消除串联补偿器对线路保护影响的控制方法及控制装置与流程

1.本技术涉及电力系统中柔性输电技术领域，具体涉及消除串联补偿器对线路保护影响的控制方法及控制装置。


背景技术：

2.随着电力系统的互联技术的快速发展，远距离输电的电力系统得到了广泛的应用。在远距离的电力系统运行过程中，容易受到环境、负荷需求等因素的影响，出现系统震荡，导致系统稳定控制性能、交直流混合电网协调、潮流控制能力等性能下降的问题。现有技术中采用静止同步串联补偿器(static synchronous series compensator，sssc)、统一潮流控制器(unified power flow controller，upfc)和线间潮流控制器(interline power flow controller，ipfc)、可变换静止补偿器等设备来解决上述技术问题。
3.串联补偿器向电网注入一个幅值和相位均可调的串联电压，以控制线路的有功和无功潮流，可以改变交流母线电压、线路参数和潮流，从而大幅度提高输电线路传输容量、降低线损和提高系统稳定水平。
4.虽然串联补偿器给电力系统的运行带来了极大的好处，但其接入也给电网中的继电保护装置提出了许多新的问题，尤其是传统的距离保护和零序电流保护的性能由于串联补偿器的接入而大为劣化。距离保护的基本原理是利用测量电压、电流中的基频分量计算从保护安装处到故障点的视在阻抗，并与整定值相比较，从而判断是否发生了保护区内故障。零序电流保护以线路发生故障时的零序电流变化进行故障判断。然而，接入串联补偿器的电网，串联补偿器的运行特性将改变测量电压、电流中的稳态分量和暂态分量，从而对传统的距离保护和零序电流保护性能造成影响。
5.目前，现有技术中主要根据sssc、upfc、ipfc或可变换静止补偿器的工作原理和特性，对线路保护的线路保护设备的保护功能进行优化，但均未考虑当电力系统发生故障时sssc、upfc、ipfc或可变换静止补偿器等设备的控制保护响应特性，降低了线路保护设备对电力系统中输电线路的零序电流差动保护性能，不具备工程实用性。
6.申请号为cn107026432bcn且发明名称为一种抑制补偿器对线路距离保护的影响的方法和装置提出了一种基于串联补偿器接入线路对应的母线电压大小减小电压出力的方法，该方法消除串联补偿器对线路距离流保护的影响，但是当线路发生单相高阻接地时，线路电压降低并不明显，补偿器输出并不会变化，无法起到消除串联补偿器对线路保护影响的作用。


技术实现要素：

7.本技术实施例提供一种消除串联补偿器对线路保护影响的控制方法，所述串联补偿器串联在交流电网的线路中，用于控制所述线路的电流，所述串联补偿器包括换流器，所述控制方法包括：在检测到换流器电流iv大于快速过流保护的动作定值iv_lim、且持续时间超过快速过流保护时间t_iv后，控制所述串联补偿器快速过流保护动作，退出所述串联
补偿器；在检测到换流器零序电流iv0大于零序电流限制值iv0_lim、且持续零序电流延迟时间t_iv0后，退出所述串联补偿器；在检测到换流器零序电流iv0小于零序电流恢复值iv0_lim_2、且持续零序电流恢复时间t_iv0_2后，恢复所述串联补偿器正常运行。
8.根据一些实施例，在检测到换流器零序电压u0大于零序电压上限值u0_lim、且持续零序电压延迟时间t_u0后，退出所述串联补偿器；在检测到换流器零序电压u0小于零序电压恢复值u0_lim_2、且持续零序电压恢复时间t_u0_2后，恢复所述串联补偿器正常运行。
9.根据一些实施例，所述控制方法还包括：在检测到换流器负序电流ivn大于负序电流上限值ivn_lim、且持续负序电流延迟时间t_ivn后，退出所述串联补偿器；在检测到换流器负序电流ivn小于负序电流恢复值ivn_lim_2、且持续负序电流恢复时间t_ivn_2后，恢复所述串联补偿器正常运行。
10.根据一些实施例，所述控制方法还包括：在检测到换流器负序电压un大于负序电压上限值un_lim、且持续负序电压延迟时间t_un后，退出所述串联补偿器；在检测到换流器负序电压un小于负序电压恢复值un_lim_2、且持续负序电压恢复时间t_un_2后，恢复所述串联补偿器正常运行。
