统一潮流控制器接入对距离保护的影响及对策

统一潮流控制器(Unified Power Flow Controller, UPFC)接入交流系统将改变传输线的潮流,进而对距离保护产生重要的影响。为了研究UPFC的接入对线路距离保护的影响,文章建立了UPFC直流侧电压的暂态数学模型,进而推导出在UPFC存在时阻抗元件的测量阻抗表达式。通过定量分析测量阻抗在阻抗复平面上的轨迹变化,发现UPFC的串联侧注入电压改变阻抗元件的动作边界。为了减小UPFC对距离保护性能的影响,提出了距离保护的偏移圆特性,并配合功率方向元件构成完整的距离保护方案。在MATLAB/Simulink中建立UPFC系统模型,仿真结果表明,与基于广义回归神经网络的自适应保护方案相比,所提出的距离保护方案具有更高的可靠性、选择性和灵敏度。     

统一潮流控制器的存在对距离保护的影响

双回输电线路系统中安装统一潮流控制器（UPFC）会影响距离保护的动作性能。UPFC的控制特性、安装位置和故障阻抗，如故障点到UPFC安装位置的距离，会严重影响距离保护的保护跳闸区域。本文摘译自《Electric Power System Research》2000，（54）的“Distance protection in the presence of unified power flow controller”一文，介绍如何计算装有UPFC的双回输电线路系统继电保护的视在阻抗，其中计及UPFC的安装位置和参数对保护的影响。研究表明，采用人工神经网络的保护方案设计可解决UPFC对跳闸区域确定过程的影响。     

含统一潮流控制器线路的自适应距离保护研究

介绍了统一潮流控制器（UPFC）的工作原理,分析了故障状态下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的自适应保护两种自适应解决方案,并进行了试验验证。结果表明两种方案在短路故障后均能使保护正确动作,克服了在含UPFC装置的后端线路发生故障时传统的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...     

统一潮流控制器对线路纵联保护的影响分析

外部交流系统故障时,统一潮流控制器的保护可能动作于使统一潮流控制器退出运行。这将引起交流系统中电气量的再一次快速变化,与交流故障造成的扰动形成“电气竞争”,可能给线路纵联保护带来不利的影响。对南京西环网统一潮流控制器示范工程进行了介绍。并在分析统一潮流控制器保护系统设计原则的基础上,通过理论分析和数字仿真研究了统一潮流控制器对纵联零序保护、纵联距离保护和工频变化量方向保护的影响。研究表明统一潮流控制器的接入可能导致工频变化量方向保护区内故障拒动或区外故障误动,有必要对相关线路的保护进行改造。     

静止同步串联补偿器对距离保护影响分析的研究

静止同步串联补偿器(SSSC)是新型的FACTS串联补偿设备,其运行状态、控制参数和控制策略依系统的不同运行工况而发生变化,从而不可避免地对继电保护产生影响.在研究其基本原理的基础上,详细分析了各种短路故障下SSSC对基于工频量和基于突变量元件距离保护的影响.对基于工频量的阻抗元件,根据MOV的最大耐压值推导出了判断电压反向的条件,对基于突变量的阻抗元件利用工作电压变化量推导出了动作方程.以此为依据分析了保护的动作行为并用PSCAD作了仿真验证.结果表明,SSSC的加入对距离保护的影响很大,且MOV的动作与否是保护能否正确动作的关键.     

不换位线路参数不对称对距离保护的影响分析

不换位输电线路的参数不对称性,将会影响到基于参数对称为前提的保护的正确动作。为了研究参数不对称对于距离保护的影响,提出了不换位线路的序参数计算方法。在此基础上,通过理论推导和数字仿真,分析了阻抗继电器在各种故障情况下,不换位线路的测量阻抗的误差大小。据此,对不换位线路的距离保护整定计算提出改进建议。     

串补电容引起的次同步谐振对距离保护的影响

基于实际系统参数搭建仿真模型,通过模拟仿真并观测保护测量阻抗的轨迹图,研究次同步谐振对距离保护的影响。研究表明,次同步谐振对距离保护Ⅰ段有影响,而对Ⅱ、Ⅲ段没有影响。串补线路上区外故障时,保护Ⅰ段可能误动作,而区内故障时保护不会拒动作。在非串补线路上,若保护安装点到故障点的线路上有串补电容存在,保护可能会误动。次同步谐振对距离保护Ⅰ段的影响与串补度、故障点、故障类型和串补电容安装位置都有关。对保护安装处的电压、电流进行频谱分析表明,保护误动作本质上是由于电气量中含有次同步分量,造成测量阻抗发生了偏移。     

