林金嬌，李　鵬，孔祥平，高　磊，袁宇波，黃浩聲，王　業(yè)

南京西環(huán)網(wǎng)UPFC保護(hù)系統(tǒng)及配合策略

林金嬌，李鵬，孔祥平，高磊，袁宇波，黃浩聲，王業(yè)

（江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院，江蘇南京211103）

概述了南京西環(huán)網(wǎng)統(tǒng)一潮流控制器（UPFC）繼電保護(hù)配置情況及動(dòng)作策略，在分析UPFC接入后對(duì)交流保護(hù)影響的基礎(chǔ)上，優(yōu)化了南京西環(huán)網(wǎng)UPFC線路保護(hù)配置。分析了UPFC保護(hù)與交流保護(hù)配合策略，并闡述了南京西環(huán)網(wǎng)UPFC保護(hù)與各類交流保護(hù)動(dòng)作配合原則。作為國(guó)內(nèi)首套UPFC工程，南京西環(huán)網(wǎng)UPFC的保護(hù)系統(tǒng)配置與動(dòng)作策略為后續(xù)柔性輸電系統(tǒng)保護(hù)的研究和應(yīng)用提供了指導(dǎo)與借鑒。

UPFC；繼電保護(hù)；交直流相互作用；動(dòng)作策略

隨著電網(wǎng)負(fù)荷的不斷增長(zhǎng)，作為南京城網(wǎng)的主要負(fù)荷中心的南京西環(huán)網(wǎng)發(fā)電和負(fù)荷分布不均衡的問題日益凸顯，主要表現(xiàn)為南北通道潮流分配不均，曉莊下送斷面潮流過(guò)重、東善橋斷面輸送能力未被充分利用。然而由于區(qū)域相關(guān)輸電通道資源的稀缺等因素，電網(wǎng)建設(shè)難度較大。針對(duì)這一問題，江蘇省電力公司經(jīng)過(guò)前期的研究，提出在鐵北—曉莊220 kV雙回線路建設(shè)南京西環(huán)網(wǎng)統(tǒng)一潮流控制器（UPFC）示范工程，設(shè)備安裝地點(diǎn)為鐵北變電站。建成后，示范工程將提高電網(wǎng)潮流控制能力，解決曉莊下送斷面輸電容量瓶頸，充分發(fā)揮現(xiàn)有電網(wǎng)的輸電能力，對(duì)提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定性有著重要的意義。

南京西環(huán)網(wǎng)UPFC示范工程是我國(guó)第一個(gè)、世界上第四個(gè)UPFC工程，目前對(duì)UPFC工程介紹的文獻(xiàn)比較少，特別是對(duì)UPFC保護(hù)系統(tǒng)的介紹。然而，作為UPFC工程“大腦”的控制保護(hù)系統(tǒng)對(duì)于維護(hù)UPFC系統(tǒng)免受故障損害等方面具有重要意義。并且UPFC通過(guò)對(duì)接入點(diǎn)電壓、參數(shù)（如線路阻抗）、功率等電氣量的連續(xù)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)潮流的控制，同時(shí)諸如電網(wǎng)的阻抗、電壓、相角等電氣量也是當(dāng)前電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置的動(dòng)作判據(jù)，UPFC的接入可能對(duì)交流系統(tǒng)繼電保護(hù)產(chǎn)生影響［1］。另一方面，UPFC接入交流電網(wǎng)后，作為其中一個(gè)設(shè)備組，需要與相鄰設(shè)備間進(jìn)行動(dòng)作策略配合。因此對(duì)實(shí)際工程UPFC保護(hù)配置、動(dòng)作策略以及與系統(tǒng)的相互影響的研討對(duì)于UPFC工程應(yīng)用技術(shù)的提升具有指導(dǎo)作用。

