一种继电保护装置的隐性故障检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种电力系统继电保护技术领域的方法，具体讲设及一种继电保护装 置的隐性故障检测方法。
【背景技术】
[0002] 人们知晓隐形故障是指一种在系统正常运行时对系统没有造成影响的故障，当系 统和设备的某些地方发生变化时，运种故障就会被激发而导致系统大面积故障的发生。
[0003] 分析隐形故障原因有W下几种：
[0004] 保护装置和二次回路元件都是有可能存在隐形故障的。如保护出口压板、保护装 置插件的连接处、二次回路接线各端子、关纤通道等等。造成隐形故障的原因一般是有好 多，大致是W下几种情况： 阳0化](1)装置一些隐形故障，例如元件老化失效、元件出现了损坏、各插件间接触不严 谨等等。
[0006] (2)错误的整定计算定值、定值的配合不合理，运算不适当。
[0007] (3)二次接线端子不紧密，接触不良，接触交叉错误链接。
[0008] (4)检修、运行人员误碰动保护设备，误破坏数据。
[0009] (5)保护装置没有严格按照校验规程校验校对。
[0010] (6)保护设备运行环境不好，检修人员、运行人员对设备维护马虎澄草，检查不到 位。
[0011] 继电保护装置存在的隐性故障会导致保护误动或者拒动，严重时甚至会引起电网 连锁故障。因此，有必要对继电保护装置可能存在的隐性故障进行监测。
[0012] 电网未发生故障时，保护程序处于正常运行流程，功能主要是对电流、电压进行测 量。在运种运行情况下，隐性故障主要表现为保护装置测量到的模拟量与实际的被测量之 间存在不一致，但其并未检测出异常，针对运一种隐性故障，目前尚未提出具体检测方法。
[0013] 随着通信技术的发展，高精度测量装置在电力系统中广泛配置，使实时获取电网 运行状态成为可能。广域测量系统（WAM巧利用GI^授时的相量测量装置（PMU)可同步多 点测量数据获取电网实时状态，同样，基于RTU设备的SCADA系统也对继电保护装置的运行 状态进行监测。保护信息系统用于对保护装置信息的收集、分析和处理，能够同时记录保护 装置量测数据及动作信号，W此综合监测保护装置的运行状况。将WAMS、SCADA系统的数据 源作为基础，直接同保护信息系统获取的保护信息作对比，虽然数据源的数据有精度高等 优点，但直接用于对比不能保证其可靠性，当数据源出现偏差时，会造成误判。
[0014] 因此，需要提供一种发现电网中存在隐性故障的方法。
【发明内容】
[0015] 为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种继电保护装置的隐性故障检测方 法。
[0016] 实现上述目的所采用的解决方案为：
[0017] 一种继电保护装置的隐性故障检测方法，其改进之处在于：所述方法包括W下步 骤：
[0018] I、收集测量电网各节点的电压幅值；
[0019] II、将测量值进行状态估计获得该节点的估算值，确定隐性故障检测的参考值；
[0020] III、确定隐性故障检测的口槛值；
[0021] IV、确定隐性故障判定条件，判断是否存在隐性故障。
[0022] 进一步的，所述步骤I中，利用WAMS系统和SCADA系统获得电网中各节点的电压 幅值。
[0023] 进一步的，所述步骤II包括W下步骤：
[0024] S201、对测量值进行状态估计获得节点的参考值，确定状态估计的量测方程：
[00巧]Z = h 化，白）+V
[0026] 式中，Z为m维量测量，Z为所述节点的注入功率或电网潮流；U为母线电压幅值； Θ为相角；所述母线电压幅值和所述相角为η维状态量；V为量测误差；
[0027] S202、设定目标函数为：
[0028]
[0029] 式中，R 1为权重阵，是对角元素为1 / of的对角阵；
[0030] S203、确定量测修正方程为：
[0031]
[0032] 式中，M、F、G、N为节点注入功率及线路潮流关于电压幅值或相角的一阶偏导矩阵， M、F、G、N分别为
P、Q、U、Θ分别表示有功功率、无功功率、电压、相角； 阳03引若支路U的两端节点i或者j配W PMU时，M。、F。、G。、N。对应的行矢量中仅有一 个非零元素位于第i列或第j列，若支路的两端节点均配有PMU，则结构与M、F、G、N相同；
[0034] S204、根据所述电压幅值和所述相角的量测估算值σ、#获得电网各节点的电压 向量估算值，按下式确定对应的各支路电流向量的估算值：
[0035]
阳036] 式中，Yij为节点i、j之间的电导；Θ。为ij支路电流滞后参考电压的角度。
