CN108321775A - Upfc装置与电力系统的配合保护方法 - Google Patents

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李超群
陈俊琰
徐发喜
何仲
包海龙
冯煜尧
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Abstract

本发明公开了一种UPFC装置与电力系统的配合保护方法，将UPFC装置的本体划分为并联侧交流保护区、串联侧交流保护区、换流器及直流保护区，以及将上述未覆盖的系统保护区设定为未覆盖系统保护区；对所述并联侧交流保护区采用并联变压器保护；对所述串联侧交流保护区采用串联变压器保护；对所述换流器及直流保护区采用闭锁阀及跳开相邻的低压开关为主的保护；对所述未覆盖系统保护区采用短引线保护结合线路保护，将线路保护移动至不覆盖UPFC装置处。本发明由于上述方法，缩减了UPFC故障导致的停电范围，杜绝了保护死区，提高了UPFC装置的运行稳定性；减少了故障处理时间；UPFC装置的运行方式更灵活。

Description

UPFC装置与电力系统的配合保护方法
技术领域
本发明涉及电力技术领域，尤其涉及使用UPFC与电力系统的保护配合的方法。
背景技术
统一潮流控制器(即Unified Power Flow Controller，下文简称UPFC)是由并联补偿的STATCOM和串联补偿的SSSC相结合组成的新型潮流控制装置。它仅通过控制规律的改变就能分别或同时实现并联补偿、串联补偿和移相等几种不同FACTS元件的功能。
现有技术对UPFC设备本体的保护研究已比较成熟。但UPFC在电网中的应用仅为尝试阶段。由于UPFC内设备较多，因此，如何提高UPFC在电力系统中的稳定运行还有待不断研究。
如图1所示，现有技术中的UPFC装置主要构成元件有串联变压器、并联变压器及换流器等。将上述主要构成元件连接时，还涉及很多其他的导体及开关等电力设备。
大量的设备导致目前UPFC装置的故障率非常高。UPFC装置在运行过程中，一个小设备的故障就可能导致该回线路的切除。因此，现有技术中应用有UPFC装置的电网，经常因为诸多设备中的一个小故障而危及整个电网的稳定运行。
现已投运的UPFC装置由于容量比较小，对线路保护产生的影响也较小，所以保护配置通常将UPFC装置置于线路保护区内来处理。基于这样的逻辑，UPFC故障或检修时势必会导致启动线路保护动作，切除整条线路，影响到电网整体的稳定运行。
鉴于UPFC装置的设备复杂多样性及接线特殊多变性，系统将UPFC装置当做单一的常规电力元件来处理会产生诸多不利，降低了电网运行的可靠性。
因此，本领域技术人员致力于改进这种配合保护方法，以提高电网运行的可靠性。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的技术目的在于提出一种安全可靠的UPFC装置与电力系统的配合保护方法。
为实现上述技术目的，本发明提供了一种UPFC装置与电力系统的配合保护方法，将UPFC装置的本体划分为并联侧交流保护区、串联侧交流保护区、换流器及直流保护区，以及将上述未覆盖的系统保护区设定为未覆盖系统保护区；
对所述并联侧交流保护区采用并联变压器保护；
对所述串联侧交流保护区采用串联变压器保护；
对所述换流器及直流保护区采用闭锁阀及跳开相邻的低压开关为主的保护；
对所述未覆盖系统保护区采用短引线保护结合线路保护，将线路保护移动至不覆盖UPFC装置处；
基于上述配置，所述UPFC装置与电力系统的配合保护方法为：
当所述并联侧交流保护区故障时，所述并联变压器保护动作切除并联变高低压侧开关；由于所述并联变压器故障，UPFC仅串联变投入，运行于串联补偿模式；或通过顺序控制合串联旁路开关，退出串联变压器，通过顺控倒闸操作最终QS13处于合位，QS11、QS12及QF1处于分位，UPFC装置彻底与所述电力系统隔离；
当所述串联侧交流保护区故障时，所述串联变压器保护动作合高压串联侧旁路开关及跳开串联变阀侧低压开关；当故障点发生在串联变阀侧，串联变压器由于旁路开关通路与电力系统隔离，通过顺控倒闸操作最终QS13处于合位，QS11及QS12处于分位，串联变压器彻底与电力系统隔离；当故障点发生在高压侧，短引线保护会动作隔离故障点；