1　UPFC基本結(jié)構(gòu)及作用

本工程在鐵北—曉莊220 kV雙回線路上安裝一套UPFC，設(shè)備安裝地點(diǎn)為鐵北變電站。UPFC方案原理如圖1所示。3個(gè)換流器分別通過(guò)隔離刀閘連接至串聯(lián)變壓器，再通過(guò)2個(gè)串聯(lián)變壓器接入鐵北—曉莊220 kV雙回線路；同時(shí)，3個(gè)換流器可分別通過(guò)開關(guān)場(chǎng)接線連接至啟動(dòng)電阻做并聯(lián)側(cè)運(yùn)行；并聯(lián)換流器通過(guò)2臺(tái)變壓器接入燕子磯站內(nèi)35 kV兩段母線；3個(gè)換流器采用背靠背的連接方式，連接至公共直流母線上。

圖1　UPFC主回路拓?fù)浞桨甘疽鈭D

為了分析方便，對(duì)220 kV鐵北—曉莊雙回線路及UPFC等值化簡(jiǎn)，將UPFC的并聯(lián)換流器等效為可控電流源、串聯(lián)換流器等效為可控電壓源，且忽略線路原有阻抗和導(dǎo)納后，可得如圖2所示的UPFC等值電路。

圖2 UPFC等值電路模型

圖2中，以鐵北—曉莊雙回線路鐵北站側(cè)電壓為相位參考點(diǎn)，并聯(lián)側(cè)換流器的注入電流為Ish∠αsh，相應(yīng)輸出電壓為Ush∠δsh。串聯(lián)側(cè)換流器的輸出電壓為Use∠δse，流過(guò)串聯(lián)側(cè)電流為Ise∠αse，Xsh和Xse分別為并聯(lián)變壓器和串聯(lián)變壓器的漏抗。Rsh為包括并聯(lián)側(cè)換流器和變壓器損耗的等效電阻，Rse為包括串聯(lián)換流器和變壓器損耗的等效電阻。UPFC等效電路的電壓、電流向量圖如圖3所示。

圖3　UPFC等值電路向量圖

UPFC串聯(lián)換流器通過(guò)調(diào)節(jié)其輸入電壓的幅值和相角Use∠δse，等效改變鐵北—曉莊雙回線路電氣距離，實(shí)現(xiàn)有功和無(wú)功的調(diào)節(jié)，進(jìn)而對(duì)南京西環(huán)網(wǎng)潮流進(jìn)行合理化分布；并聯(lián)側(cè)通過(guò)Ish∠αsh調(diào)整注入的有功和無(wú)功，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定UPFC直流電容電壓和調(diào)節(jié)交流接入點(diǎn)電壓。

2　UPFC保護(hù)配置以及動(dòng)作策略

2.1保護(hù)配置

UPFC保護(hù)系統(tǒng)的保護(hù)范圍為并聯(lián)變壓器和串聯(lián)變壓器閥側(cè)之間的區(qū)域，其目的是防止危害UPFC系統(tǒng)和設(shè)備的過(guò)電壓、過(guò)應(yīng)力，以及接地、斷線、開關(guān)失靈等故障。南京西環(huán)網(wǎng)UPFC示范工程保護(hù)系統(tǒng)采用三重化配置，配置三套相互獨(dú)立的保護(hù)設(shè)備，出口采用三取二邏輯判別，保障設(shè)備動(dòng)作的可靠性。該“三取二”邏輯同時(shí)實(shí)現(xiàn)于獨(dú)立的“三取二主機(jī)”和“控制主機(jī)”中。UPFC保護(hù)系統(tǒng)按照串、并聯(lián)換流器分區(qū)進(jìn)行保護(hù)，換流器區(qū)按照交流保護(hù)區(qū)、換流閥保護(hù)區(qū)和直流保護(hù)區(qū)分區(qū)進(jìn)行保護(hù)配置。由于串、并聯(lián)換流器側(cè)的交流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不同，串、并聯(lián)側(cè)配置不同的保護(hù)功能。南京西環(huán)網(wǎng)UPFC示范工程串、并聯(lián)側(cè)換流器的主要保護(hù)配置如圖4、圖5所示。

