一种基于交叉重叠变换的含UPFC和固定串补C混合补偿线路纵联保护方法技术

本发明专利技术涉及一种基于交叉重叠变换的含UPFC和固定串补C混合补偿线路纵联保护方法，属于电力系统继电保护技术领域。首先读取由量测端的高速采集装置获取的故障零模电压和零模电流数据；其次对所获取的零模电压和零模电流数据进行4阶交叉重叠(SOD)变换；并构造SP(n)＝Su(n)×Si(n)来识别故障方向，若SP(n)＜0，则判断为正向故障，若SP(n)＞0，则判断为反向故障；最后采用量测端M端SP(n)和N端SP(n)的结果来构成基于SOD变换暂态量方向元件的纵联保护。

A Longitudinal Protection Method for Hybrid Compensation Lines with UPFC and Fixed Series Compensation C Based on Cross Overlapping Transform

【技术实现步骤摘要】
一种基于交叉重叠变换的含UPFC和固定串补C混合补偿线路纵联保护方法
本专利技术涉及一种基于交叉重叠变换的含UPFC和固定串补C混合补偿线路纵联保护方法，属于电力系统继电保护

技术介绍
为了满足不断增长的电力负荷需求，避免输电通道建设的前提下，尽可能地提升现有输电线路的输送容量，以功能最强大、特性最优越的统一潮流控制器(UPFC)为代表，柔性交流输电装置(FACTS)在电力系统中得到了广泛应用。UPFC强大的控制能力虽为电力系统运行带来了极大好处，其中使用固定串补电容(C)+UPFC可控移相技术能够在达到相当的潮流控制效果前提下极大地降低工程造价，但其接入也使得电网故障暂态过程日趋复杂，给继电保护带来了许多新问题，而线路保护的关键在于线路故障的准确可靠识别。基于此可构建各种基于输电线路内、外部故障波形高频含量差异性刻画和表征算法的线路内部故障识别元件。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于交叉重叠变换的含UPFC和固定串补C混合补偿线路纵联保护方法，用以解决上述问题。本专利技术的技术方案是：借鉴交流系统保护的成功经验，当输电线路发生故障时，倘若能放大故障特征，尽可能消除噪声，则可对故障的识别大有裨益，交叉重叠(SOD)变换即可满足此要求。用提取的故障初始零模电压和故障零模电流数据进行交叉重叠(SOD)变换，进而快速的检测故障初始零模电压和故障零模电流，且交叉重叠(SOD)变换只需提取故障零模电压和故障零模电流信号的前几个采样点便可进行。其是对故障特征量值的加强，而不是单纯关注相位特征化。构造的SP(n)＝Su(n)×Si(n)可以更好的区分故障方向，而基于电压、电流故障方向的纵联保护原理广泛应用于交流线路的主保护，所以最后采用测量端M端SP(n)和N端SP(n)的结果来构成的纵联保护可以有效的判别区内外故障。一种基于交叉重叠变换的含UPFC和固定串补C混合补偿线路纵联保护方法，首先读取由量测端的高速采集装置获取的故障零模电压和零模电流数据；其次对所获取的零模电压和零模电流数据进行4阶交叉重叠(SOD)变换；并构造SP(n)＝Su(n)×Si(n)来识别故障方向，若SP(n)＜0，则判断为正向故障，若SP(n)＞0，则判断为反向故障；最后采用量测端M端SP(n)和N端SP(n)的结果来构成基于SOD变换暂态量方向元件的纵联保护。具体步骤为：Step1：当输电系统发生故障时，在测量点获取初始故障零模电压uM、uN和初始故障零模电流iM、iN；Step2：截取5ms时窗内的故障零模电压和零模电流数据，对该数据进行4阶交叉重叠变换，获取Su(n)和Si(n)；Su(n)M＝uM(n)-4×uM(n-1)+6×uM(n-2)-4×uM(n-3)+uM(n-4)(1)Si(n)M＝iM(n)-4×iM(n-1)+6×iM(n-2)-4×iM(n-3)+iM(n-4)(2)Su(n)N＝uN(n)-4×uN(n-1)+6×uN(n-2)-4×uN(n-3)+uN(n-4)(3)Si(n)N＝iN(n)-4×iN(n-1)+6×iN(n-2)-4×iN(n-3)+iN(n-4)(4)式中，uM表示M测量端的零模电压，uN表示N测量端的零模电压，iM表示M测量端的零模电流，iN表示N测量端的零模电流，n表示的是采样点的个数；Step3：利用交叉重叠变换后的值Su(n)和Si(n)构造SP(n)＝Su(n)×Si(n)来识别故障方向：若SP(n)＜0，则判断为正向故障，若SP(n)＞0，则判断为反向故障；Step4：采用量测端M端SP(n)和N端SP(n)的结果来构成基于SOD变换暂态量方向元件的纵联保护，具体为：若SP(n)M＜0，SP(n)N＜0，则判断为区内故障；若SP(n)M＜0，SP(n)N＞0，则判断为区外故障；若SP(n)M＞0，SP(n)N＜0，则判断为区外故障。本专利技术中采样率为10kHz。本专利技术的原理是：用提取的故障初始零模电压和故障零模电流数据进行交叉重叠变换，进而快速的检测故障初始零模电压和初始零模电流，且交叉重叠变换只需提取故障零模电压和故障零模电流信号的前几个采样点便可进行。其是对故障特征量值的加强，而不是单纯关注相位特征化。根据交叉重叠变换后的值构造SP(n)＝Su(n)×Si(n)来判别故障方向，再采用M端SP(n)和N端SP(n)的结果来构成基于SOD变换暂态量方向元件的纵联保护。本专利技术的有益效果是：1、交叉重叠变换能放大故障特征，用提取的故障初始零模电压和初始零模电流数据进行交叉重叠变换，进而快速的检测故障初始零模电压和初始零模电流，且交叉重叠变换只需提取故障信号的前几个采样点便可进行。其是对故障特征量值的加强，而不是单纯关注相位特征化。2、经过4阶交叉重叠变换后的电压Su(n)和Si(n)理论上加强了变化程度，滤去了低频信号，有利于消除噪声，构造的SP(n)＝Su(n)×Si(n)可以更好的区分故障方向，最后采用量测端M端SP(n)和N端SP(n)的结果来构成基于SOD变换暂态量方向元件的纵联保护可以有效的判别区内外故障。附图说明图1是本专利技术含UPFC和固定串补C混合补偿线路系统结构图；图2是本专利技术实施例1中ME支路距M端30km发生故障时线路故障零模电压原始波形图；图3是本专利技术实施例1中ME支路距M端30km发生故障时线路故障零模电流原始波形图；图4是本专利技术实施例1中ME支路距M端30km发生故障时对故障零模电压数据进行SOD变换，得到Su(n)波形图；图5是本专利技术实施例1中ME支路距M端30km发生故障时对故障零模电流数据进行SOD变换，得到Si(n)波形图；图6是本专利技术实施例1中ME支路距M端30km发生故障时构造SP(n)＝Su(n)×Si(n)后M端的反射波SP(n)波形图；图7是本专利技术实施例1中ME支路距M端30km发生故障时构造SP(n)＝Su(n)×Si(n)后N端的SP(n)波形图；图8是本专利技术实施例2中PM支路距M端65km发生故障时构造SP(n)＝Su(n)×Si(n)后M端的SP(n)波形图；图9是本专利技术实施例2中PM支路距M端65km发生故障时构造SP(n)＝Su(n)×Si(n)后N端的SP(n)波形图；图10是本专利技术实施例3中NQ支路距N端90km发生故障时构造SP(n)＝Su(n)×Si(n)后M端的SP(n)波形图；图11是本专利技术实施例3中NQ支路距N端90km发生故障时构造SP(n)＝Su(n)×Si(n)后N端的SP(n)波形图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式，对本专利技术作进一步说明。实施例1：某220kV含UPFC和固定串补C混合补偿线路仿真模型如图1所示；其线路参数如下：PM支路线路长为100km，ME、FN支路线路长均为75km，NQ支路线路长为120km。故障位置：ME支路距M端30km发生故障。故障类型为A相单接地故障。采样频率为10kHz。固定串补C取20.5μF。故障初始时刻t＝0.17s。(1)根据说明书中的第一步在测量点获取故障零模电压和零模电流数据。(2)根据说明书中的第二步取5ms时窗内的故障零模电压和零模电流数据，对故障零模电压和零模电流数据进行交叉重叠(SOD)变换，得到Su(n)和Si(n本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于交叉重叠变换的含UPFC和固定串补C混合补偿线路纵联保护方法，其特征在于：首先读取由量测端的高速采集装置获取的故障零模电压和零模电流数据；其次对所获取的零模电压和零模电流数据进行4阶交叉重叠变换；并构造SP(n)＝Su(n)×Si(n)来识别故障方向，若SP(n)＜0，则判断为正向故障，若SP(n)＞0，则判断为反向故障；最后采用量测端M端SP(n)和N端SP(n)的结果来构成基于SOD变换暂态量方向元件的纵联保护。

