[发明专利]一种统一潮流控制器的保护方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于电力系统中柔性输电领域，具体涉及一种统一潮流控制器的保护方法及系统。

背景技术

随着大型电力系统的互联以及各种新设备的使用，在使发电、输电更经济、更高效的同时也增加了电力系统的规模和复杂度；再加上大量的分布式发电系统接入电网，使传统的固定由输电网向配电网传送的潮流发生逆向；用户负荷的不断增长需要潮流控制手段提高现有的功率输送能力；正在蓬勃发展的智能电网和电力市场间复杂的功率交换需要频繁的潮流优化控制。

统一潮流控制器，又称UPFC(Unified Power Flow Controller),是目前为止通用性最好的潮流控制装置，最简单的UPFC由两个完全相同的电压源换流器通过直流公共端连接，可以看作是一台静止同步补偿器(STATCOM)和一台静止同步串联补偿器(SSSC)并联构成，仅通过改变控制规律，就能分别或同时并快速地实现并联补偿、串联补偿和移相等不同的控制功能，提高电力系统的性能。

UPFC的基本结构如图1所示，图中，1为并联变压器，2为背靠背的电压源换流器，3为串联变压器，4为被控交流线路。UPFC包含并联侧换流器，串联侧换流器、并联侧变压器、串联侧变压器、并联侧变压器进线开关、串联侧变压器旁路开关等；其可以实现交流并网点电压或者无功功率控制、线路端电压控制、移相控制、阻抗控制、直接潮流控制等多目标协调控制；由于其结构相比其它柔性输电装置更复杂，需要详细可靠的保护策略来保证其设备及电力系统的安全，提高统一潮流控制器的效率；对于采用不同拓扑换流器的UPFC，其保护策略也不一样。

目前，国内有开展对UPFC的接入对交流保护影响方面的研究，但还没有相关文献报导有关UPFC保护策略及保护功能配置。任贤的“统一潮流控制器及其对继电保护的影响”(华北电力大学硕士论文，2005，12)，主要研究了UPFC谐波对继电保护的影响，分析了对称与不对称故障条件下，UPFC对距离保护的影响，提出了减小UPFC对继电保护影响采取的相应调整策略和措施；张勇的“统一潮流控制器及其对距离保护的影响”(华北电力大学硕士论文，2005，1)，分析了稳态与故障条件下UPFC对线路距离保护阻抗元件的影响，通过离线仿真程序进行了UPFC对距离保护影响的仿真研究，提出了距离保护应该采取的相应调整策略和方法。

汪如喜等人的“含统一潮流控制器线路的自适应距离保护研究”(电工电气，2011，8，18～22)，通过分析故障状态下UPFC对测量阻抗的影响，提出了接地短路的自适应保护和相间短路自适应保护两种解决方案，克服了在含UPFC装置的后端线路发生线路故障时传统距离保护可能拒动的影响，使得距离保护能正确反映各短路故障。

上述文献的分析仅考虑了UPFC对线路距离保护的影响，没有考虑对其它比如线路差动保护及方向元件等的影响，没有涉及UPFC自身设备的保护、以及原有交流系统的保护与UPFC自身保护的配合；上述文献在分析UPFC对距离保护影响时，将UPFC的并联侧考虑成并联接到线路上，这样会使得UPFC对线路保护的影响变得复杂，而实际工程应用时，考虑到其接线的方便及合理性，会将并联侧接至交流线路的母线上，作为交流母线的一个分支，其对交流保护的影响会更小、且控制效果一样；另一方面，上述文献在UPFC接入后保持原保护的采样点不变，这样也会使得保护的定值整定变得复杂，不适合工程应用，需要对保护采样点进行优化。

为了充分发挥统一潮流控制器潮流优化的特点，保护其设备及电力系统的安全，推动统一潮流控制器应用的快速发展，需要一种更可靠、对交流保护影响更小、更适合工程应用的统一潮流控制器保护方法及系统。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种统一潮流控制器的保护配置方法及系统,简单实用，可靠性高，能够保护统一潮流控制器主设备及电力系统的安全，同时能够减小统一潮流控制器的接入对原有交流系统保护的影响，适合于工程应用。

为了达到上述目的，本发明的解决方案是：

一种统一潮流控制器的保护方法，该保护方法根据换流器数量对并联侧换流器和串联侧换流器分区进行保护；所述的并联侧换流器保护区和串联侧换流器保护区按照交流保护区、换流阀保护区和直流极保护区分区进行保护；所述换流阀保护区按换流阀层和阀单元层进行分层保护；

上述的统一潮流控制器的保护方法，对于采用模块化多电平结构换流器的统一潮流控制器，所述换流阀区保护按子模块层、桥臂阀层和换流阀层进行分层保护。