圖4　并聯(lián)側(cè)保護(hù)分區(qū)及配置

UPFC系統(tǒng)可能發(fā)生故障的位置和類型有多種，根據(jù)設(shè)備相對(duì)位置，大致可分為外部交流系統(tǒng)故障、UPFC站內(nèi)故障，站內(nèi)故障包括聯(lián)接變壓器故障、站交流母線故障、換流閥故障、直流側(cè)故障等。不同區(qū)域設(shè)備的故障，根據(jù)自身電氣量的變化特征構(gòu)成了上圖UPFC保護(hù)判據(jù)，其原理與傳統(tǒng)保護(hù)無(wú)異。

圖5　串聯(lián)側(cè)保護(hù)分區(qū)及配置

2.2UPFC自身保護(hù)動(dòng)作策略

針對(duì)外部交流系統(tǒng)故障，UPFC系統(tǒng)在確保任何設(shè)備不受損害條件下，由交流快速保護(hù)切除，UPFC系統(tǒng)應(yīng)保持穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)出現(xiàn)影響UPFC運(yùn)行的交流故障時(shí)，UPFC設(shè)備采取故障時(shí)短時(shí)退出，故障切除后恢復(fù)運(yùn)行措施。當(dāng)檢測(cè)到可能危及UPFC設(shè)備運(yùn)行安全的電網(wǎng)故障時(shí)，UPFC保護(hù)動(dòng)作，閉鎖換流閥、跳交流側(cè)進(jìn)線開關(guān)、觸發(fā)TBS、合串聯(lián)側(cè)旁路開關(guān)，為簡(jiǎn)述方便，將這一系列動(dòng)作稱為UPFC停運(yùn)動(dòng)作。

與傳統(tǒng)交流輸電技術(shù)不同，UPFC對(duì)控制系統(tǒng)具有顯著的依賴性。控制通過(guò)給定參考值、偏差調(diào)節(jié)等手段，控制著功率轉(zhuǎn)換、調(diào)節(jié)的全部過(guò)程。保護(hù)系統(tǒng)的動(dòng)作策略充分考慮了與控制系統(tǒng)的配合，對(duì)于涉及控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)量，諸如交流線路過(guò)電壓、閥側(cè)過(guò)電壓、過(guò)電流等保護(hù)，首先進(jìn)行控制系統(tǒng)切換，防止由控制系統(tǒng)故障造成的誤動(dòng)。

3　UPFC接入對(duì)交流系統(tǒng)的影響

UPFC的接入點(diǎn)包括并聯(lián)側(cè)交流母線和串聯(lián)變壓器一次繞組。UPFC通過(guò)串聯(lián)變壓器給線路注入幅值和相角均可控的電壓矢量，改變了輸電線路阻抗均勻分布的基本特征。因此UPFC接入可能劣化交流保護(hù)性能，需進(jìn)行分析?？紤]到南京西環(huán)網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)緊密，UPFC接入對(duì)電流差動(dòng)保護(hù)等影響較小，可通過(guò)定值小幅度調(diào)整配合接入。對(duì)于縱聯(lián)保護(hù)的影響，主要與方向判別原理相關(guān)，對(duì)于方向縱聯(lián)保護(hù)和差動(dòng)縱聯(lián)保護(hù)基本無(wú)影響，對(duì)距離縱聯(lián)保護(hù)和采用突變量方向判別的縱聯(lián)保護(hù)方向判別的影響與對(duì)距離保護(hù)和突變量方向一致。因此本文主要對(duì)UPFC對(duì)距離保護(hù)和突變量保護(hù)的影響進(jìn)行研究。