11.根据一些实施例，所述串联补偿器还包括旁路开关，所述旁路开关与所述换流器并联连接。
12.根据一些实施例，所述退出所述串联补偿器，包括：合闸所述旁路开关。闭锁所述换流器。
13.根据一些实施例，所述恢复所述串联补偿器正常运行，包括：解除所述换流器闭锁；分闸所述旁路开关。
14.根据一些实施例，所述串联补偿器还包括串联变压器、旁路开关和机械开关，所述串联变压器串联在所述交流电网的线路中，所述串联变压器的阀侧与所述换流器并联连接；所述旁路开关与所述换流器并联连接在所述串联变压器的阀侧；所述机械开关并联连接在所述串联变压器的网侧。
15.根据一些实施例，所述退出所述串联补偿器，包括：合闸所述旁路开关；合闸所述机械开关；闭锁所述换流器，将所述换流器和所述串联变压器均退出运行。
16.根据一些实施例，所述恢复所述串联补偿器正常运行，包括：解除所述换流器闭锁，将所述换流器和所述串联变压器恢复运行；分闸所述旁路开关；分闸所述机械开关。
17.根据一些实施例，所述控制方法，还包括：实时检测所述换流器电流iv；确定所述换流器零序电流iv0或/和所述换流器负序电流ivn或和所述换流器负序电压un。
18.本技术实施例还提供一种消除串联补偿器对线路保护的影响的控制装置，所述串联补偿器串联在交流电网的线路中，所述串联补偿器包括换流器，所述控制装置包括快速过流保护模块、退出运行控制模块和恢复运行控制模块，所述快速过流保护模块在检测到换流器电流iv大于快速过流保护的动作定值iv_lim、且持续时间超过快速过流保护时间t_iv后，控制所述串联补偿器快速过流保护动作，退出所述串联补偿器；所述退出运行控制模块在检测到换流器零序电流iv0大于零序电流限制值iv0_lim、且持续零序电流延迟时间t_iv0后，退出所述串联补偿器；所述恢复运行控制模块在检测到换流器零序电流iv0小于零序电流恢复值iv0_lim_2、且持续零序电流恢复时间t_iv0_2后，恢复所述串联补偿器正常运行。
19.根据一些实施例，其中，所述退出运行控制模块还在在检测到换流器零序电压u0大于零序电压上限值u0_lim、且持续零序电压延迟时间t_u0后，退出所述串联补偿器；所述恢复运行控制模块还在检测到换流器零序电压u0小于零序电压恢复值u0_lim_2、且持续零序电压恢复时间t_u0_2后，恢复所述串联补偿器正常运行；所述退出运行控制模块还在检测到换流器负序电流ivn大于负序电流上限值ivn_lim、且持续负序电流延迟时间t_ivn后，退出所述串联补偿器；所述恢复运行控制模块在检测到换流器负序电流ivn小于负序电流恢复值ivn_lim_2、且持续负序电流恢复时间t_ivn_2后，恢复所述串联补偿器正常运行；所述退出运行控制模块还在检测到换流器负序电压un大于负序电压上限值un_lim、且持续负序电压延迟时间t_un后，退出所述串联补偿器；所述恢复运行控制模块还在检测到换流器负序电压un小于负序电压恢复值un_lim_2、且持续负序电压恢复时间t_un_2后，恢复所述串联补偿器正常运行
20.本技术实施例提供的技术方案，从实际工程应用的合理性角度考虑，通过对串联补偿器自身控制保护策略和功能的优化，消除对相应线路保护的影响；在此控制保护策略基础上，线路保护无需修改原有保护定值即可准确动作，可以确保线路保护装置保护动作行为的准确性，具有很好的工程适用性。
附图说明
21.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1是本技术实施例提供的一种串联补偿器的基本结构等效示意图。
23.图2是本技术实施例提供的一种消除图1的串联补偿器的线路保护影响的控制方法流程示意图。
24.图3是本技术实施例提供的另一种串联补偿器的基本结构等效示意图。
25.图4是本技术实施例提供的一种消除图3的串联补偿器的线路保护影响的控制方法流程示意图之一。
26.图5是本技术实施例提供的一种消除图3的串联补偿器的线路保护影响的控制方法流程示意图之二。
27.图6是本技术实施例提供的一种消除图3的串联补偿器的线路保护影响的控制方法流程示意图之三。