【技术特征摘要】
1.一种基于交叉重叠变换的含UPFC和固定串补C混合补偿线路纵联保护方法，其特征在于：首先读取由量测端的高速采集装置获取的故障零模电压和零模电流数据；其次对所获取的零模电压和零模电流数据进行4阶交叉重叠变换；并构造SP(n)＝Su(n)×Si(n)来识别故障方向，若SP(n)＜0，则判断为正向故障，若SP(n)＞0，则判断为反向故障；最后采用量测端M端SP(n)和N端SP(n)的结果来构成基于SOD变换暂态量方向元件的纵联保护。2.根据权利要求1所述的基于交叉重叠变换的含UPFC和固定串补C混合补偿线路纵联保护方法，其特征在于具体步骤为：Step1：当输电系统发生故障时，在测量点获取初始故障零模电压uM、uN和初始故障零模电流iM、iN；Step2：截取5ms时窗内的故障零模电压和零模电流数据，对该数据进行4阶交叉重叠变换，获取Su(n)和Si(n)；Su(n)M＝uM(n)-4×uM(n-1)+6×uM(n-2)-4×uM(n-3)+uM(n-4)(1)Si(n)M＝iM(n)-...

【专利技术属性】
技术研发人员：束洪春，蒋晓涵，田鑫萃，刘旭晗，段丹妮，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53