基於潮流暫態分量預測的電網廣域繼電保護方法
2023-10-05 04:08:39 1
基於潮流暫態分量預測的電網廣域繼電保護方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於潮流暫態分量預測的電網廣域繼電保護方法。本發明方法首先利用電網現有廣域測量系統同步測量電網各變電站的電壓、電流相量，獲取電網同步數據；若電網發生單一線路故障跳閘，廣域後備保護系統計算電網各條線路電流之間的關聯矩陣，計算電網各條線路電流與節點注入電流之間的關聯矩陣，計算單一線路兩端斷路器跳開後電網其他線路的暫態電流變化量，然後利用計算得到的線路暫態電流變化量與廣域測量系統測量到線路暫態電流變化量構成繼電保護判據。本發明方法計算時間短，保護動作速度快，可在線路過負荷後備保護誤動作之前將線路可靠閉鎖，可將其他故障線路快速跳閘隔離，提高電網運行安全穩定性。
【專利說明】 基於潮流暫態分量預測的電網廣域繼電保護方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電力系統繼電保護【技術領域】，具體地說是涉及一種基於潮流暫態分量預測的電網廣域繼電保護方法。
【背景技術】
[0002]繼電保護的任務是反映被保護元件的故障和不正常運行狀態，按照功能可分為主保護與後備保護。其中主保護只擔負著快速切除被保護元件故障的任務，基本不受系統運行方式的影響。隨著光纖通道的應用，基於雙端電氣量的高壓、超高壓系統主保護技術已日臻成熟。而後備保護還擔負著做相鄰電氣元件遠後備保護的任務，由於存在著變電站直流電源失效的可能，這一責任是不能取消。現有電網後備保護僅反應保護安裝處的信息，受電網拓撲連接關係與運行方式的影響。為保證其可靠性，不得不按照最嚴酷的情況進行配置與整定；為保證其選擇性，不得不犧牲後備保護的快速性與靈敏性。同時由於電網結構日趨複雜，就導致如下安全隱患:
[0003]I)後備保護配合關係複雜，動作時間長。嚴重時有可能不滿足電力系統穩定性所要求的極限切除時間，進而成為大電網安全隱患。
[0004]2)後備保護配置與整定的難度大，且不能跟蹤電力系統運行方式的變化，甚至可能出現保護失配或靈敏度不足的情況。
[0005]3)後備保護不能區分內部故障與故障切除後引起的潮流轉移，這有可能導致重負荷情況下的後備保護連鎖跳閘。
[0006]在大停電事故中，就出現了儘管電力系統後備保護按照設計原則正確動作，但是客觀上卻加快了系統崩潰的現象。因此，考慮電網全局信息的後備保護系統研究迫在眉睫。
[0007]近年來，廣域同步測量系統(WAMS)的出現為在後備保護中引入系統信息提供了可能。WAMS —是可以同步獲取全網內的電氣相量，實現了電力系統動態過程的監測；二是將量測量的更新速度由幾秒縮減到幾十毫秒，為實現電力系統動態過程控制創造了條件，使得從電網整體最優的角度進行後備保護的設計成為可能。
【發明內容】
[0008]本發明的目的在於克服已有技術存在的不足，提供一種基於潮流暫態分量預測的電網廣域繼電保護方法。本發明方法在電網發生單一線路故障跳閘後電網拓撲結構發生變化時，無需重新計算電網支路導納矩陣、電網節點關聯矩陣，直接利用線路故障前電網參數計算單一線路兩端斷路器跳開後電網其他線路的暫態電流變化量，計算時間短，保護動作速度快，快於現有基於本地量決策的線路後備保護算法。本發明方法算法模型中考慮了單一線路跳閘前後機組出力和負荷變化對電網其他線路暫態電流變化量的影響，可在線路過負荷後備保護誤動作之前將線路可靠閉鎖，可將其他故障線路快速跳閘隔離，提高電網運行安全穩定性。
[0009]本發明解決其技術問題的所採用的技術方案是:[0010]基於潮流暫態分量預測的電網廣域繼電保護方法，它包括如下依序步驟:
[0011](I)廣域後備保護系統利用電網現有廣域測量系統同步測量電網各變電站電壓、電流相量，實時獲取電網同步數據，若線路i兩端斷路器跳開後，進入步驟(2);其中，i為線路編號；n為電網變電站總數；
[0012](2)廣域後備保護系統計算電網各條線路電流之間的關聯矩陣ζ = YAt(AYAt)-1A ；其中，Y為電網支路導納矩陣；Α為電網節點關聯矩陣；
[0013](3)廣域後備保護系統計算電網各條線路電流與節點注入電流之間的關聯矩陣λ = YAt(AYAt);其中，Y為電網支路導納矩陣；Α為電網節點關聯矩陣；
[0014](4)廣域後備保護系統計算線路i兩端斷路器跳開後線路k的暫態電流變化量Δ/,.[0015]AIi = ζΜ-- + (JLt + )(/' - /)
[0016]其中，Cki為關聯矩陣ζ的第k行第i列元素；/;為線路i兩端斷路器跳開前，
廣域測量系統測量到線路i的電流；/ = R I2 Ii I /? , SnX I維矩陣， /p i2、K、…、K-2^ L.、人分別為線路i兩端斷路器跳開前，編號為第1、2、3、…、n-2、n-l、