3.1對(duì)距離保護(hù)的影響

UPFC保護(hù)在檢測(cè)到輸電線路故障時(shí)，可在2 ms內(nèi)迅速導(dǎo)通TBS以旁路串聯(lián)變壓器二次側(cè)繞組，此時(shí)等效于將變壓器的等效漏抗串聯(lián)在線路中運(yùn)行；待40 ms后串聯(lián)側(cè)高/低壓側(cè)旁路開關(guān)合閘，串聯(lián)變壓器一、二次側(cè)繞組均被旁路，對(duì)線路阻抗無(wú)影響。在故障發(fā)生后、TBS觸發(fā)導(dǎo)通前，UPFC仍在工作，可能對(duì)保護(hù)的測(cè)量電壓、電流造成影響，但是此過(guò)程僅持續(xù)2 ms，對(duì)于基于傅里葉算法的距離保護(hù)的測(cè)量阻抗的影響很小，可以忽略。

3.1.1對(duì)距離保護(hù)I段的影響

在TBS觸發(fā)導(dǎo)通后，等效于將UPFC串聯(lián)變壓器的等效漏抗串聯(lián)在線路中運(yùn)行，如圖6所示。且分別分析UPFC對(duì)線路兩側(cè)距離保護(hù)I段的性能造成影響。

圖6　TBS導(dǎo)通后UPFC線路故障示意圖

UPFC線路母線M側(cè)距離保護(hù)I段的性能與電壓互感器（TV）安裝位置有關(guān)。若采用線路側(cè)TV，則TV安裝位置正向的線路均勻分布，因此正方向故障時(shí)，測(cè)量阻抗特性不受UPFC影響，從而能夠有效保證距離保護(hù)I段的保護(hù)范圍和動(dòng)作的正確性。在發(fā)生反向故障時(shí)，距離保護(hù)I段也將可靠不動(dòng)作。若采用母線側(cè)TV，發(fā)生反向故障時(shí)，距離保護(hù)I段能正確識(shí)別區(qū)外故障，可靠不動(dòng)作。發(fā)生正向故障時(shí)，由于串聯(lián)變壓器等效漏抗的影響，距離保護(hù)I段的保護(hù)范圍將會(huì)縮小。

對(duì)于母線N側(cè)的距離保護(hù)I段而言，TV安裝位置不會(huì)對(duì)其性能造成影響。當(dāng)發(fā)生反向區(qū)外或UPFC線路區(qū)內(nèi)故障時(shí)，母線N側(cè)的距離保護(hù)I段的測(cè)量阻抗不受UPFC影響，距離保護(hù)I段的動(dòng)作行為不受影響；當(dāng)發(fā)生正向區(qū)外故障時(shí)，距離保護(hù)I段也將可靠不動(dòng)作。

因此UPFC接入可能導(dǎo)致采用母線側(cè)TV時(shí)本線UPFC側(cè)距離保護(hù)I段保護(hù)范圍縮小，而鐵北—曉莊雙回線為短線路，UPFC的接入將對(duì)其距離保護(hù)I段產(chǎn)生較大影響，因此將距離保護(hù)I段退出運(yùn)行。利用該線路距離保護(hù)II段、III段與UPFC保護(hù)配合，保護(hù)系統(tǒng)安全。

3.1.2對(duì)距離保護(hù)II段和III段的影響

故障發(fā)生40 ms后串聯(lián)變壓器高/低壓側(cè)旁路開關(guān)合閘，因此正常情況下UPFC不會(huì)對(duì)距離保護(hù)II段、III段的動(dòng)作行為造成影響。

而當(dāng)TBS正確導(dǎo)通、僅串聯(lián)變壓器高壓側(cè)旁路開關(guān)無(wú)法合閘時(shí)，串變失靈保護(hù)不動(dòng)作，串聯(lián)變壓器一次繞組將始終串接在線路中，可能對(duì)距離保護(hù)的II段、III段造成影響。以圖7所示線路故障示意圖為例，UPFC安裝于L3線路M側(cè)，分析TBS正確導(dǎo)通、旁路開關(guān)無(wú)法合閘時(shí)UPFC對(duì)距離保護(hù)II段、III段的影響。

