一种统一潮流控制器接入线路故障定位方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种统一潮流控制器接入线路故障定位方法及系统，统一潮流控制器接入的输电线路发生故障后，串联侧换流器闭锁并隔离发生故障的输电线路，采用最近电平调制方式，使串联侧换流器向输电线路注入三相交流电压，获取串联侧换流器在任意两个采样时刻向输电线路注入的每相的电压和电流，将任意两个采样时刻故障相的电压和电流分别带入故障定位方程，联立计算故障距离，实现故障定位。本发明专利技术通过串联侧MMC换流器施加控制输出交流电压，其经串联侧变压器的耦合，向接入线路注入电压，进而可以与接入线路的故障点形成电流通路，进而计算故障距离，有效避免了端电源对故障点电流的助增作用，不受过渡电阻的影响，提高了故障定位的准确性。定位的准确性。定位的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种统一潮流控制器接入线路故障定位方法及系统


[0001]本专利技术涉及交流线路故障定位
，特别是涉及一种统一潮流控制器接入线路故障定位方法及系统。

技术介绍

[0002]统一潮流控制器(Unified Power Flow Controller，UPFC)作为新一代的FACTS装置，可以灵活控制线路潮流，同时为交流母线提供动态无功支撑，提高电力系统稳定性；模块化多电平换流器(Modular Multi
‑
level Converter，MMC)可实现有功、无功独立控制，基于模块化多电平换流器的统一潮流控制器(MMC
‑
UPFC)具有广阔的发展前景，并且已实现了高电压、大容量输电场合的工程应用。UPFC接入线路发生短路故障后，如何实现精准的故障定位是加快恢复UPFC接入线路供电能力以及UPFC潮流调节功能的关键。而现有的交流线路故障定位方案，无论是利用行波原理，还是利用故障分析法实现故障定位，均存在易受过渡电阻影响的问题，使得故障定位不够准确。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种统一潮流控制器接入线路故障定位方法及系统，以提高故障定位的准确性。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0005]一种统一潮流控制器接入线路故障定位方法，所述方法应用于连接有基于模块化多电平换流器的统一潮流控制器的输电线路，所述统一潮流控制器包括串联侧换流器和串联侧变压器，串联侧换流器通过串联侧变压器接入输电线路，所述方法包括：<br/>[0006]统一潮流控制器接入的输电线路发生故障后，串联侧换流器闭锁并隔离发生故障的输电线路；
[0007]采用最近电平调制方式，使所述串联侧换流器向所述输电线路注入三相交流电压；
[0008]获取所述串联侧换流器在任意两个采样时刻向所述输电线路注入的每相的电压和电流；
[0009]将任意两个采样时刻故障相的电压和电流分别带入故障定位方程，联立计算故障距离，实现故障定位；所述故障距离为输电线路首端距离故障点的距离。
[0010]进一步地，所述采用最近电平调制方式，使所述串联侧换流器向所述输电线路注入三相交流电压，具体包括：
[0011]根据给定的交流输出电压参考值，利用公式确定所述串联侧换流器在每个输出时刻每相的上桥臂投入子模块个数和下桥臂投入子模块个
数；其中，分别为第k相的上、下桥臂子模块投入个数，N
k
为第k相上、下桥臂投入的子模块总个数，u
k
为给定的第k相交流输出电压参考值的瞬时值，U
c
为子模块电容电压的额定值，round()为对数值小数位进行四舍五入取整的函数；
[0012]对每相的上桥臂子模块或下桥臂子模块按照电容电压从小到大的顺序进行排序，获得每相排序后的上桥臂子模块或排序后的下桥臂子模块；
[0013]根据桥臂电流的方向、所述串联侧换流器在每个输出时刻每相的上桥臂投入子模块个数和下桥臂投入子模块个数，分别在每相排序后的上桥臂子模块或排序后的下桥臂子模块中确定投入的子模块；
[0014]根据每相中上桥臂投入的子模块和下桥臂投入的子模块，利用电容均压控制策略，使所述串联侧换流器的每相按照给定的交流输出电压参考值输出交流电压。
[0015]进一步地，所述任意两个相邻采样时刻之间的采样频率为5kHZ。
[0016]进一步地，所述故障定位方程为：
[0017][0018]其中，u
m
、i
m
分别为输电线路在采样时刻m故障相的电压和电流，L为故障距离，i0为零序电流，r1、l1分别为输电线路单位长度正序电阻和电感值，K
r
、K
l
分别为输电线路电阻、电感的零序电流补偿系数，R
f
为故障点过渡电阻值。
[0019]进一步地，所述故障定位方程为：
[0020][0021]其中，u
m
、i
m
分别为输电线路在采样时刻m故障相的电压和电流，L为故障距离，r1、l1分别为输电线路单位长度正序电阻和电感值，R
f
为故障点过渡电阻值。
[0022]一种统一潮流控制器接入线路故障定位系统，所述系统应用于连接有基于模块化多电平换流器的统一潮流控制器的输电线路，所述统一潮流控制器包括串联侧换流器和串联侧变压器，串联侧换流器通过串联侧变压器接入输电线路，所述系统包括：
[0023]故障隔离模块，用于统一潮流控制器接入的输电线路发生故障后，串联侧换流器闭锁并隔离发生故障的输电线路；
