一種電流自適應保護方法

2023-10-11 00:25:29 3

專利名稱：一種電流自適應保護方法
技術領域：
本發明屬於電力系統的技術領域，特別涉及一種電流自適應保護方法。更具體地說，是涉及利用故障穩態分量理論的一種新型電力系統繼電保護方法。
背景技術：
傳統繼電保護以最大運行方式計算保護整定值，最小運行方式校驗保護的靈敏性。這種嚴苛的整定條件雖然能夠保證保護正確動作，但也有明顯的缺陷保護的整定值在其他運行方式下(包括系統的主要運行方式)，不是最佳的整定值；在最不利的短路條件下，保護性能嚴重變差甚至失效。此外，隨著分布式電源的接入，電網的運行方式變得更加靈活，繼電保護的選擇性、靈敏性和可靠性之間的矛盾也表現的愈加突出。鑑於此，一些專家提出了電力系統自適應保護的概念，其精髓是在電力系統運行方式發生變化的情況下， 實時修正保護定值，以實現保護正確動作。本發明要解決的技術問題是在無需考慮分布式電源接入的位置、數量和容量的情況下，利用故障穩態分量理論計算出相關線路的故障穩態電流分量，由此構成一種電力系統電流自適應保護新方法，達到含分布式電源的智能電網的自適應保護目的。在故障穩態分量理論中，傳統的故障分量可以再次細分為故障穩態分量和故障暫態分量。故障暫態是指故障發生後由節點注入電流變化量引起的暫態過渡過程；故障穩態是故障點附加電源引起的全網穩定狀態。在系統正常運行狀態下，故障穩態分量不存在；當故障發生後，故障點處產生故障穩態電源一直存在並且保持恆定。