南京西環(huán)網(wǎng)UPFC線路采用母線側(cè)TV。發(fā)生反向故障時(shí)，距離保護(hù)II段、III段能正確識(shí)別區(qū)外故障，可靠不動(dòng)作。發(fā)生正向故障時(shí)，由于串聯(lián)變壓器的等效漏抗的影響，距離保護(hù)II段、III段的保護(hù)范圍將會(huì)縮小，甚至可能發(fā)生拒動(dòng)的情況，需要在距離II段、III段定值中考慮串變漏抗的影響。對(duì)于UPFC線路的母線N側(cè)的距離保護(hù)而言，當(dāng)發(fā)生反向區(qū)外或UPFC線路區(qū)內(nèi)故障時(shí)，母線N側(cè)的距離保護(hù)II段、III段的測(cè)量阻抗不受UPFC影響，距離保護(hù)II段、III段的動(dòng)作行為不受影響；當(dāng)發(fā)生正向區(qū)外故障時(shí)，由于串聯(lián)變壓器的等效漏抗的影響，距離保護(hù)II段、III段的保護(hù)范圍將會(huì)縮小，甚至可能發(fā)生拒動(dòng)的情況。

對(duì)線路L2的距離保護(hù)II段、III段而言，UPFC線路上發(fā)生故障時(shí)，線路L2的母線M側(cè)的距離保護(hù)II段、III段可靠不動(dòng)作；但由于串聯(lián)變壓器的等效漏抗的影響，母線P側(cè)的距離保護(hù)II段、III段的保護(hù)范圍將會(huì)縮小。對(duì)線路L1的距離保護(hù)II段、III段而言，UPFC線路上發(fā)生故障時(shí)，線路L1的母線P側(cè)的距離保護(hù)II段、III段不動(dòng)作；經(jīng)過(guò)合理的整定，母線K側(cè)的距離保護(hù)II段也不動(dòng)作；由于串聯(lián)變壓器的等效漏抗的影響，母線K側(cè)的距離保護(hù)III段的保護(hù)范圍將會(huì)縮小。

由此可見，UPFC的接入可能導(dǎo)致本線及相鄰線路的距離保護(hù)II段、III段的保護(hù)范圍縮小，需在整定時(shí)加以考慮。

3.2對(duì)突變量方向元件的影響

3.2.1影響定性分析

以圖8所示線路故障示意圖分析UPFC接入對(duì)突變量方向元件的影響。

假設(shè)UPFC線路發(fā)生故障，則對(duì)于任意一條線路上的突變量方向元件而言，感受到的都是同一方向的故障和TBS導(dǎo)通引起的突變量，能正確識(shí)別正、反方向故障，從而保障基于突變量方向的縱聯(lián)保護(hù)的動(dòng)作行為的正確性。

假設(shè)線路L1上發(fā)生故障，UPFC檢測(cè)到故障后將觸發(fā)TBS、合串聯(lián)側(cè)旁路開關(guān)。因此對(duì)于安裝在線路L1母線P側(cè)的突變量方向元件而言，其幾乎同時(shí)感受到正向區(qū)內(nèi)故障和反向區(qū)外TBS導(dǎo)通引起的突變量，可能錯(cuò)誤判斷為反向故障，引起基于突變量方向的縱聯(lián)保護(hù)拒動(dòng)。對(duì)于安裝在線路L2兩側(cè)的突變量方向元件而言，其幾乎同時(shí)感受到正向區(qū)外故障和反向區(qū)外TBS導(dǎo)通引起的突變量，可能錯(cuò)誤判斷為正向故障，從而引起基于突變量方向的縱聯(lián)保護(hù)誤動(dòng)。