当短引线区域故障时，该区域作为该回线路一部分，会动作断开该条线路；
当线路区域故障时，该区域会跳开该回线路两侧断路器，UPFC装置依然运行于并联静止同步补偿模式，对于变电站进行电压支撑。
本发明的有益效果：
本发明由于将UPFC装置本体内的故障进行详细区分，具有以下优点：
1、缩减了UPFC故障导致的停电范围，杜绝了保护死区，提高了UPFC装置的运行稳定性，从而提升电网整体的运行可靠性。
2、由于故障能够精准定位，因此减少了故障处理时间。
3、UPFC装置的运行方式更灵活，对电网能稳定发挥更大的作用。
4、本方法的保护配合对该类工程具备良好的通用性。
附图说明
图1为现有技术中UPFC装置的基本结构图。
图2为本发明一具体实施例的保护配置原理示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
实施例：
参见图2所示，本发明的UPFC装置与电力系统的配合保护方法一具体实施例，将UPFC装置的本体划分为并联侧交流保护区、串联侧交流保护区、换流器及直流保护区，以及将上述未覆盖的系统保护区设定为未覆盖系统保护区。
以上划分基于以下原则：对于UPFC装置与电力系统紧密联系部分(UPFC高压交流部分)，当做系统内独立元件来配置相应保护；对于UPFC内部(UPFC低压交流部分及直流部分)。系统保护区与相邻的UPFC区保护区也应相互重叠，不存在保护死区。
对所述并联侧交流保护区采用并联变压器保护。主要原理为比较主变各侧电流(TA0及TA3)的相位和数值的大小；并联变正常运行时各侧电流根据变比及组别换算后基本相等，当并联变故障时两侧电流差值大于差动电流阈值，保护动作跳开并联变高低压侧开关(QF1及QF21)。
对所述串联侧交流保护区采用串联变压器保护。主要原理为比较主变各侧电流(TA13/TA14、TA15及TA16)的相位和数值的大小；串联变正常运行时各侧电流根据变比及组别换算后基本相等，当串联变故障时两侧电流差值大于差动电流阈值，保护动作合高压串联侧旁路开关(QF11)及跳开串联变阀侧低压开关(QF31)。
对所述换流器及直流保护区采用闭锁阀及跳开相邻的低压开关为主的保护。该部分对于电力系统影响不大，与本发明的保护配合方法联系不紧密，不再赘述。
对所述未覆盖系统保护区采用短引线保护结合线路保护，将线路保护移动至不覆盖UPFC装置处，完成区域的覆盖。短引线保护主要原理为比较UPFC进线支路(TA10)、UPFC出线支路(TA17)及并联变压器支路电流(TA1)的相位和数值的大小。主要原理根据基尔霍夫电流定律，流入节点的电流之和等于流出节点的电流之和，当短引线区域正常运行时三侧电流之和为零，故障时三侧电流之和大于设定阈值，保护动作跳开UPFC进线开关(QF0)、UPFC出线开关(QF12)及并联变压器高压开关(QF1)。线路保护主要原理为线路本侧电流(TA17)与对侧电流的相位和数值的大小进行比较，线路正常运行时两侧电流基本相等，当线路故障时两侧电流差值大于差动电流阈值，保护动作跳开UPFC出线开关(QF12)。
基于上述配置，所述UPFC装置与电力系统的配合保护方法为：
当所述并联侧交流保护区故障时，所述并联变压器保护动作切除并联变高低压侧开关(QF1及QF21)；由于所述并联变压器故障，UPFC仅串联变投入，运行于串联补偿模式(SSSC模式)；或通过顺序控制合串联旁路开关QF11，退出串联变压器，通过顺控倒闸操作最终QS13处于合位，QS11、QS12及QF1处于分位，UPFC装置彻底与所述电力系统隔离；电力系统在以上过程中正常运行。
当所述串联侧交流保护区故障时，所述串联变压器保护动作合高压串联侧旁路开关(QF11)及跳开串联变阀侧低压开关(QF31)；当故障点发生在串联变阀侧，串联变压器由于旁路开关通路与电力系统隔离，通过顺控倒闸操作最终QS13处于合位，QS11及QS12处于分位，串联变压器彻底与电力系统隔离，电力系统在该过程中正常运行；当故障点发生在高压侧，短引线保护会动作隔离故障点；
当短引线区域故障时，该区域作为该回线路一部分，会动作断开该条线路。
当线路区域故障时，该区域会跳开该回线路两侧断路器(QF12及对侧)，UPFC装置依然运行于并联静止同步补偿模式(STATCOM模式)，对于变电站进行电压支撑。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (1)

