[发明专利]一种适应UPFC接入的线路变化量故障方向判断方法和装置

说明书

本发明公开一种适应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。

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护技术领域，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。

背景技术

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。

发明内容

本发明的目的是，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。

本发明采取的技术方案为：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，Z_M为串联变压器一侧保护M的背侧系统阻抗，Z_L为线路阻抗，Z_N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。