圖8　TBS導(dǎo)通后UPFC相鄰線路故障示意圖

3.2.2南京西環(huán)網(wǎng)算例仿真及措施

利用PSCAD/EMTDC構(gòu)建了南京西環(huán)網(wǎng)的仿真模型，為了簡(jiǎn)化UPFC串聯(lián)換流器的故障暫態(tài)模型，并考慮極端情況，利用一幅值為1.2倍串聯(lián)變壓器一次側(cè)額定電壓、相位超前負(fù)荷電流90°的電壓源對(duì)UPFC注入線路的電壓進(jìn)行了等效替代。在下關(guān)—中央門線路的下關(guān)側(cè)發(fā)生A相經(jīng)50 Ω過(guò)渡電阻接地故障時(shí)，由于故障后2 ms時(shí)UPFC等效電壓源被旁路退出，導(dǎo)致中央門側(cè)突變量方向元件誤判為反方向故障，從而使得基于突變量方向元件的縱聯(lián)保護(hù)拒動(dòng)。通過(guò)仿真算例驗(yàn)證了上述的理論分析結(jié)果，即基于突變量方向元件的縱聯(lián)保護(hù)的動(dòng)作行為會(huì)受到UPFC接入的影響。

UPFC安裝位置四級(jí)線路內(nèi)，原配置南瑞RCS-901A保護(hù)裝置，其采用工頻變化量方向原理構(gòu)成縱聯(lián)保護(hù)。目前已確定將相關(guān)線路從聯(lián)保護(hù)，更換為基于縱聯(lián)距離保護(hù)的RCS-902A裝置，從而保障了UPFC接入系統(tǒng)后的安全。

4　交流保護(hù)與UPFC保護(hù)的配合策略

UPFC的串入會(huì)對(duì)原有交流保護(hù)產(chǎn)生影響，除兩者獨(dú)立保護(hù)邏輯的判別外，需要考慮UPFC保護(hù)與交流保護(hù)的配合。兩者配合關(guān)系主要體現(xiàn)在3個(gè)方面。

（1）當(dāng)UPFC相鄰元件動(dòng)作時(shí)，包括并聯(lián)變壓器保護(hù)、串聯(lián)變壓器保護(hù)、鐵北—曉莊220 kV線路、燕子磯35 kV母線保護(hù)動(dòng)作時(shí)，由相關(guān)交流保護(hù)與UPFC保護(hù)交互，完成UPFC保護(hù)的停運(yùn)。這一策略出于2個(gè)考慮：①相鄰元件故障對(duì)UPFC影響較大，為保障UPFC系統(tǒng)和設(shè)備安全運(yùn)行。②交流故障時(shí)，避免UPFC系統(tǒng)對(duì)交流系統(tǒng)運(yùn)行性能的影響以及故障判別的劣化。

（2）UPFC動(dòng)作對(duì)交流保護(hù)的影響主要體現(xiàn)在UPFC停運(yùn)的系列動(dòng)作中，串聯(lián)或并聯(lián)變壓器無(wú)法正確動(dòng)作時(shí)，失靈啟動(dòng)相鄰元件完成故障切除。

（3）基于UPFC設(shè)備安全考慮的特殊要求，需要交流保護(hù)與UPFC保護(hù)采取相應(yīng)策略配合。例如UPFC需要與所串如線路重合閘進(jìn)行配合，在交流線路瞬時(shí)故障清除后完成換流器的重新啟動(dòng)等。

基于以上3點(diǎn)，根據(jù)動(dòng)作保護(hù)類型的不同，說(shuō)明交流保護(hù)與UPFC保護(hù)具體配合關(guān)系。

4.1并聯(lián)變壓器保護(hù)

并聯(lián)變壓保護(hù)動(dòng)作首先切換備用變壓器。其跳開該變壓器高壓側(cè)進(jìn)線開關(guān)及低壓側(cè)開關(guān)，同時(shí)發(fā)信號(hào)給UPFC控制保護(hù)系統(tǒng)中交流站層控制（ACC），ACC中通過(guò)邏輯判別實(shí)現(xiàn)備自投功能，投入備用變壓器。