[0037] 进一步的，所述步骤III中，确定隐性故障检测系统的需检测的数据的报警口槛 值ε、，X为静态条件下需检测的数据类型，所述需检测的数据类型包括电压幅值、电流幅值 或功率因数角。
[0038] 进一步的，所述步骤IV中，按下式确定隐性故障判定条件：
[0039]
[0040] 其中，X为静态条件下需检测的数据类型，ΔΧ为系统报警口槛值，ε、为误差值， 义为需检测的数据的量测估算值，所述需检测的数据类型包括电压幅值、电流幅值或功率 因数角布为保护信息系统上传的测量值。
[0041] 进一步的，所述步骤IV中，判断是否存在隐性故障包括：
[0042] 若满足所述隐性故障判定条件，则认为数据偏差过大，将计数器Sm自加 1，若不满 足，则将计数器Sm置为0;
[0043] 当计数器Sm超过设定的最大次数，则认为所述继电保护装置存在隐性故障，发出 报警信号。
[0044] 与最接近的现有技术相比，本发明具有W下有益效果： W45] 1、本发明提供的方法能有效检测出含有隐性故障的继电保护装置，从而避免由隐 性故障引发保护误动或拒动，进一步避免电网事故。
[0046] 2、本发明提供的方法利用状态估计处理WAMS的测量参考值，充分利用系统的冗 余数据，提高其精确度，避免由于测量值的偏差导致检测结果的错误。
[0047] 3、本发明提供的方法可直接利用已有的硬件条件采集数据并处理，能够对继电保 护装置的运行情况进行长期在线监测。 W48] 4、本发明提供的方法对电压幅值、电流幅值或功率因数角的判断运用同一判定条 件
I根据保护信息系统上传的测量值Xi，再考虑各自的误差，计算更准 确，提局计算精度，避免误差。
【附图说明】
[0049] 图1为本实施例中继电保护装置隐性故障检测方法的流程图；
[0050] 图2为本实施例中将隐性故障检测系统应用到电力系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0051] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做进一步的详细说明。 阳0巧如图1所示，图1为本实施例中隐性故障检测方法的流程图；该方法包括W下步 骤：
[0053] 步骤一、收集测量电网各节点的电压幅值。
[0054] 步骤二、将测量值进行状态估计获得该节点的估算值，确定隐性故障检测的参考 值。
[0055] 步骤Ξ、确定隐性故障检测的口槛值。
[0056] 步骤四、确定隐性故障判定条件，判断是否存在隐性故障。
[0057] 步骤一中，利用WAMS及SCADA系统，获得电网各个节点的电压幅值。
[0058] 步骤二中，根据测量值进行状态估计确定该节点的参考值。具体包括W下步骤：
[0059] S201、设测量误差服从互不相关的正态分布，均值为0,方差为σ2,状态估计的量 测方程为：
[0060] Z = h 化，白）+V
[0061] 式中，Z为量测量，为节点注入功率或电网潮流，设定维度为m ;h化Θ )为基于基 尔霍夫定律建立的量测函数方程，维度和量测量一致，为m维化Θ为量测量的计算矢量，U 为母线电压幅值，Θ为相角，均为η维状态量；V为量测误差矢量，m维。
[0062] S202、加权最小二乘估计法在状态估计中应用最为广泛，本实施例中，设定目标函 数：
[0063]
W64] 式中，R 1为权重阵，是对角元素为:1 / of的对角阵。 阳0化]S203、按传统的状态估计，确定量测修正方程为：
[0066]
[0067] 式中，M、F、G、N均为节点注入功率及线路潮流关于电压幅值或相角的一阶偏导矩 巧
，即雅可比子矩阵，P、Q、U、Θ分别表示有功功率、无功功率、电压、相角，元 素结构与支路-节点关联矩阵相同，每行只有2个非零元素，支路ij对应的非零元素位于 第i列和第j列，非零元素的数值与网络结构参数及运行参数有关。
[0068] 对于配置PMU的节点，可W取其状态偏差为测量值和估计值之差，利用该偏差可 W构造相应的支路潮流的附加修正量，相当于利用PMU的测量值建立W下附加量测修正方 程W提高数据的冗余度及精度，引入PMU量测数据后的修正方程可W改写为：
[0069]
[0070] 若支路U的两端仅节点i或者j配W PMU时，M。、F。、G。、N。对应的行矢量中仅有 一个非零元素位于第i列或第j列，若支路的两端节点均配有PMU，则M。、F。、G。、N。结构分 别对应M、F、G、N，对应相同。
[00川引入PMU使电网测量信息的冗余度增大，同时PMU的测量精度较高，可提高状态估 计