1.一种UPFC装置与电力系统的配合保护方法，其特征在于：
将UPFC装置的本体划分为并联侧交流保护区、串联侧交流保护区、换流器及直流保护区，以及将上述未覆盖的系统保护区设定为未覆盖系统保护区；
对所述并联侧交流保护区采用并联变压器保护；
对所述串联侧交流保护区采用串联变压器保护；
对所述换流器及直流保护区采用闭锁阀及跳开相邻的低压开关为主的保护；
对所述未覆盖系统保护区采用短引线保护结合线路保护，将线路保护移动至不覆盖UPFC装置处；
基于上述配置，所述UPFC装置与电力系统的配合保护方法为：
当所述并联侧交流保护区故障时，所述并联变压器保护动作切除并联变高低压侧开关；由于所述并联变压器故障，UPFC仅串联变投入，运行于串联补偿模式；或通过顺序控制合串联旁路开关，退出串联变压器，通过顺控倒闸操作最终QS13处于合位，QS11、QS12及QF1处于分位，UPFC装置彻底与所述电力系统隔离；
当所述串联侧交流保护区故障时，所述串联变压器保护动作合高压串联侧旁路开关及跳开串联变阀侧低压开关；当故障点发生在串联变阀侧，串联变压器由于旁路开关通路与电力系统隔离，通过顺控倒闸操作最终QS13处于合位，QS11及QS12处于分位，串联变压器彻底与电力系统隔离；当故障点发生在高压侧，短引线保护会动作隔离故障点；
当短引线区域故障时，该区域作为该回线路一部分，会动作断开该条线路；
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110233492A (zh) * 2018-12-23 2019-09-13 国网内蒙古东部电力有限公司经济技术研究院 一种利用facts技术提高直流闭锁故障下电网稳定性的方法
US20210239767A1 (en) * 2020-01-30 2021-08-05 Samsung Sdi Co., Ltd. Current protection system for energy storage system
CN113937722A (zh) * 2020-07-14 2022-01-14 南京南瑞继保工程技术有限公司 一种适应串联电抗器接入的输电线路继电保护系统

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003174725A (ja) * 2001-12-04 2003-06-20 Kansai Electric Power Co Inc:The 配電系統の電圧制御方法
CN102969708A (zh) * 2012-07-13 2013-03-13 中电普瑞科技有限公司 一种基于模块化多电平换流器结构的线间潮流控制器
CN103955141A (zh) * 2014-05-09 2014-07-30 国家电网公司 一种统一潮流控制器低压物理模型的试验电路及试验方法
CN103972887A (zh) * 2014-05-19 2014-08-06 南京南瑞继保电气有限公司 一种适用于双回线路的统一潮流控制器
CN104134968A (zh) * 2014-08-05 2014-11-05 南京南瑞继保电气有限公司 一种统一潮流控制器的保护方法及系统
US20150349629A1 (en) * 2014-05-28 2015-12-03 Gridco Inc. Multi-function power regulator for prioritizing functions and allocating resources thereof
CN107204607A (zh) * 2016-03-18 2017-09-26 全球能源互联网研究院 一种静止同步串联补偿器的保护方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003174725A (ja) * 2001-12-04 2003-06-20 Kansai Electric Power Co Inc:The 配電系統の電圧制御方法
CN102969708A (zh) * 2012-07-13 2013-03-13 中电普瑞科技有限公司 一种基于模块化多电平换流器结构的线间潮流控制器
CN103955141A (zh) * 2014-05-09 2014-07-30 国家电网公司 一种统一潮流控制器低压物理模型的试验电路及试验方法
CN103972887A (zh) * 2014-05-19 2014-08-06 南京南瑞继保电气有限公司 一种适用于双回线路的统一潮流控制器
US20150349629A1 (en) * 2014-05-28 2015-12-03 Gridco Inc. Multi-function power regulator for prioritizing functions and allocating resources thereof
CN104134968A (zh) * 2014-08-05 2014-11-05 南京南瑞继保电气有限公司 一种统一潮流控制器的保护方法及系统
CN107204607A (zh) * 2016-03-18 2017-09-26 全球能源互联网研究院 一种静止同步串联补偿器的保护方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
吴丹: "基于MMC的UPFC接地方式及本体保护策略研究", 《万方中国学位论文全文数据库》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110233492A (zh) * 2018-12-23 2019-09-13 国网内蒙古东部电力有限公司经济技术研究院 一种利用facts技术提高直流闭锁故障下电网稳定性的方法
US20210239767A1 (en) * 2020-01-30 2021-08-05 Samsung Sdi Co., Ltd. Current protection system for energy storage system
CN113937722A (zh) * 2020-07-14 2022-01-14 南京南瑞继保工程技术有限公司 一种适应串联电抗器接入的输电线路继电保护系统
CN113937722B (zh) * 2020-07-14 2023-12-29 南京南瑞继保工程技术有限公司 一种适应串联电抗器接入的输电线路继电保护系统

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