28.图7是本技术实施例提供的一种消除图3的串联补偿器的线路保护影响的控制方法流程示意图之四。
29.图8是本技术实施例提供的一种消除串联补偿器的线路保护影响的控制装置功能框图。
具体实施方式
30.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申
请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
31.应当理解，本技术的权利要求、说明书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本技术的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
32.图1是本技术实施例提供的一种串联补偿器的基本结构等效示意图。
33.如图1所示，串联补偿器串联在交流电网的线路中，串联补偿器包括换流器3和旁路开关2，旁路开关2与换流器3并联连接。电流互感器1串联在交流电网的线路中，测量线路交流电流il。电流互感器4与换流器3串联连接，测量换流器交流电流iv。
34.图2是本技术实施例提供的一种消除图1的串联补偿器的线路保护影响的控制方法流程示意图。
35.在s110中，在检测到换流器电流iv大于快速过流保护的动作定值iv_lim、且持续时间超过快速过流保护时间t_iv后，控制串联补偿器快速过流保护动作，退出串联补偿器。
36.系统正常运行时，串联补偿器串联侧投入运行，控制优化系统潮流。并且电流互感器4实时检测换流器交流电流iv，计算流过串联补偿器的零序电流iv0。
37.在检测到换流器电流iv大于快速过流保护的动作定值iv_lim、且持续时间超过快速过流保护时间t_iv后，控制串联补偿器快速过流保护动作，退出串联补偿器。
38.根据一些实施例，退出串联补偿器的过程为合闸旁路开关2，闭锁换流器3。
39.在s120中，在检测到流过换流器零序电流iv0大于零序电流限制值iv0_lim、且持续零序电流延迟时间t_iv0后，退出串联补偿器。
40.在检测到换流器零序电流iv0大于零序电流限制值iv0_lim、且持续零序电流延迟时间t_iv0后，退出串联补偿器。否则判定故障为无故障或远方高阻短路故障，保持串联补偿器正常运行。
41.根据一些实施例，退出串联补偿器的过程为合闸旁路开关2，闭锁换流器3。
42.在s130中，在检测到换流器零序电流iv0小于零序电流恢复值iv0_lim_2、且持续零序电流恢复时间t_iv0后，恢复串联补偿器正常运行。
43.在检测到换流器零序电流iv0小于零序电流恢复值iv0_lim_2、且持续零序电流恢复时间t_iv0后，恢复串联补偿器正常运行。
44.根据一些实施例，恢复串联补偿器正常运行的过程为，解除换流器3闭锁，分闸旁路开关2。
45.图3是本技术实施例提供的另一种串联补偿器的基本结构等效示意图。
46.如图3所示，串联补偿器串联在交流电网的线路中，串联补偿器包括换流器3、旁路开关2、串联变压器5和机械开关6。串联变压器5串联在线路中，换流器3和旁路开关2与串联变压器5的阀侧并联连接，串联变压器5网侧并联连接机械开关6。电流互感器1串联在交流电网的线路中，测量线路交流电流il。电流互感器4与换流器3串联连接，测量换流器交流电流iv。
47.图4是本技术实施例提供的一种消除图3的串联补偿器的线路保护影响的控制方法流程示意图之一。
48.在s210中，检测到换流器电流iv大于快速过流保护的动作定值iv_lim、且持续时间超过快速过流保护时间t_iv后，控制串联补偿器快速过流保护动作，退出串联补偿器。
49.系统正常运行时，串联补偿器串联侧投入运行，控制优化系统潮流。并且电流互感器4实时检测换流器交流电流iv，计算流过串联补偿器的零序电流iv0。
50.在检测到换流器电流iv大于快速过流保护的动作定值iv_lim、且持续时间超过预设快速过流保护时间t_iv后，控制串联补偿器快速过流保护动作，退出串联补偿器。
51.根据一些实施例，退出串联补偿器的过程为合闸旁路开关2，合闸机械开关6，闭锁换流器3，将换流器3和串联变压器5退出运行。