如果2臺(tái)并聯(lián)變壓器保護(hù)均動(dòng)作跳閘，由ACC根據(jù)變壓器開關(guān)位置及其他量判斷為UPFC并聯(lián)側(cè)故障，則向UPFC保護(hù)發(fā)送故障停運(yùn)信號(hào)，執(zhí)行UPFC停運(yùn)動(dòng)作。并聯(lián)變壓器保護(hù)2時(shí)限失靈跳燕子磯220 kV主變35 kV開關(guān)及分段開關(guān)，并閉鎖220 kV主變低壓側(cè)備自投。

4.2串聯(lián)變壓器保護(hù)

串聯(lián)變壓保護(hù)動(dòng)作采取停運(yùn)UPFC的動(dòng)作策略。其動(dòng)作合串聯(lián)變壓器高、低壓側(cè)旁路開關(guān)，并送動(dòng)作信號(hào)給線路保護(hù)閉鎖重合閘；同時(shí)送動(dòng)作信號(hào)至UPFC保護(hù)，UPFC保護(hù)動(dòng)作，執(zhí)行UPFC停運(yùn)動(dòng)作。當(dāng)串聯(lián)變壓器保護(hù)動(dòng)作，串變高壓側(cè)開關(guān)合閘失靈時(shí)，串聯(lián)變壓器保護(hù)跳鐵北側(cè)線路開關(guān)，并發(fā)串變保護(hù)跳閘信號(hào)給線路保護(hù)起動(dòng)線路遠(yuǎn)跳跳曉莊側(cè)線路開關(guān)并閉鎖重合閘，同時(shí)啟動(dòng)母差失靈。當(dāng)UPFC保護(hù)動(dòng)作時(shí)，若串聯(lián)變壓器高、低壓側(cè)開關(guān)均合閘失靈，則判為合閘失靈，UPFC保護(hù)給串聯(lián)變壓器保護(hù)合閘失靈的信號(hào)，該信號(hào)與串聯(lián)變壓器保護(hù)合閘失靈判據(jù)取或構(gòu)成串變失靈保護(hù)邏輯。另外串變網(wǎng)側(cè)繞組對(duì)地故障合旁路開關(guān)不能隔離故障，需要跳線路開關(guān)，其動(dòng)作邏輯與串變保護(hù)失靈相同。

4.3UPFC線路保護(hù)

UPFC線路保護(hù)動(dòng)作跳線路開關(guān)，同時(shí)曉莊線路保護(hù)跳閘信號(hào)發(fā)送給鐵北側(cè)，鐵北側(cè)保護(hù)用曉莊和鐵北的線路保護(hù)跳閘信息合成線路跳閘信息送至UPFC保護(hù)；UPFC保護(hù)經(jīng)綜合電壓判別后，觸發(fā)TBS，同時(shí)發(fā)旁路串聯(lián)變壓器旁路開關(guān)指令。

220 kV以上線路保護(hù)裝置一般配置有線路重合閘功能，在交流線路故障后，跳開線路斷路器，經(jīng)過(guò)設(shè)定時(shí)間后（一般為0.8～1 s），斷路器重合閘，若仍檢測(cè)到故障，則閉鎖重合閘，永久跳開線路斷路器。因此串入線路的UPFC需要與線路重合閘進(jìn)行配合，在交流線路瞬時(shí)故障清除后完成換流器的重新啟動(dòng)。

線路故障時(shí)，對(duì)于換流器為區(qū)外故障，但故障電流會(huì)經(jīng)串聯(lián)變壓器耦合到換流器，換流器閥側(cè)電流隨線路電流增大，因此線路故障時(shí)UPFC也需迅速動(dòng)作、退出運(yùn)行。在線路故障時(shí)，只有UPFC保護(hù)中的換流器閥側(cè)過(guò)流保護(hù)動(dòng)作，利用此特點(diǎn)來(lái)區(qū)分區(qū)內(nèi)和線路故障，并輔助復(fù)壓閉鎖判據(jù)。若判斷為線路故障，則允許換流器重啟。在經(jīng)過(guò)1.5 s后，若判斷線路重合閘成功，則重新啟動(dòng)換流器；若判斷線路跳閘，則不再重新啟動(dòng)。

