāng)前零序電流相量； 為當(dāng)如電流相量;為兩周如零序電流相量;史為任意相或相間；所述步驟(4)中 電壓變化量計算公式為:其中為快速距離保護(hù)阻抗 整定值，為任意相或相間。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的含UPFC的輸電線路快速距離保護(hù)方法，其特征在于:所述步驟 (5)中動作判據(jù)公式為：卜(1 + 其中：Un為電壓額定值;α為可靠系數(shù)，其取值 范圍為0~5，一般可取0.5;爐為任意相或相間；步驟(5)中延時動態(tài)調(diào)整，延時計算公式為： Τρ=(5_α) X20ms;其中：α為動作判據(jù)中的可靠系數(shù)。6. -種含UPFC的輸電線路快速距離保護(hù)裝置，其特征在于，包括如下模塊： 模塊(1)，兩側(cè)線路保護(hù)裝置分別獨立采集各側(cè)電壓量和電流量； 模塊(2)，用于在線路保護(hù)啟動元件未動作情況下實時計算UPFC最大等效阻抗ZP; 模塊(3)，用于啟動元件動作后實時計算電壓變化量和補償電流變化量； 模塊(4)，用于根據(jù)電壓變化量和補償電流變化量計算故障補償電壓;計算時采用模塊 (2) 中的線路保護(hù)啟動元件動作前的UPFC最大等效阻抗Zp; 模塊(5)，用于當(dāng)故障電壓滿足動作判據(jù)后經(jīng)延時動作出口。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的含UPFC的輸電線路快速距離保護(hù)裝置，其特征在于:所述模塊 (1)中兩側(cè)電壓和電流量采集方法為:對于近UPFC側(cè)電壓量取線路側(cè)PT，電流量取線路CT; 對于遠(yuǎn)UPFC側(cè)電壓量取線路側(cè)PT或母線側(cè)PT，電流量取線路CT。8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的含UPFC的輸電線路快速距離保護(hù)裝置，其特征在于:所述 模塊⑵中啟動元件的公式為：| iqd[k] | >1.25 I iqd[k-2N] | +0. lln;其中：iqdk為各側(cè)任意相 電流；N為每周波采樣點數(shù)；Iη為CT額定電流值；計算UPFC最大等效阻抗ZP公式為：5其中:UPmax為UPFC系統(tǒng)串聯(lián)變壓器最大輸出電壓值;各為當(dāng)前電流。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的含UPFC的輸電線路快速距離保護(hù)裝置，其特征在于:所述模塊 (3)中，電壓變化量計算公式為：;其中：為當(dāng)前電壓相量； 為兩周前電壓相量；@為任意相或相間；電流變化量計算公式為： = 1其中：<#：|為當(dāng)前電流相量；'為當(dāng)前零序電流相量； 為當(dāng)前電流相量;為兩周前零序電流相量;供為任意相或相間;所述模塊⑷中 電壓變化量計算公式為:-Δ/#] 4;其中:為快速距離保護(hù)阻抗 整定值，為任意相或相間。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的含UPFC輸電線路快速距離保護(hù)裝置，其特征在于:所述模塊 (5)中動作判據(jù)公式為：?Δ?>_Α-|2(1 + α；)[/ν;其中:UN為電壓額定值;α為可靠系數(shù)，其取值范 圍為0~5，一般可取0.5;識為任意相或相間；模塊(5)中延時動態(tài)調(diào)整，延時計算公式為:ΤΡ = (5_α) X 20ms;其中：α為動作判據(jù)中的可靠系數(shù)。
【文檔編號】H02H7/26GK105826908SQ201610309848
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年5月11日
【發(fā)明人】李寶偉, 姚武, 樊占峰, 倪傳坤, 鄧茂軍, 李旭, 李保恩, 吳金龍, 席穎穎, 姜自強(qiáng), 郝慧貞, 姚東曉, 李文正, 陳繼瑞
【申請人】許繼集團(tuán)有限公司, 許繼電氣股份有限公司, 許昌許繼軟件技術(shù)有限公司, 國家電網(wǎng)公司