52.在s220中，在检测到换流器零序电流iv0大于零序电流限制值iv0_lim、且持续零序电流延迟时间t_iv0后，退出串联补偿器。
53.在检测到换流器零序电流iv0大于零序电流限制值iv0_lim、且持续零序电流延迟时间t_iv0后，退出串联补偿器。否则判定故障为无故障或远方高阻短路故障，保持串联补偿器正常运行。
54.根据一些实施例，退出串联补偿器的过程为合闸旁路开关2，合闸机械开关6，闭锁换流器3，将换流器3和串联变压器5退出运行。
55.在s230中，在检测到流过换流器零序电流iv0小于零序电流恢复值iv0_lim_2、且持续零序电流恢复时间t_iv0后，恢复串联补偿器正常运行。
56.根据一些实施例，恢复串联补偿器正常运行的过程为，解除换流器3闭锁，将换流器3和串联变压器5恢复运行，分闸旁路开关2，分闸机械开关6。
57.图5是本技术实施例提供的一种消除图3的串联补偿器的线路保护影响的控制方法流程示意图之二。
58.在s310中，检测到换流器电流iv大于快速过流保护的动作定值iv_lim、且持续时间超过快速过流保护时间t_iv后，控制串联补偿器快速过流保护动作，退出串联补偿器。
59.系统正常运行时，串联补偿器串联侧投入运行，控制优化系统潮流。并且电流互感器4实时检测换流器交流电流iv，计算流过串联补偿器的零序电流iv0。
60.在检测到换流器电流iv大于快速过流保护的动作定值iv_lim、且持续时间超过预设快速过流保护时间t_iv后，控制串联补偿器快速过流保护动作，退出串联补偿器。
61.根据一些实施例，退出串联补偿器的过程为合闸旁路开关2，合闸机械开关6，闭锁换流器3，将换流器3和串联变压器5退出运行。
62.在s320中，在检测到换流器零序电压u0大于零序电压限制值iv0_lim、且持续零序电压延迟时间t_u0后，退出串联补偿器。
63.在检测到换流器零序电压u0大于零序电流限制值u0_lim、且持续零序电压延迟时间t_u0后，退出串联补偿器。否则判定故障为无故障或远方高阻短路故障，保持串联补偿器正常运行。
64.根据一些实施例，退出串联补偿器的过程为合闸旁路开关2，合闸机械开关6，闭锁换流器3，将换流器3和串联变压器5退出运行。
65.在s330中，在检测到流过换流器零序电压u0小于零序电压恢复值u0_lim_2、且持续零序电压恢复时间t_u0后，恢复串联补偿器正常运行。
66.根据一些实施例，恢复串联补偿器正常运行的过程为，解除换流器3闭锁，将换流
器3和串联变压器5恢复运行，分闸旁路开关2，分闸机械开关6。
67.图6是本技术实施例提供的一种消除图3的串联补偿器的线路保护影响的控制方法流程示意图之三。
68.在s410中，检测到换流器电流iv大于快速过流保护的动作定值iv_lim、且持续时间超过快速过流保护时间t_iv后，控制串联补偿器快速过流保护动作，退出串联补偿器。
69.系统正常运行时，串联补偿器串联侧投入运行，控制优化系统潮流。并且电流互感器4实时检测换流器交流电流iv，计算流过串联补偿器的零序电流iv0。
70.在检测到换流器电流iv大于快速过流保护的动作定值iv_lim、且持续时间超过预设快速过流保护时间t_iv后，控制串联补偿器快速过流保护动作，退出串联补偿器。
71.根据一些实施例，退出串联补偿器的过程为合闸旁路开关2，合闸机械开关6，闭锁换流器3，将换流器3和串联变压器5退出运行。
72.在s420中，在检测到换流器负序电流ivn大于负序电流上限值ivn_lim、且持续负序电流延迟时间t_ivn后，退出串联补偿器。
73.系统发生故障时，如图3所示，通过电流互感器1检测的电流，计算得出换流器负序电流ivn，在检测到换流器负序电流ivn大于负序电流上限值ivn_lim、且持续负序电流延迟时间t_ivn后，退出串联补偿器。否则判定故障为无故障或远方高阻短路故障，保持串联补偿器正常运行。
74.根据一些实施例，退出串联补偿器的过程为合闸旁路开关2，合闸机械开关6，闭锁换流器3，将换流器3和串联变压器5退出运行。
75.在s430中，在检测到换流器负序电流ivn小于负序电流恢复值ivn_lim_2、且持续负序电流恢复时间t_ivn_2后，恢复串联补偿器正常运行。