[0024]三相交流电压注入模块，用于采用最近电平调制方式，使所述串联侧换流器向所述输电线路注入三相交流电压；
[0025]电压和电流注入模块，用于获取所述串联侧换流器在任意两个采样时刻向所述输电线路注入的每相的电压和电流；
[0026]故障距离计算模块，用于将任意两个采样时刻故障相的电压和电流分别带入故障定位方程，联立计算故障距离，实现故障定位；所述故障距离为输电线路首端距离故障点的距离。
[0027]进一步地，所述三相交流电压注入模块，具体包括：
[0028]桥臂子模块投入单元，用于根据给定的交流输出电压参考值，利用公式
和确定所述串联侧换流器在每个输出时刻每相的上桥臂投入子模块个数和下桥臂投入子模块个数；其中，分别为第k相的上、下桥臂子模块投入个数，N
k
为第k相上、下桥臂投入的子模块总个数，u
k
为给定的第k相交流输出电压参考值的瞬时值，U
c
为子模块电容电压的额定值，round()为对数值小数位进行四舍五入取整的函数；
[0029]排序单元，用于对每相的上桥臂子模块或下桥臂子模块按照电容电压从小到大的顺序进行排序，获得每相排序后的上桥臂子模块或排序后的下桥臂子模块；
[0030]子模块确定单元，用于根据桥臂电流的方向、所述串联侧换流器在每个输出时刻每相的上桥臂投入子模块个数和下桥臂投入子模块个数，分别在每相排序后的上桥臂子模块或排序后的下桥臂子模块中确定投入的子模块；
[0031]交流电压输出单元，用于根据每相中上桥臂投入的子模块和下桥臂投入的子模块，利用电容均压控制策略，使所述串联侧换流器的每相按照给定的交流输出电压参考值输出交流电压。
[0032]进一步地，所述任意两个相邻采样时刻之间的采样频率为5kHZ。
[0033]进一步地，所述故障定位方程为：
[0034][0035]其中，u
m
、i
m
分别为输电线路在采样时刻m故障相的电压和电流，L为故障距离，i0为零序电流，r1、l1分别为输电线路单位长度正序电阻和电感值，K
r
、K
l
分别为输电线路电阻、电感的零序电流补偿系数，R
f
为故障点过渡电阻值。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种统一潮流控制器接入线路故障定位方法，其特征在于，所述方法应用于连接有基于模块化多电平换流器的统一潮流控制器的输电线路，所述统一潮流控制器包括串联侧换流器和串联侧变压器，串联侧换流器通过串联侧变压器接入输电线路，所述方法包括：统一潮流控制器接入的输电线路发生故障后，串联侧换流器闭锁并隔离发生故障的输电线路；采用最近电平调制方式，使所述串联侧换流器向所述输电线路注入三相交流电压；获取所述串联侧换流器在任意两个采样时刻向所述输电线路注入的每相的电压和电流；将任意两个采样时刻故障相的电压和电流分别带入故障定位方程，联立计算故障距离，实现故障定位；所述故障距离为输电线路首端距离故障点的距离。2.根据权利要求1所述的统一潮流控制器接入线路故障定位方法，其特征在于，所述采用最近电平调制方式，使所述串联侧换流器向所述输电线路注入三相交流电压，具体包括：根据给定的交流输出电压参考值，利用公式确定所述串联侧换流器在每个输出时刻每相的上桥臂投入子模块个数和下桥臂投入子模块个数；其中，分别为第k相的上、下桥臂子模块投入个数，N
k
为第k相上、下桥臂投入的子模块总个数，u
k
为给定的第k相交流输出电压参考值的瞬时值，U
c
为子模块电容电压的额定值，round()为对数值小数位进行四舍五入取整的函数；对每相的上桥臂子模块或下桥臂子模块按照电容电压从小到大的顺序进行排序，获得每相排序后的上桥臂子模块或排序后的下桥臂子模块；根据桥臂电流的方向、所述串联侧换流器在每个输出时刻每相的上桥臂投入子模块个数和下桥臂投入子模块个数，分别在每相排序后的上桥臂子模块或排序后的下桥臂子模块中确定投入的子模块；根据每相中上桥臂投入的子模块和下桥臂投入的子模块，利用电容均压控制策略，使所述串联侧换流器的每相按照给定的交流输出电压参考值输出交流电压。3.根据权利要求1所述的统一潮流控制器接入线路故障定位方法，其特征在于，任意两个相邻采样时刻之间的采样频率为5kHZ。4.根据权利要求1所述的统一潮流控制器接入线路故障定位方法，其特征在于，所述故障定位方程为：其中，u
m
、i
m
分别为输电线路在采样时刻m故障相的电压和电流，L为故障距离，i0为零序电流，r1、l1分别为输电线路单位长度正序电阻和电感值，K
r
、K
l
分别为输电线路电阻、电感的零序电流补偿系数，R
f
为故障点过渡电阻值。5.根据权利要求1所述的统一潮流控制器接入线路故障定位方法，其特征在于，所述故障定位方程为：
其中，u
m
、i
m
分别为输电线路在采样时刻m故障相的电压和电流，L为故障距离，r1、l1分别为输电线路单位长度正序电阻和电感值，R
f
为故障点过渡电阻值。6.一种统一潮流控制器接入线路故障定位系统，其特征在于，所述系统应用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑涛，王赟鹏，马家璇，吴通华，杨增力，戴魏，张侃君，姚刚，李新东，侯小凡，
申请(专利权)人：南瑞集团有限公司国网湖北省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：