發明內容
本發明的目的是一種電流自適應保護方法，其特徵在於，利用故障網絡等值化簡方法和故障穩態分量理論得到故障前節點電壓與故障穩態注入電流的關係，使用網絡系統參數矩陣構成故障穩態注入電流與故障穩態支路電流的線性映射關係，利用相關支路的故障穩態電流構造新型電流自適應保護，具體步驟如下步驟1. 1根據電力系統模型，首先採集系統母線節點、線路、動模試驗類型、分布式電源、發電機和負荷的相應表徵參數，構建原始系統數據文件；步驟1. 2運用故障穩態分量理論提取各節點的故障穩態電壓和各條支路的故障穩態電流；步驟1. 3根據故障位置建立節點電壓方程，運用故障網絡等值化簡方法得到故障前節點電壓與故障穩態注入電流的關係
權利要求
1.一種電流自適應保護方法，其特徵在於，利用故障網絡等值化簡方法和故障穩態分量理論得到故障前節點電壓與故障穩態注入電流的關係，使用網絡系統參數矩陣構成故障穩態注入電流與故障穩態支路電流的線性映射關係，利用相關支路的故障穩態電流構造電流自適應保護，具體步驟如下步驟1.1根據電力系統模型，首先採集系統母線節點、線路、動模試驗類型、分布式電源、發電機和負荷的相應表徵參數，構建原始系統數據文件；步驟1. 2運用故障穩態分量理論提取各節點的故障穩態電壓和各條支路的故障穩態電流；步驟1. 3根據故障位置建立節點電壓方程，運用故障網絡等值化簡方法得到故障前節點電壓與故障穩態注入電流的關係- [XJJ ■ YJB (YBB ■ ^be^EE^EB式中，存為節點J處的故障穩態注入電流。濤為節點J的故障穩態電壓JEE、ΥΒΕ> Υεβ> YBB> Ybj> Yjb> Yjj為故障穩態網絡的分塊節點導納矩陣，不受系統運行方式影響；步驟1.4運用網絡系統參數矩陣形成故障穩態注入電流與故障穩態支路電流的映射關係；步驟1. 5利用相關支路的故障穩態電流構造電流自適應保護，電流自適應保護由電流自適應主保護和電流自適應後備保護共同組成，其中，電流自適應主保護作為保護系統的主保護，其表達式為ji _ J KrelKdIsk Isk > KpIlkSeLk I Kp1Lk 1Sk 麼 Kp1Lk式中，/Lt是電流自適應主保護的整定值，足二為可靠係數，取1.1 ;Kd為故障類型係數，三相短路為1，兩相短路為f，Isk為第k條線路的故障穩態電流幅值；Iut為第k條線路故障前負荷電流的幅值；κρ為門檻值，取Kp = 0.1；電流自適應後備保護作為保護系統的後備保護，為電流自適應主保護提供後備保護， 其表達式為τα _ J KrelKdIsm Ism > KpILmset kΤζ ττT[j^p1Lm 1 Sm -j^p1Lm式中，Zfijt是電流自適應後備保護的整定值，為了滿足保護的選擇性，必須使足二 >K1rel， 可以考慮取^^ =12,Kd為故障類型係數，三相短路為1，兩相短路為f，Kp為門檻值，取Kp=0. 1 ；第m條線路的故障穩態電流幅值用Ian表示，故障前負荷電流幅值用Ita表示。
2.根據權利要求1所述電流自適應保護方法，其特徵在於，所述步驟1.1的相應表徵參數包括1)系統母線節點採集內容包括節點編號、類型、節點電壓大小、相位和節點功率上下限；2)線路採集內容包括線路兩端節點編號、線路的阻抗值、線路的類型和各條線路的負荷電流；3)發電機採集內容包括發電機編號、發電機所連節點編號和發電機的出力變化情況；4)動模試驗類型發生故障的線路、故障類型、故障發生時刻及清除時刻和動模試驗時間參數；5)分布式電源內容包括分布式電源的類型、容量、接入位置、數量、控制方式和實時運行方式；6)負荷內容包括負荷類型、大小及負荷變化情況。
3.根據權利要求1所述電流自適應保護方法，其特徵在於，所述運用故障網絡等值化簡方法得到故障前節點電壓與故障穩態注入電流的關係，包括如下步驟步驟2. 1將發電機和負荷電流用節點注入電流表示，在不計系統中電力電子非線性器件情況下，將故障狀態網絡看成線性網絡的疊加，即無故障狀態網絡、故障暫態網絡和故障穩態網絡；其中，故障狀態是指系統所處的現實故障狀態；故障暫態是一個暫態過渡過程，由節點注入電流變化而引起，其線路電流列向量iT表示為
4.根據權利要求1所述電流自適應保護方法，其特徵在於，所述利用相關支路的故障穩態電流構造電流自適應主保護和電流自適應後備保護的過程步驟3. 1. 1第k條線路的電流自適應主保護整定值/Lt可由下式計算得到ji _ I KrelKdIsk Isk > KpIlk(13)SeLk I Kp1Lk 1Sk 麼 Kp1Lk式中，/^是電流自適應主保護的整定值，<rf為可靠係數，考慮實際的短路電流可能大於計算值、保護裝置的電流繼電器的實際動作電流可能小於整定值，取=1.1; Kd為故障類型係數，三相短路為1，兩相短路為f，Isk為第k條線路的故障穩態電流幅值；Iut為第k條線路故障前負荷電流的幅值；Kp為門檻值，取Kp = 0.1；步驟3. 1.2第k條線路的電流自適應主保護測量值患可由式(1)-(2)得到； 步驟3. 1. 3電流自適應主保護的動作判據是，當測量值患的幅值大於整定值/^t時，主保護動作；反之，主保護不動作；步驟3. 2. 1第k條線路的電流自適應後備保護整定值可由下式計算得到
全文摘要
本發明公開了屬於電力系統的技術領域的一種電流自適應保護方法。利用故障網絡等值化簡方法和故障穩態分量理論得到故障前節點電壓與故障穩態注入電流的關係，使用網絡系統參數矩陣構成故障穩態注入電流與故障穩態支路電流的線性映射關係，利用相關支路的故障穩態電流構造新型電流自適應保護。本發明通過網絡系統參數矩陣消除分布式電源對各支路上故障穩態電流的作用，避免了由於分布式電源接入而造成的繼電保護誤動作情況的發生。整定算法更為簡單、實用。主保護的保護範圍是線路全長的72.88％-72.94％，因此，後備保護延伸到下級線路的保護範圍小於主保護的保護範圍，可滿足保護配合的要求。
文檔編號H02H7/26GK102255290SQ201110175010
公開日2011年11月23日 申請日期2011年6月27日 優先權日2011年6月27日
發明者葉東華, 王增平, 王希, 王彤, 馬靜 申請人:華北電力大學