一種帶靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器輸電線路的序列重疊差分方向保護(hù)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種帶靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器輸電線路的序列重疊差分方向保護(hù)方法，屬于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)【技術(shù)領(lǐng)域】。當(dāng)帶靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器的輸電線路發(fā)生故障時(shí)，由量測(cè)端M的方向繼電器R1采集并計(jì)算含故障相的線模電壓暫態(tài)量ul和線模電流暫態(tài)量il，分別對(duì)ul和il進(jìn)行四階序列重疊差分變換，得到電壓差分序列Sul和電流差分序列Sil，進(jìn)而將電壓差分序列和電流差分序列相乘求得功率差分序列SPl，并根據(jù)SPl的首個(gè)非零突變極性的正負(fù)判斷故障方向，若極性為負(fù)，則判為正向故障，反之判為反向故障。本發(fā)明利用電壓差分序列與電流差分序列相乘獲得功率差分序列，極化故障方向，使得判據(jù)可靠有效。
【專利說明】一種帶靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器輸電線路的序列重疊差分方向保護(hù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種帶靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器輸電線路的序列重疊差分方向保護(hù)方法，屬于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，由于大量FACTS設(shè)備在電網(wǎng)中的應(yīng)用，使得電網(wǎng)故障的暫態(tài)過程也日趨復(fù)雜化，對(duì)繼電保護(hù)提出了更高的要求。在含F(xiàn)ACTS元件的系統(tǒng)中，由于FACTS元件的控制參數(shù)可能依系統(tǒng)的不同運(yùn)行工況而發(fā)生變化，故障產(chǎn)生的諧波和暫態(tài)分量，其幅值和頻率也會(huì)依不同的元件和故障位置而變化，不僅給傳統(tǒng)保護(hù)的整定帶來困難，甚至給傳統(tǒng)的保護(hù)理論也提出了挑戰(zhàn)。
[0003]靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器(簡稱:SSSC)是一種常見的FACTS設(shè)備，它的裝設(shè)使得線路參數(shù)發(fā)生變化，進(jìn)而破壞線路阻抗的均勻性，故障期間改變線路的結(jié)構(gòu)，增加了繼電保護(hù)系統(tǒng)判斷故障的難度。在靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器投入并處于容性補(bǔ)償方式時(shí)，補(bǔ)償元件起到類似串聯(lián)電容補(bǔ)償?shù)男Ч?，此時(shí)行波在補(bǔ)償安裝處的折反射情況:對(duì)于高頻分量，其頻率越高，透射系數(shù)越大，反射作用越弱，而對(duì)低頻則具有較小的透射系數(shù)和較大的反射系數(shù)。
[0004]針對(duì)帶靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器設(shè)備的線路故障識(shí)別難的問題，我們提出了帶靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器輸電線路序列重疊差分方向保護(hù)方法。由此提出的判據(jù)對(duì)于正、反向故障性質(zhì)的識(shí)別將具有很高的精度，線路兩側(cè)的方向繼電器對(duì)故障性質(zhì)的準(zhǔn)確判斷，可靠地閉鎖區(qū)外故障，動(dòng)作區(qū)內(nèi)故障，對(duì)進(jìn)一步提高電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行能力具有著重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種帶靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器輸電線路的序列重疊差分方向保護(hù)方法，用以解決針對(duì)帶靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器設(shè)備的線路故障識(shí)別難的問題。