4.4母差保護(hù)

母差保護(hù)動(dòng)作，跳線路本側(cè)開關(guān)，并遠(yuǎn)跳對(duì)側(cè)。UPFC保護(hù)判斷線路開關(guān)分位且無(wú)流，則UPFC保護(hù)動(dòng)作，停運(yùn)UPFC。交流保護(hù)與UPFC保護(hù)的相互配合關(guān)系如圖9所示，圖中深色箭頭表示保護(hù)動(dòng)作信號(hào)，淺色箭頭表示不同保護(hù)裝置之間的信息交互。

圖9　交流保護(hù)與UPFC保護(hù)的配合關(guān)系

5　結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)南京西環(huán)網(wǎng)UPFC示范工程，本文介紹了UPFC保護(hù)配置方案、動(dòng)作策略，并在分析UPFC接入后對(duì)交流保護(hù)的影響的基礎(chǔ)上，優(yōu)化了線路保護(hù)配置方案，并詳盡闡述南京西環(huán)網(wǎng)UPFC保護(hù)與各類交流保護(hù)動(dòng)作配合策略。進(jìn)一步保障了南京西環(huán)網(wǎng)UPFC接入系統(tǒng)的安全性，并為后續(xù)UPFC工程保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)和借鑒。

［1］劉青，魏清，王增平.統(tǒng)一潮流控制器對(duì)距離保護(hù)影響的分析［J］.電力科學(xué)與工程，2005（1）：76-78.

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protections are introduced.As the first UPFC engineering in China，the Nanjing Western Power Gird UPFC protection system configuration and action strategy provides a reference for the future study and application of Flexible HVDC transmission system protection.

The UPFC Protection System Configuration and Action Strategy in Nanjing Western Power Gird

LIN Jinjiao，LI Peng，KONG Xiangping，GAO Lei，YUAN Yubo，HUANG Haosheng，WANG Ye
（Jiangsu Electric Power Company Electric Power Research Institute，Nanjing 211103，China）

Firstly，the protection configuration and operation strategies for the unified power flow controller（UPFC）in the Nanjing western power gird are introduced.After analyzing the effect of the UPFC on AC protection，the protection configuration for the lines with UPFC is optimized.Then，the cooperation strategy for the UPFC protection and AC protection is analyzed，and the coordination principle for the Nanjing western power gird UPFC protection and various kinds of AC

unified power flow controller（UPFC）；relay protection；interaction of AC and DC systems；action strategy

TM771

A

1009-0665（2015）06-0056-05

2015-08-12；

2015-09-23

林金嬌（1988），女，山東棲霞人，工程師，從事高壓直流輸電控制保護(hù)技術(shù)工作；

李鵬（1982），男，陜西西安人，高級(jí)工程師，從事高壓直流控制保護(hù)技術(shù)工作；

孔祥平（1988），男，江西上饒人，工程師，從事分布式電源接入的電力系統(tǒng)保護(hù)、高壓直流控制保護(hù)技術(shù)工作；

高磊（1982），男，山東青島人，高級(jí)工程師，從事繼電保護(hù)及自動(dòng)化技術(shù)工作；

袁宇波（1975），男，江蘇丹陽(yáng)人，研究員級(jí)高級(jí)工程師，從事電力系統(tǒng)分析、繼電保護(hù)及自動(dòng)化技術(shù)工作；

黃浩聲（1979），男，浙江臺(tái)州人，高級(jí)工程師，從事高壓直流輸電控制保護(hù)技術(shù)工作；

王業(yè)（1984），男，江蘇南京人，工程師，從事高壓直流輸電控制保護(hù)技術(shù)工作。