直流偏磁对输电线路距离保护的影响分析

高压直流输电运行于单极大地回路方式时,太阳耀斑活动产生的地磁感应电流会使变压器或保护用电流互感器产生直流偏磁现象。当直流偏磁电流进入交流系统后,阻抗继电器的测量阻抗中会产生一个附加阻抗,使阻抗继电器的测量阻抗变大,从而导致距离保护出现欠范围拒动作。文章建立了相应的输电线路距离保护系统模型,推导出了直流偏磁条件下阻抗继电器测量阻抗表达式,同时为了直观的衡量直流偏磁电流对测量阻抗的影响,定义出了直流偏移系数,通过分析不同直流偏移系数条件下的距离保护动作特性,并利用PSCAD/EMTDC仿真软件在不同直流偏移系数条件下进行仿真分析,验证了理论分析的正确性。     

同塔线路接地距离保护测量阻抗特性分析

针对同塔双回或多回并架输电线路给接地距离保护带来的新问题,通过分析同塔线路在并列运行、一端分裂运行、两端分裂运行等不同结构,两端系统发生强弱变化以及在不同接线结构和运行方式下线路发生故障时接地距离保护的测量阻抗,得出了同塔双回线路对接地距离保护影响的基本规律,即平行线路零序电流影响故障线路保护测量阻抗的规律,并证明该规律可以指导同塔线路接地距离保护的整定计算及安全性评价。     

接地距离保护的新型自适应算法

基于单相接地模型计算出线路经过渡电阻接地时由于负荷电流、两侧系统阻抗角不相等引起的附加阻抗,并用来修正传统距离保护的判据,从而得到自适应接地距离保护的动作判据.新判据能准确地计算出线路故障阻抗的电阻分量和电抗分量,使四边形特性距离保护的电阻线和电抗线易于整定,避免下倾的电抗线缩小保护的范围和电阻线的躲负荷性能的复杂分析...     

一种新型的UPFC拓扑

提出了统一潮流控制器的一种新型拓扑,它包含两个交流侧面对面连接,而不是通过公共直流环节背对背连接的逆变器.该新型结构具有以下优点:1)两个逆变器间没有有功功率交换,两个逆变器仅提供或吸收无功功率;2)级联式逆变器可以用于这种结构,因而取消了传统的磁接口--曲折变压器,大幅度减少了功率损耗;3)在许多负载情况下,所需要的逆变器容量可以大大减少;4)模块化的级联式逆变器和它的冗余性使得这种新型结构更具设计的灵活性和实现的可靠性.仿真结果清楚表明:在所需的容量方面,新型拓扑比传统拓扑更具优势,实用,实现更容易.     

Experimental study on the Unified Power Flow Controller

This paper presents the results of experimental study on the performance of a Unified Power Flow Controller (UPFC), one of the FACTS (Flexible AC Transmission Systems) controllers. A laboratory‐scale UPFC was manufactured and installed on a laboratory electric power system to investigate its multifunctional capabilities as a power flow controller. The UPFC consists of two 4.5‐kVA, 200‐V back‐to‐back voltage‐sourced converters, labeled “Converter 1” and “Converter 2,” operated from a common DC link provided by a DC storage capacitor of 380 V. It can provide independent control of both the real and reactive power flow in the line. Tests were performed to examine the capabilities of the UPFC, under one‐machine connected to an infinite‐bus system. Steady‐state responses under various kinds of operating conditions were measured and analyzed. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 161(2): 8– 15, 2007; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20538     

UPFC控制的交互影响分析———可控参数域计算方法

在回顾和论述一般电力系统控制交互影响,特别是统一潮流控制器(UPFC)控制的交互影响这一问题研究的基础上,以装有UPFC的新英格兰10机39节点系统为研究对象,系统研究了UPFC的控制交互影响与控制器控制运行点之间的关系。为了在讨论UPFC的控制交互影响与控制器控制运行点之间关系的过程中,排除参数整定值这一因素的影响,提出通过分析计算UPFC的可控参数域随其控制运行点的变化,揭示了两者之间的相互联系。     