η變電站的注入電流；λ,為關聯矩陣λ的第k行；/'=R /: /:./:: /:, /J為
nXl維矩陣，八/:> /:、…、/；:> /:,>龍分別為線路i兩端斷路器跳開後，編號為第1、2、3、…、n-2、n-l、n變電站的注入電流；λ i為關聯矩陣λ的第i行；η為電網變電站總數；
[0017](5)若|從|<1.4^-4|成立，則廣域後備保護系統判斷線路k正常，向線路k兩端斷
路器發出閉鎖信號；若|&*|>1.5|七4|成立，則廣域後備保護系統判斷線路k發生故障，發出動作跳閘信號，跳開線路k兩端斷路器；其中，/丨為線路i兩端斷路器跳開後，廣域測量系統
測量到線路k流過的電流；Ik為線路i兩端斷路器未跳開前，廣域測量系統測量到線路k流過的電流。
[0018]本技術方案與【背景技術】相比，它具有如下優點:
[0019]本發明方法首先利用電網現有廣域測量系統同步測量電網各變電站的電壓、電流，獲取電網同步數據；若電網發生單一線路故障跳閘，廣域後備保護系統計算電網各條線路電流之間的關聯矩陣，計算電網各條線路電流與節點注入電流之間的關聯矩陣，計算單一線路兩端斷路器跳開後電網其他線路的暫態電流變化量，然後利用計算得到的線路暫態電流變化量與廣域測量系統測量到線路暫態電流變化量構成繼電保護判據。本發明方法在電網發生單一線路故障跳閘後電網拓撲結構發生變化時，無需重新計算電網支路導納矩陣、電網節點關聯矩陣，直接利用線路故障前電網參數計算單一線路兩端斷路器跳開後電網其他線路的暫態電流變化量，計算時間短，保護動作速度快，快於現有基於本地量決策的線路後備保護算法。本發明方法算法模型中考慮了單一線路跳閘前後機組出力和負荷變化對電網其他線路暫態電流變化量的影響，可在線路過負荷後備保護誤動作之前將線路可靠閉鎖，可將其他故障線路快速跳閘隔離，提高電網運行安全穩定性。【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
[0021]圖1為應用本發明的基於潮流暫態分量預測的電網廣域繼電保護方法流程圖。【具體實施方式】
[0022]圖1為應用本發明的基於潮流暫態分量預測的電網廣域繼電保護方法流程圖。本實施例中，廣域後備保護系統利用電網現有廣域測量系統同步測量電網各變電站的電壓、電流相量，獲取電網同步數據。
[0023]廣域後備保護系統計算電網各條線路電流之間的關聯矩陣ζ =YAt (AYAt)-1A中，Y為電網支路導納矩陣；Α為電網節點關聯矩陣；i為線路編號；n為電網變電站總數。
[0024]廣域後備保護系統計算電網各條線路電流與節點注入電流之間的關聯矩陣λ =YAt (AYAt) '
[0025]若線路i兩端斷路器跳開後，廣域後備保護系統計算線路i兩端斷路器跳開後線路k的暫態電流變化a 'I
【權利要求】
1.基於潮流暫態分量預測的電網廣域繼電保護方法，其特徵在於:包括如下依序步驟: (1)廣域後備保護系統利用電網現有廣域測量系統同步測量電網各變電站電壓、電流相量，實時獲取電網同步數據，若線路i兩端斷路器跳開後，進入步驟(2);其中，i為線路編號；η為電網變電站總數； (2)廣域後備保護系統計算電網各條線路電流之間的關聯矩陣ζ=YAt(AYAt)-1A;其中，Y為電網支路導納矩陣；Α為電網節點關聯矩陣； (3)廣域後備保護系統計算電網各條線路電流與節點注入電流之間的關聯矩陣λ=YAt(AYAt);其中，Y為電網支路導納矩陣；Α為電網節點關聯矩陣； (4)廣域後備保護系統計算線路i兩端斷路器跳開後線路k的暫態電流變化量AJt: 4=ζΛ + (Α + ζΑ'Ρ-? 其中，^ki為關聯矩陣^的第k行第i列元素；為線路i兩端斷路器跳開前，廣域測量系統測量到線路i的電流；/ = R /:13.//I為nXl維矩陣，.1、/:> /,、…、1、L1' /?分別為線路i兩端斷路器跳開前，編號為第1、2、3、…、n-2、n-l、η變電站的注入電流；Xk為關聯矩陣λ的第k行；/' = [/; /:1:...1l1 P1 /,I為nX I維矩陣，A'、/;、P1、…、之2、P 分別為線路i兩端斷路器跳開後，編號為第1、2、.3、…、n-2、n-l、n變電站的注入電流；λ i為關聯矩陣λ的第i行；η為電網變電站總數；(5)若|Δ/*|1.5片4|成立，則廣域後備保護系統判斷線路k發生故障，發出動作跳閘信號，跳開線路k兩端斷路器；其中，Vk為線路i兩端斷路器跳開後，廣域測量系統測量到線路k流過的電流；之為線路i兩端斷路器未跳開前，廣域測量系統測量到線路k流過的電流。
【文檔編號】H02H7/28GK104037744SQ201410325735
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年7月9日 優先權日:2014年7月9日
【發明者】曾惠敏 申請人:國家電網公司, 國網福建省電力有限公司, 國網福建省電力有限公司檢修分公司