专利名称：一种基于多维度信息的输电线路保护实现方法
技术领域：
本发明属于电力系统继电保护领域，具体涉及一种基于多维度信息的输电线路保护实现方法。
背景技术：
传统线路保护是保护单条输电线路，保护判据采用的电气量仅限于输电线路两侧或单侧的电气量，没有利用变电站其他元件的信息，当保护装置故障时，需要利用相邻元件的后备保护切除故障设备，由于后备保护性能受系统运行方式、过渡电阻、故障时刻等因素的影响，后备保护之间配合困难，存在失配的风险，利用变电站全站信息实现输电线路后备保护，可以充分利用变电站的冗余信息，快速识别故障位置，切除故障元件，简化线路后备保护的整定计算，提高动作可靠性。
目前线路保护以保护输电线路为主要目标，保护与稳定控制之间缺乏协调配合，当线路过负荷时，发告警信号，当线路重负荷情况下，测量阻抗落入距离保护III段动作区时，距离保护动作，严重时会造成负荷大面积转移，进而产生连锁跳闸，电网大面积停电。通过将输电线路的过负荷信息上送至稳定控制装置，利用稳控装置进行预防控制，采取切机、切负荷措施，消除线路过负荷现象，防止过负荷导致保护动作引起的级联跳闸，可以提高系统的稳定性和供电可靠性。设备故障后的故障信息覆盖各个时间段，目前线路保护仅采用电流量、电压工频分量(或二者组合)构造保护判据，浪费了大量有用的故障信息，且性能受故障暂态过程的影响。通过对故障过程和故障特征进行深入的数据挖掘，提取表示故障的特征，可以构造新的线路保护判据。综合利用多维度(时间、空间、特征)信息的继电保护可以有效的利用故障信息，提高线路保护的适应性和灵活性，达到快速、准确切除故障的目的。
发明内容
为了有效利用故障信息，提升继电保护动作性能，本发明提供了一种基于多维度信息的输电线路保护实现方法，综合利用空间维度、时间维度和特征维度的故障信息，构造线路保护判据，提高线路保护的适应性和动作性能。为了更好地理解本发明的思想，现对本发明中出现的技术名称说明或定义如下空间维度及空间维度信息空间维度是从保护范围角度出发，由小到大，分别包括间隔(单一电气元件)、站域(整个变电站)和区域(一个或多个变电站)。空间维度信息包括间隔信息，站域信息和区域信息，其中站域信息包含多个间隔信息，区域信息包含一个或多个站域信息，同时包含多个间隔信息。间隔信息间隔指单一电气元件，间隔信息是从单一电气元件采集获得的信息，对于线路，间隔信息包括流过线路两侧的电流、线路侧PT采集的电压、线路温度。
站域信息从变电站所有电气元件(包括线路、变压器、母线及电抗器等)采集的信
肩、O站域信息包括电流、电压、温度，其中，电流采集自变电站所有线路两侧、变压器各侧、电抗器两侧，电压采集自变电站所有母线，温度采集自变电站所有线路、变压器、母线和电抗器。区域信息区域包含一个或多个变电站，区域信息采集自该区域所包含变电站所有线路、变压器、母线和电抗器。区域信息包括电流、电压、温度，电流采集自区域内各线路两侧，电压采集自区域内各母线，温度采集自区域内线路、变压器和母线。时间维度及时间维度信息 时间维度从时间角度出发，继电保护采用故障后不同时间范围内的电气量，时间维度信息包括故障后的暂态电流、电压分量、稳态电流、电压分量和故障切除后的稳态电流、电压分量。特征维度及特征维度信息特征维度指故障特征，并能够利用其实现保护原理。特征维度的信息包括电流、电压、方向、阻抗、能量、频谱、行波、暂态分量。时间维度信息中故障后的暂态电流、电压分量，稳态电流、电压分量从间隔信息中提取。特征维度信息中的电流、电压、方向、阻抗、能量、频谱、行波、暂态分量从间隔信息中提取。本发明具体采用以下技术方案。一种基于多维度信息的输电线路保护实现方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤(I)采集与输电线路相关的空间维度信息，所述空间维度信息包括被保护线路的间隔信息、站域信息、区域信息，其中站域信息包括多个间隔信息，区域信息包括一个或多个站域信息；(2)从步骤(I)所述的各空间维度信息中提取被保护输电线路的时间维度信息，包括间隔信息中电流、电压的稳态分量和暂态分量，站域信息、区域信息中电流、电压的稳态分量;(3)从步骤(I)所述的各空间维度信息中提取与被保护线路相关的特征维度信息，包括电流、电压、方向、阻抗、行波、频谱、能量、暂态频谱能量、温度等；(4)利用步骤(2)从输电线路间隔信息中提取时间维度信息以及根据步骤(3)从间隔信息中所提取的特征维度信息构造输电线路的主保护；(5)利用步骤(2)从输电线路间隔信息中提取间隔信息中提取输电线路特征维度信息和/或利用步骤(3)从站域信息中提取的变电站电气设备的特征维度信息构造所述输电线路的后备保护；(6)利用步骤(3)从区域信息中提取的特征维度信息构造输电线路过负荷保护、线路保护与稳定控制协调控制策略。