[发明专利]UPFC接入线路单相接地短路故障的距离Ⅰ段保护方法

说明书

本发明属于电力系统线路继电保护领域，尤其涉及一种UPFC接入线路单相接地短路故障的距离Ⅰ段保护方法。本发明利用UPFC接入不会对系统零序网络产生影响这一特点，结合故障后零序电压电流几何特性构建相似三角形，提出一种可用于UPFC接入线路单相接地短路故障的故障距离计算方法，该方法基于故障后系统零序电压电流相量分析，在故障后系统零序电压电流相量图中添加辅助线构造相似三角形，利用相似三角形的几何特性构造故障距离方程，并对其进行化简，求解故障距离。该方法可同时克服过渡电阻和UPFC对距离Ⅰ段保护的影响，具有良好的普适性，算法简单可靠，不需要严格的对时处理，便于微机继电保护实现，具有很高的实用价值。

技术领域

本发明属于电力系统线路继电保护领域，尤其涉及一种UPFC接入线路单相接地短路故障的距离Ⅰ段保护方法。

背景技术

随着我国经济的飞速发展，电能作为一种清洁高效的二次能源得到了越来越广泛的应用。大系统、超高压远距离输电，跨区联网层出不穷。与此同时，电力行业的发展也正面临着电力基础建设投资大，土地征用困难，用电紧张等问题。因此充分发挥已有输电线路的潜力，提高大电网的输送容量和系统的稳定可靠性已成为电力系统亟待解决的问题。为解决这些难题，灵活交流输电系统(FACTS)应运而生，其综合了现代电力电子技术、自动控制技术和计算机技术，可实现对电力系统更安全、更稳定、更高效、更灵活的控制。而UPFC(统一潮流控制器)作为一种串并联混合型FACTS装置，可同时实现串并联两种补偿方式，因此在电力系统中得到了广泛的应用，被誉为最有发展前景的FACTS技术。UPFC可对系统电压，线路阻抗、功率潮流等实现连续快速频繁的调节控制，提高输送能力和系统稳定水平。但由于UPFC的接入改变了系统电压、电流、阻抗等参数，因此势必会对系统继电保护装置的正确动作产生影响，犹以对距离保护的影响最为严重。此外，线路90％以上的故障均为单相接地短路故障，因此，亟需寻求一种适用于UPFC接入线路单相接地短路故障的距离保护方法以克服传统距离保护方法的不足。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，针对过渡电阻和UPFC接入对传统距离保护的影响，提出了一种适用于UPFC接入线路单相接地短路故障的距离Ⅰ段保护方法。

本发明的技术方法如下所述：

一种UPFC接入线路单相接地短路故障的距离Ⅰ段保护方法，包括以下步骤：

步骤1：根据简化系统分析图并结合串并联换流变压器绕组接线形式，绘制含有UPFC线路单相接地短路故障后系统正负零三序网络图，对故障后各序网络进行分析，观察UPFC接入对线路故障后系统各序网络产生的影响；

步骤2：根据分析结果，以故障支路零序电流为参考相量绘制故障后线路首端保护安装处零序测量电流零序测量电压故障点零序电压故障支路零序电流保护安装处至故障点间线路零序电压的相量图；

步骤3：在步骤2绘制的相量图中添加辅助线构建相似三角形，并利用几何知识求解两个相似三角形各边角；

步骤4：利用相似三角形中各对应边比值相等的基本原理构造故障距离方程f(p)，并利用故障后保护安装处零序测量电流和故障支路零序电流的特征对故障距离方程f(p)进行化简，得出故障距离百分比p的解析表达式，将保护安装处零序测量电压零序测量电流的采样值带入解析表达式中，求解故障距离百分比p的解析解，并求解故障测距均值p_m；

所述故障距离方程f(p)为：

式中：分别为故障后线路首端保护安装处零序测量电压、零序测量电流；为线路零序阻抗角，p为故障距离百分比，即保护安装处至故障点间线路长度与线路全长的比值；Z_L0为线路全长的零序阻抗。

故障距离百分比p的解析表达式为：

式中：