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種帶靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器輸電線路的序列重疊差分方向保護(hù)方法，當(dāng)帶靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器的輸電線路發(fā)生故障時(shí)，由量測(cè)端M的方向繼電器TP1采集并計(jì)算含故障相的線模電壓暫態(tài)量"i和線模電流暫態(tài)量i\，分別對(duì)"i和右進(jìn)行四階序列重疊差分變換，得到電壓差分序列Sih和電流差分序列進(jìn)而將電壓差分序列和電流差分序列相乘求得功率差分序列SP1,并根據(jù)SP1的首個(gè)非零突變極性的正負(fù)判斷故障方向，若極性為負(fù)，則判為正向故障，反之判為反向故障。
[0007]所述方法具體步驟為:
第一步:在暫態(tài)仿真軟件PSCAD的環(huán)境下建立帶有靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器的輸電線路仿真模型，由量測(cè)端M的方向繼電器TP1采集并計(jì)算含故障相的線模電壓暫態(tài)量&和線模電流暫態(tài)量Y1 ;
第二步:分別利用U1和ix當(dāng)前采樣值及之前的4個(gè)采樣值進(jìn)行四階序列重疊差分變換，得到電壓差分序列Su1和電流差分序列Si1，變換公式如式(I )、(2)所示:
Sul (^)= U1 ik^)~\ux ik -1)+6yx ik -2)-4yx ik -3)+y1 ik -4)(I)
Six 1.k)= I1 1.k)_4i x 1.k )+6ix 1.k —2)_4ix Ck _3)+i x Ck _4)(2)
式中k表示當(dāng)前采樣點(diǎn)，A取大于4的自然數(shù)；
第二步:對(duì)第二步中求得的電壓差分序列和電流差分序列按式(3)計(jì)算,獲得功率差分序列SP1:
SP1 (A) = Su1 (A) XSi1 CA)(3)
第四步:對(duì)第三步所求得的W1 a)取符號(hào)，根據(jù)W1 a)的首個(gè)非零突變極性的正負(fù)判斷故障方向，具體的判據(jù)為:
若Signl^1 (Jc) ]=-1，貝U判為正向故障；
若SignHlSci1 (左)]=1，則判為反向故障。
[0008]所述采樣率為20kHz。
[0009]本發(fā)明的原理是:當(dāng)含有靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器的輸電線路發(fā)生故障時(shí)，由量測(cè)端的繼電器采集含故障相數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，然后分別對(duì)線模電流、線模電壓暫態(tài)量進(jìn)行四階序列重疊差分變換，相乘得到功率重疊差分序列，根據(jù)功率重疊差分序列的首個(gè)非零突變極性的正負(fù)判斷故障方向，若極性為負(fù)，則判為正向故障，反之，則判為反向故障?；诖?，實(shí)現(xiàn)帶靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器輸電線路序列重疊差分方向保護(hù)方法，該方法不受靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器投入的影響。
`[0010]本發(fā)明的有益效果是:
(I)四階序列重疊差分法利用故障后量測(cè)端獲得的電壓、電流當(dāng)前采樣值前0.2ms的數(shù)據(jù)進(jìn)行重疊差分計(jì)算，較傳統(tǒng)差分算法而言，在不損失波形特征的前提下可反映電壓、電流波形的突變情況。
[0011](2 )利用電壓差分序列與電流差分序列相乘獲得功率差分序列，極化故障方向，使得判據(jù)可靠有效。
[0012](3)靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器在輸電線路上的投入并未影響電壓、電流波形的變化趨勢(shì)，所以并未影響電壓、電流差分序列的變化趨勢(shì)，進(jìn)而使得功率差分序列的首個(gè)非零突變極性可正確反映故障方向。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明研究的輸電線路:圖中，為兩側(cè)系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)，T'、T2為兩側(cè)的變壓器，P、M、N、Q為系統(tǒng)的母線，Q為母線對(duì)地的雜散電容，R1' R2為線路兩側(cè)的繼電器，A11A2為仿真中設(shè)置的正向故障，分別處于SSSC與母線M、N之間，盡、A分別為仿真中設(shè)置的反向、正向故障，分別處于線路PM、線路NQ上；SSSC為線路中靜止同步補(bǔ)償器的安裝位置(考慮到補(bǔ)償效果，仿真中SSSC安裝與線路MN的中點(diǎn)處)；