与现有技术比，本发明提供了一种基于多维度信息的线路保护实现方法，该方法可以综合利用时间维度、空间维度和特征维度实现保护判据，提高线路保护判据的适应性，提升保护装置的性能。
图I基于多维信息的线路保护方案示意图。图2为本发明基于多维度信息的输电线路保护方法流程图。图3为本发明基于间隔信息的线路间隔后备保护流程图。图4为本发明基于站域信息的线路站域后备保护流程图。图5基于区域信息的线路过负荷保护与稳定控制协调控制流程图。
具体实施方式
图I所示利用空间维度、时间维度和特征维度的信息，构造线路保护。其中空间维度信息包括间隔、站域、区域信息，时间维度信息包括暂态分量和稳态分量，特征维度信息包括温度、能量、电流、电压、频谱、阻抗。保护装置可以实现主保护、后备保护、过负荷保护与稳定控制装置配合策略。图2所示为本发明提出的基于多维度信息的输电线路保护方法流程图。基于多维度信息的输电线路保护实现方法，包括以下步骤步骤I、采集与输电线路相关的空间维度信息，所述空间维度信息包括被保护线路的间隔信息、站域信息、区域信息，其中间隔信息为输电线路两侧的测量量，站域信息为输电线路所在变电站所有电气设备(输电线路、母线、变压器等)各侧的测量量，站域信息包括多个间隔信息，区域信息为输电线路所在变电站附近若干变电站(包括本变电站)电气设备各侧的测量量。步骤2、从步骤I所述的各空间维度信息中提取被保护输电线路的时间维度信息，时间维度信息包括电气量的暂态分量和稳态分量，从间隔信息中可提取电气量的稳态分量和暂态分量，从站域信息和区域信息中可提取电气量的稳态分量。步骤3、从步骤I所述的各空间维度信息中提取与被保护线路相关的特征维度信息，包括直接测量量和推导量，其中直接测量量包括电流、电压、行波、温度等，推导量包括方向、阻抗、频谱、能量、暂态频谱能量、温度等。步骤4、利用步骤2从输电线路间隔信息中提取时间维度信息以及根据步骤3从间隔信息中所提取的特征维度信息构造输电线路的主保护。本发明提供的优选技术方案中，线路主保护包括电流差动保护、距离保护和电流频谱保护，三个保护判据之间为“或”的逻辑关系，三个保护判据分别如下电流差动保护判据为丨Iu +4 \>k\iM -In I，其中，/Λ 、/Λ,为线路两侧电流，k为制
动系数；距离保护判据为Ζ < Zset，其中Z3 为保护安装处的测量阻抗或
Zset为整定阻抗，当线路两侧同时满足Ζ#Λ< Zset时，距离保护动作；
Ιφφ (P=A,B,C ,
电流频谱保护判据为
权利要求
1.一种基于多维度信息的输电线路保护实现方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤 (1)采集与输电线路相关的空间维度信息，所述空间维度信息包括被保护线路的间隔信息、站域信息、区域信息，其中站域信息包括多个间隔信息，区域信息包括一个或多个站域信息； (2)从步骤(I)所述的各空间维度信息中提取被保护输电线路的时间维度信息，包括间隔信息中电流、电压的稳态分量和暂态分量，站域信息、区域信息中电流、电压的稳态分量; (3)从步骤(I)所述的各空间维度信息中提取与被保护线路相关的特征维度信息，包括电流、电压、方向、阻抗、行波、频谱、能量、暂态频谱能量、温度等； (4)利用步骤(2)从输电线路间隔信息中提取时间维度信息以及根据步骤(3)从间隔信息中所提取的特征维度信息构造输电线路的主保护； (5)利用步骤(2)从输电线路间隔信息中提取输电线路特征维度信息和/或利用步骤(3)从站域信息中提取的变电站电气设备的特征维度信息构造所述输电线路的后备保护； (6)利用步骤(3)从区域信息中提取的特征维度信息构造输电线路过负荷保护、线路保护与稳定控制协调控制策略。
