[发明专利]适用于统一潮流控制器接入的线路距离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，尤其涉及一种适用于统一潮流控制器接入的线路距离Ⅰ段保护方法。本发明利用故障后系统电压电流相量几何特性构建虚拟相似三角形，并据此构造新型故障距离求解方程精确求解故障距离，再结合故障测距波动性辅助判据正确区分区内外故障。该方法不受过渡电阻的影响，仅利用单端电气量信息即可对故障位置精确定位，并可结合辅助判据可靠区分区内外故障。此外，该方法适用于各种故障类型和各种动作特性的距离元件，具有良好的普适性且不受UPFC运行方式的影响，为含有UPFC线路的继电保护设计和研发提供了坚实的理论计算基础。

技术领域

本发明属于电力系统线路继电保护领域，尤其涉及一种适用于统一潮流控制器接入的线路距离Ⅰ段保护方法。

背景技术

随着我国经济的飞速发展，现代电力系统已逐步成为现代工业中规模最大、层次最复杂、一体化程度最高的巨维数非线性实体系统。与此同时，现代电力系统也正面临着系统规划与资源优化配置、安全稳定运行等问题。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。UPFC(统一潮流控制器)作为第三代FACTS原件，可同时实现串联补偿和并联补偿，具有传统FACTS装置不可比拟的优势。理论分析和工程实例表明，UPFC可对电压、相角、阻抗进而对系统潮流实现快速频繁的调节控制，显著提高线路输送能力和系统稳定水平阻尼系统振荡，因此国内外专家学者对其进行了大量研究，主要包括：物理模型，电磁暂态仿真，系统震荡及控制策略等。然而UPFC在提高系统性能的同时也改变了阻抗、电压、相角等作为继电保护判据的电气量，进而威胁到继电保护装置的可靠动作，尤其对距离保护的影响最为严重：有文献对基于UPFC的传输线路阻抗进行了详细的分析，指出不同安装位置对保护动作边界有很大的影响，并认为UPFC会使系统暂态过程复杂化，从理论上详细分析了UPFC对距离保护的影响，提出了基于数字仿真确定类似于人工神经网络(ANN)的整定边界；此外有学者详细分析了双回线中UPFC造成的距离保护误动案例，并提出了针对该问题的自适应距离保护方法。由于UPFC可运行于多种工况且不同工况下运行参数差异较大，因此基于ANN的自适应距离保护需要进行大量的测试和学习，而其他距离保护方法需要系统两端严格的对时处理，对通信系统有较高的要求，因此不便于实施。所以，亟需一种新的距离保护算法以解决含UPFC线路经过渡电阻故障时的故障距离精确计算的问题。

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的接入对线路距离保护的影响，提出了一种适用于统一潮流控制器接入的线路距离Ⅰ段保护方法，利用故障后系统电压电流几何特性构建相似三角形并据此构造故障距离求解方程，精确求解故障距离的同时结合故障测距波动性辅助判据正确区分区内外故障。

本发明的技术方法如下所述：

一种适用于统一潮流控制器接入的线路距离Ⅰ段保护方法，包括以下步骤：

步骤1：构建故障测距方程；根据简化系统分析图，以故障后电压电流相量图为基础构造相似三角形；根据相似三角形的对应边比值相等原则构造故障距离百分比求解公式，通过逐步搜索法对故障距离百分比P进行求解；

步骤2：故障判据求解；根据步骤一构建的故障距离求解公式求解故障测距均值p_m及故障测距方差D(p)；

步骤3：判断动作条件；判断步骤二所述故障测距均值p_m其故障测距方差D(p)的计算结果是否满足距离保护动作条件。

所述故障距离百分比求解公式如下：

式中：为线路末端保护安装处测量电压，为线路末端保护安装处测量电流，为故障线路正序阻抗角，Z_L为线路全长正序阻抗，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；

当系统为单相接地短路故障时：