76.根据一些实施例，恢复串联补偿器正常运行的过程为，解除换流器3闭锁，将换流器3和串联变压器5恢复运行，分闸旁路开关2，分闸机械开关6。
77.图7是本技术实施例提供的一种消除图3的串联补偿器的线路保护影响的控制方法流程示意图之四。
78.在s510中，检测到换流器电流iv大于快速过流保护的动作定值iv_lim、且持续时间超过快速过流保护时间t_iv后，控制串联补偿器快速过流保护动作，退出串联补偿器。
79.系统正常运行时，串联补偿器串联侧投入运行，控制优化系统潮流。并且电流互感器4实时检测换流器交流电流iv，计算流过串联补偿器的零序电流iv0。
80.在检测到换流器电流iv大于快速过流保护的动作定值iv_lim、且持续时间超过预设快速过流保护时间t_iv后，控制串联补偿器快速过流保护动作，退出串联补偿器。
81.根据一些实施例，退出串联补偿器的过程为合闸旁路开关2，合闸机械开关6，闭锁换流器3，将换流器3和串联变压器5退出运行。
82.在s520中，在检测到换流器负序电压un大于负序电压上限值un_lim、且持续负序电压延迟时间t_un后，退出串联补偿器。
83.系统发生故障时，如图3所示，通过电压互感器5检测的线路电压un，在检测到换流器负序电压un大于负序电压上限值un_lim、且持续负序电压延迟时间t_un后，退出串联补偿器。否则判定故障为无故障或远方高阻短路故障，保持串联补偿器正常运行。
84.根据一些实施例，退出串联补偿器的过程为合闸旁路开关2，合闸机械开关6，闭锁
换流器3，将换流器3和串联变压器5退出运行。
85.在s530中，在检测到换流器负序电压un小于负序电压恢复值un_lim_2、且持续负序电压恢复时间t_un_2后，恢复串联补偿器正常运行。
86.根据一些实施例，恢复串联补偿器正常运行的过程为，解除换流器3闭锁，将换流器3和串联变压器5恢复运行，分闸旁路开关2，分闸机械开关6。
87.采用上述方案后，在串联补偿器接入点近区和远区发生严重故障时，串联补偿器的保护动作将相应的串联换流器迅速退出，完全消除了串联补偿器的控制系统对串联补偿器所接入交流系统的线路保护影响。
88.本技术从实际工程应用的合理性角度考虑，通过对串联补偿器自身控制保护策略和功能的优化，消除对相应线路保护的影响；在此控制保护策略基础上，线路保护无需修改原有保护定值即可准确动作，可以确保线路保护装置保护动作行为的准确性，具有很好的工程适用性。
89.图8是本技术实施例提供的一种消除串联补偿器的线路保护影响的控制装置功能框图，装置包括快速过流保护模块10、退出运行控制模块20、恢复运行控制模块30。
90.快速过流保护模块10在线路故障时，检测到换流器电流iv大于快速过流保护的动作定值iv_lim、且持续时间超过快速过流保护时间t_iv后，控制串联补偿器快速过流保护动作，退出串联补偿器。
91.退出运行控制模块20在检测到换流器零序电流iv0大于零序电流限制值iv0_lim、且持续零序电流延迟时间t_iv0后，或者换流器零序电压u0大于零序电压上限值u0_lim、且持续零序电压延迟时间t_u0后，或者换流器负序电流ivn大于负序电流上限值ivn_lim、且持续负序电流延迟时间t_ivn后，或者换流器负序电压un大于负序电压上限值un_lim、且持续负序电压延迟时间t_un后，退出串联补偿器；
92.恢复运行控制模块30在检测到换流器零序电流iv0小于零序电流恢复值iv0_lim_2、且持续零序电流恢复时间t_iv0_2后，或者换流器零序电压u0大于零序电压上限值u0_lim、且持续零序电压延迟时间t_u0后，或者换流器负序电流ivn小于负序电流恢复值ivn_lim_2、且持续负序电流恢复时间t_ivn_2后，或者换流器负序电压un小于负序电压恢复值un_lim_2、且持续负序电压恢复时间t_un_2后，恢复串联补偿器正常运行。
93.以上实施例仅为说明本技术的技术思想，不能以此限定本技术的保护范围，凡是按照本技术提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本技术保护范围之内。