矩阵变换器在统一潮流控制器中的应用

根据统一潮流控制器的基本原理,结合矩阵变换器的优越电气性能,研究采用矩阵变换器实现统一潮流控制器对串联侧功率潮流的控制。并对矩阵变换器实现的统一潮流控制器仿真模型,用Matlab软件进行仿真,给出了主要的仿真波形。仿真的结果表明,采用矩阵变换器实现的统一潮流控制其对功率潮流的控制是可行的。     

统一潮流控制器的模糊控制器设计

建立并提出了UPFC的动态数学模型和模糊控制策略，并对其4个调节器分别设计了控制器。对UPFC的阻尼控制器进行了改进，给出了运用带多个因子的模糊规则自调整的模糊控制器。运用MATLAB的仿真工具，对含UPFC的双机系统进行了仿真。仿真结果表明，UPFC采用模糊控制后不但能有效地调节线路潮流，而且能有效抑制振荡，提高电力系统的动态稳定性。     

具有短路限流功能的统一潮流控制器设计

统一潮流控制器(UPFC)在电力系统发生短路故障时,其串联变换器极有可能因承受系统高电压和大电流的冲击而损毁。针对该问题,提出了一种新型柔性交流输电系统装置——具有短路限流功能的统一潮流控制器(简称限流式UPFC),给出了其主电路拓扑结构、工作原理和控制策略。PSCAD/EMTDC软件的建模和仿真结果表明,在电网正常运行状态下,该装置特性等效为常规UPFC;当电网在装置安装点附近发生短路故障时,装置中的限流器模块能立即自动从零阻抗转变为高阻抗,将系统及流经UPFC的短路电流限制到较低数值,保护了UPFC免受系统高电压和大短路电流的冲击,同时也降低了系统的短路电流水平,增加了系统的可靠性和经济性。     

统一潮流控制器系统串联变压器保护设计

串联变压器是统一潮流控制器(UPFC)系统的重要组成部分。其原边绕组直接串入电力系统,变压器设备特性和运行方式同常规电力变压器有很大不同,需要提供专用的保护方案。文中从串联变压器的特性和运行方式出发,提出了串联变压器保护需要考虑的特殊问题。针对其特殊性提出了完整的串联变压器保护配置方案,并给出了适用于串联变压器的专用保护判据。最后使用实际工程参数建立实时数字仿真(RTDS)模型。仿真结果表明,文中理论分析正确,所提出的保护方案和判据可靠有效。     

限流式统一潮流控制器的动态分析与实验

限流式统一潮流控制器(UPFC)是一种可以有效应对系统短路电流冲击的新型柔性交流输电系统(FACTS)装置。文中分析了系统短路时限流式UPFC的详细动态过程和限流工作原理,建立了故障下的数学模型。以系统限流指标、直流电容电压限值和绝缘栅双极型晶体管(IGBT)电流限值3个条件为依据,给出了直流限流电感的计算方法和选取原则。100V/3kVA限流式UPFC实验装置平台的实验结果证实了限流动态过程分析的合理性和限流式UPFC的有效性。     

统一潮流控制器的非线性控制

通过独立控制线路的有功和无功功率,统一潮流控制器(UPFC)能够大大提高线路的传输能力。为实现这一目标,装置需要尽可能快的动态响应速度和稳定性。文中提出一种适用于UPFC装置的非线性控制策略,该控制器的理论分析基于同步旋转坐标系,充分考虑了UPFC模型的非线性特点,采用反馈精确线性化的方法进行分析。在此基础上设计得到的控制器较之传统的PI控制和解耦控制策略具有更好的稳定性和更快的动态响应。在EMTDC/PSCAD平台下的仿真结果验证了这种控制策略的优越性能。     

交流系统故障时统一潮流控制器处理策略

统一潮流控制器(UPFC)作为功能全面的电力电子设备,需具备较高的故障穿越能力。在交流线路发生故障时,UPFC的串、并联换流器均会承受故障的冲击,且对于线路的瞬时性故障,需要UPFC在线路故障清除后继续运行。从UPFC的结构和故障特性着手进行分析,提出了UPFC在交流系统故障时的处理策略,使其具备系统故障时的故障穿越能力;UPFC并联侧通过控制策略的优化能在故障期间持续运行,串联侧通过控制保护策略与线路保护和重合闸逻辑的配合,能快速退出及重新启动。该策略经过了人工短路试验的验证,并在南京UPFC示范工程运行过程中通过了系统实际故障的考验,该策略的合理性得到了验证。