[發明專利]UPFC接入線路單相接地短路故障的距離Ⅰ段保護方法

有效

• 申請號: 201710362529.1
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN107086549B
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 鄭濤;王可壇;李厚源;張滋行;祁歡歡;蔡林海;陸振綱;趙國亮
• 申請（專利權）人: 華北電力大學;全球能源互聯網研究院
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 朱琨

本發明屬于電力系統線路繼電保護領域，尤其涉及一種UPFC接入線路單相接地短路故障的距離Ⅰ段保護方法。本發明利用UPFC接入不會對系統零序網絡產生影響這一特點，結合故障后零序電壓電流幾何特性構建相似三角形，提出一種可用于UPFC接入線路單相接地短路故障的故障距離計算方法，該方法基于故障后系統零序電壓電流相量分析，在故障后系統零序電壓電流相量圖中添加輔助線構造相似三角形，利用相似三角形的幾何特性構造故障距離方程，并對其進行化簡，求解故障距離。該方法可同時克服過渡電阻和UPFC對距離Ⅰ段保護的影響，具有良好的普適性，算法簡單可靠，不需要嚴格的對時處理，便于微機繼電保護實現，具有很高的實用價值。

技術領域

本發明屬于電力系統線路繼電保護領域，尤其涉及一種UPFC接入線路單相接地短路故障的距離Ⅰ段保護方法。

背景技術

隨著我國經濟的飛速發展，電能作為一種清潔高效的二次能源得到了越來越廣泛的應用。大系統、超高壓遠距離輸電，跨區聯網層出不窮。與此同時，電力行業的發展也正面臨著電力基礎建設投資大，土地征用困難，用電緊張等問題。因此充分發揮已有輸電線路的潛力，提高大電網的輸送容量和系統的穩定可靠性已成為電力系統亟待解決的問題。為解決這些難題，靈活交流輸電系統(FACTS)應運而生，其綜合了現代電力電子技術、自動控制技術和計算機技術，可實現對電力系統更安全、更穩定、更高效、更靈活的控制。而UPFC(統一潮流控制器)作為一種串并聯混合型FACTS裝置，可同時實現串并聯兩種補償方式，因此在電力系統中得到了廣泛的應用，被譽為最有發展前景的FACTS技術。UPFC可對系統電壓，線路阻抗、功率潮流等實現連續快速頻繁的調節控制，提高輸送能力和系統穩定水平。但由于UPFC的接入改變了系統電壓、電流、阻抗等參數，因此勢必會對系統繼電保護裝置的正確動作產生影響，猶以對距離保護的影響最為嚴重。此外，線路90％以上的故障均為單相接地短路故障，因此，亟需尋求一種適用于UPFC接入線路單相接地短路故障的距離保護方法以克服傳統距離保護方法的不足。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，針對過渡電阻和UPFC接入對傳統距離保護的影響，提出了一種適用于UPFC接入線路單相接地短路故障的距離Ⅰ段保護方法。

本發明的技術方法如下所述：

一種UPFC接入線路單相接地短路故障的距離Ⅰ段保護方法，包括以下步驟：

步驟1：根據簡化系統分析圖并結合串并聯換流變壓器繞組接線形式，繪制含有UPFC線路單相接地短路故障后系統正負零三序網絡圖，對故障后各序網絡進行分析，觀察UPFC接入對線路故障后系統各序網絡產生的影響；

步驟2：根據分析結果，以故障支路零序電流為參考相量繪制故障后線路首端保護安裝處零序測量電流零序測量電壓故障點零序電壓故障支路零序電流保護安裝處至故障點間線路零序電壓的相量圖；

步驟3：在步驟2繪制的相量圖中添加輔助線構建相似三角形，并利用幾何知識求解兩個相似三角形各邊角；

步驟4：利用相似三角形中各對應邊比值相等的基本原理構造故障距離方程f(p)，并利用故障后保護安裝處零序測量電流和故障支路零序電流的特征對故障距離方程f(p)進行化簡，得出故障距離百分比p的解析表達式，將保護安裝處零序測量電壓零序測量電流的采樣值帶入解析表達式中，求解故障距離百分比p的解析解，并求解故障測距均值p_m；

所述故障距離方程f(p)為：

式中：分別為故障后線路首端保護安裝處零序測量電壓、零序測量電流；為線路零序阻抗角，p為故障距離百分比，即保護安裝處至故障點間線路長度與線路全長的比值；Z_L0為線路全長的零序阻抗。

故障距離百分比p的解析表達式為：

式中：