2.根据权利要求I所述的基于多维度信息的输电线路保护实现方法，其特征在于 在所述步骤(4)中，所述输电线路主保护包括电流差动保护、距离保护和/或电流频谱保护，三个保护判据之间为“或”逻辑关系。
3.根据权利要求2所述的基于多维度信息的输电线路保护实现方法，其特征在于 电流差动保护判据为+iN \>k\iM -4. I，其中，4 /Λ为线路两侧电流，k为制动系数。
4.根据权利要求2所述的基于多维度信息的输电线路保护实现方法，其特征在于 距离保护判据为ΖΜ< Zset，其中Z3tt为保护安装处的测量阻抗，Zset为距离保护整定阻抗，当线路两侧同时满足Z3ttC Zset时，距离保护动作。
5.根据权利要求2所述的基于多维度信息的输电线路保护实现方法，其特征在于 所述电流频谱保护判据为
6.根据权利要求I或2所述的基于多维度信息的输电线路保护实现方法，其特征在于 在所述步骤(5)中，所述线路后备保护包括线路间隔后备保护和线路站域后备保护。
7.根据权利要求6所述的基于多维度信息的输电线路保护实现方法，其特征在于 利用从输电线路间隔信息中提取输电线路特征维度信息构成输电线路间隔后备保护； 所述线路间隔后备保护包括电流保护判据、电压保护判据、阻抗保护判据和能量保护判据，四个保护判据之间为“或”逻辑关系，四个判据中任一满足动作条件，线路间隔后备保护动作，四个保护判据分别如下 利用电流构造的保护判据为I > Isrt，其中I为保护安装处测量的线路电流，Isrt为电流保护整定值； 利用电压构造的保护判据为U < Usrt，其中U为保护安装处的线路电压，Usrt为电压保护整定值； 利用阻抗构造的保护判据为Z < Zsrt，其中Z = U/I，为保护安装处的测量阻抗，Zset为阻抗保护整定值； 利用能量构造的保护判据为E > Esrt，其中β = 咖)2，i(n)为电流采样值，Esrt为能量保护整定值。
8.根据权利要求6所述的基于多维度信息的输电线路保护实现方法，其特征在于 利用步骤(3)从站域信息中提取变电站电气设备的特征维度信息构造输电线路站域后备保护，站域后备保护包括站域差动保护判据和输电线路方向元件判据，二者为“与”的逻辑关系； 其中，站域差动保护判据为
9.根据权利要求I或2所述的基于多维度信息的输电线路保护实现方法，其特征在于 在所述步骤(6)中，所述过负荷保护，根据步骤(3)从区域信息中提取的特征维度信息构造线路的过负荷保护； 当输电线路电流I > Isrtl时，其中Isrtl为过负荷保护整定值，启动过负荷判据，所述过负荷判据为T。> Tsrt，其中，T。为输电线路温度值，Tset为过负荷保护整定值，过负荷判据的动作条件满足时，线路过负荷保护动作。
10.根据权利要求9所述的基于多维度信息的输电线路保护实现方法，其特征在于 在所述步骤￠)中，过负荷保护与稳定控制配合策略如下 采集保护区域内各条输电线路的电流和温度，当线路电流I > Isrtl时，启动过负荷判据，同时闭锁距离保护III段，计算线路可承受过负荷时间t，同时将过负荷信息传送至稳定控制装置，稳定控制装置采取切机、切负荷措施，在O t内，若T。< Tsrt，过负荷保护返回，解除对距离保护III段的闭锁，若T。> Tsrt，线路过负荷保护动作。
11.根据权利要求I所述的基于多维度信息的输电线路保护实现方法，其特征在于 在所述步骤(I)中，间隔信息及站域信息采集通过SV/G00SE网进行传输，区域信息可以通过PMU传输。
全文摘要
本发明提供一种基于多维度信息的输电线路保护实现方法，所述方案包括(1)采集覆盖电气设备的间隔信息、站域信息、区域信息；(2)从空间维度信息提取时间维度和特征维度信息；(3)利用多维度信息构造输电线路的主保护判据、站域后备保护判据、过负荷保护判据、线路保护与稳定控制协调策略。本发明综合利用空间维度、时间维度和特征维度的故障信息，实现输电线路保护判据，提高保护装置的适应性和动作性能。
文档编号H02H7/26GK102946090SQ20121042093
公开日2013年2月27日 申请日期2012年10月29日 优先权日2012年10月29日
发明者周泽昕, 王兴国, 杜丁香, 李岩军, 李明 申请人:中国电力科学研究院, 国家电网公司