圖2是本發(fā)明實(shí)施例1中線路麗上而(距M端Ikm處)故障時(shí)量測(cè)端M端得的線模電壓故障分量的4階差分曲線圖；
圖3是本發(fā)明實(shí)施例1中線路麗上而(距M端Ikm處)故障時(shí)量測(cè)端M獲得的線模電流故障分量的4階差分曲線圖； 圖4是本發(fā)明實(shí)施例1中線路麗上而(距M端Ikm處)故障時(shí)量測(cè)端M獲得的線模電壓、電流故障分量乘積的4階差分曲線圖；
圖5是本發(fā)明實(shí)施例2中線路麗上巧2 (距M端149km處)故障時(shí)量測(cè)端M端得的線模電壓故障分量的4階差分曲線圖；
圖6是本發(fā)明實(shí)施例3中線路麗上巧2 (距M端149km處)故障時(shí)量測(cè)端M獲得的線模電流故障分量的4階差分曲線圖；
圖7是本發(fā)明實(shí)施例3中線路麗上巧2 (距M端149km處)故障時(shí)量測(cè)端M獲得的線模電壓、電流故障分量乘積的4階差分曲線圖；
圖8是本發(fā)明實(shí)施例3中線路PM上？(距M端75km處)故障時(shí)量測(cè)端M端得的線模電壓故障分量的4階差分曲線圖；
圖9是本發(fā)明實(shí)施例3中線路PM ±F (距M端75km處)故障時(shí)量測(cè)端M獲得的線模電流故障分量的4階差分曲線圖；
圖10是本發(fā)明實(shí)施例3中線路PM I (距M端75km處)故障時(shí)量測(cè)端M獲得的線模電壓、電流故障分量乘積的4階差分曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0015]實(shí)施例1:500kV含靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器的線路如圖1所示。其線路參數(shù)如下:線路全長PM段150km，MN段150km，NQ端220km。故障位置:MN段距M端Ikm處發(fā)生單相接
地故障。接地阻抗0 Q，故障時(shí)刻0.464s，初始故障角90° ,采樣率為20kHz。
[0016](I)根據(jù)說明書中的步驟一獲得的線模電壓、電流暫態(tài)量數(shù)據(jù)，
(2)根據(jù)說明書中的步驟二將步驟一獲得的線模電壓、電流暫態(tài)量數(shù)據(jù)進(jìn)行4階差分運(yùn)算得到電壓、電流差分序列以及它們的乘積差分序列曲線，如圖2、3、4所示。
[0017](3)根據(jù)說明書中的步驟四的式4和式5對(duì)圖4進(jìn)行判定，由signRA U)]=-1可知該故障點(diǎn)(巧工處)為正向故障。
[0018]實(shí)施例2:500kV含靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器的線路如圖1所示。其線路參數(shù)如下:線路全長PM段150km，MN段150km，NQ端220km。接地阻抗IOQ，故障時(shí)刻0.454s，初始故障角-90°，數(shù)據(jù)采樣率為20kHz。MN段距M端149km處發(fā)生單相接地故障。
[0019](I)根據(jù)說明書中的步驟一獲得的線模電壓、電流暫態(tài)量數(shù)據(jù)，
(2)根據(jù)說明書中的步驟二將步驟一獲得的線模電壓、電流暫態(tài)量數(shù)據(jù)進(jìn)行4階差分運(yùn)算得到電壓、電流差分序列以及它們的乘積差分序列曲線，如圖5、6、7所示。
[0020](3)根據(jù)說明書中的步驟四的式4和式5對(duì)圖4進(jìn)行判定，由SignRA (左)]=_1可知該故障點(diǎn)(外處)為正向故障。
[0021]實(shí)施例3:500kV含靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器的線路如圖1所示。其線路參數(shù)如下:線路全長PM段150km，MN段150km，NQ端220km。接地阻抗0.1 Q，故障時(shí)刻0.454s，初始故障角-90°，數(shù)據(jù)采樣率為20kHz。PM段距M端75km處發(fā)生單相接地故障。
[0022]( I)根據(jù)說明書中的步驟一獲得的線模電壓、電流暫態(tài)量數(shù)據(jù)，(2)根據(jù)說明書中的步驟二將步驟一獲得的線模電壓、電流暫態(tài)量數(shù)據(jù)進(jìn)行4階差分運(yùn)算得到電壓、電流差分序列以及它們的乘積差分序列曲線，如圖8、9、10所示。
[0023](3)根據(jù)說明書中的步驟四的式4和式5對(duì)圖4進(jìn)行判定，由sign^A U) ]= I可知該故障點(diǎn)(K處)為反向故障。
[0024]實(shí)施例4:一種帶靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器輸電線路的序列重疊差分方向保護(hù)方法，當(dāng)帶靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器的輸電線路發(fā)生故障時(shí)，由量測(cè)端M的方向繼電器TP1采集并計(jì)算含故障相的線模電壓暫態(tài)量A和線模電流暫態(tài)量i\，分別對(duì)"i和右進(jìn)行四階序列重疊差分變換，得到電壓差分序列Sih和電流差分序列進(jìn)而將電壓差分序列和電流差分序列相乘求得功率差分序列SP1,并根據(jù)SP1的首個(gè)非零突變極性的正負(fù)判斷故障方向，若極性為負(fù)，則判為正向故障，反之判為反向故障。
[0025]所述方法具體步驟為:
第一步:在暫態(tài)仿真軟件PSCAD的環(huán)境下建立帶有靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器的輸電線路仿真模型，由量測(cè)端M的方向繼電器TP1采集并計(jì)算含故障相的線模電壓暫態(tài)量&和線模電流暫態(tài)量Y1 ;
第二步:分別利用Ih和A當(dāng)前采樣值及之前的4個(gè)采樣值進(jìn)行四階序列重疊差分變換，得到電壓差分序列Su1和電流差 分序列Si1，變換公式如式(I )、(2)所示:
Sul (^)= U1 ik^)~\ux ik -1)+6yx ik -2)-4yx ik -3)+y1 ik -4)(I)
Six 1.k)= I1 1.k)_4i x 1.k )+6ix 1.k —2)_4ix Ck _3)+i x Ck _4)(2)
式中k表示當(dāng)前采樣點(diǎn)，A取大于4的自然數(shù)；
第二步:對(duì)第二步中求得的電壓差分序列和電流差分序列按式(3)計(jì)算,獲得功率差分序列SP1:
SP1 (A) = Su1 (A) XSi1 CA)(3)
第四步:對(duì)第三步所求得的W1 a)取符號(hào)，根據(jù)W1 a)的首個(gè)非零突變極性的正負(fù)判斷故障方向，具體的判據(jù)為:
若Signl^1 (Jc) ]=-1，貝U判為正向故障；
若SignHlSci1 (左)]=1，則判為反向故障。
[0026]所述采樣率為20kHz。
[0027]上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。
【權(quán)利要求】
1.一種帶靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器輸電線路的序列重疊差分方向保護(hù)方法，其特征在于:當(dāng)帶靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器的輸電線路發(fā)生故障時(shí)，由量測(cè)端M的方向繼電器/P1采集并計(jì)算含故障相的線模電壓暫態(tài)量A和線模電流暫態(tài)量i\，分別對(duì)A和』\進(jìn)行四階序列重疊差分變換，得到電壓差分序列Su1和電流差分序列進(jìn)而將電壓差分序列和電流差分序列相乘求得功率差分序列SP1,并根據(jù)SP1的首個(gè)非零突變極性的正負(fù)判斷故障方向，若極性為負(fù)，則判為正向故障，反之判為反向故障。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器輸電線路的序列重疊差分方向保護(hù)方法，其特征在于所述方法具體步驟為: 第一步:在暫態(tài)仿真軟件PSCAD的環(huán)境下建立帶有靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器的輸電線路仿真模型，由量測(cè)端M的方向繼電器TP1采集并計(jì)算含故障相的線模電壓暫態(tài)量&和線模電流暫態(tài)量Y1 ; 第二步:分別利用Ih和A當(dāng)前采樣值及之前的4個(gè)采樣值進(jìn)行四階序列重疊差分變換，得到電壓差分序列Su1和電流差分序列Si1，變換公式如式(I )、(2)所示: Sul (^)= U1 ik^)~\ux ik -1)+6yx ik -2)-4yx ik -3)+y1 ik -4)(I) Six 1.k)= I1 1.k)_4i x 1.k )+6ix 1.k —2)_4ix Ck _3)+i x Ck _4)(2) 式中k表示當(dāng)前采樣點(diǎn)，A取大于4的自然數(shù)； 第二步:對(duì)第二步中求得的電壓差分序列和電流差分序列按式(3)計(jì)算,獲得功率差分序列SP1: SP1 (A) = Su1 (A) XSi1 CA)(3) 第四步:對(duì)第三步所求得的W1 a)取符號(hào)，根據(jù)W1 a)的首個(gè)非零突變極性的正負(fù)判斷故障方向，具體的判據(jù)為: 若Signl^1 (Jc) ]=-1，貝U判為正向故障； 若SignHlSci1 (左)]=1，則判為反向故障。
【文檔編號(hào)】H02H7/26GK103762563SQ201410015696
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月14日
【發(fā)明者】束洪春, 蘇玉格, 高利, 曹璞璘, 黃沈峰 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)