智能变电站的自适应后备保护区域融合方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及智能电网技术领域，尤其涉及一种智能变电站的自适应后备保护区域 融合方法。
【背景技术】
[0002] 我国坚强智能电网的飞速建设与发展，对电网的安全稳定运行提出了新的挑战。 智能变电站作为电网运行中的关键衔接点，对电网运行的安全性、供电的可靠性起着至关 重要的作用，其研究也受到了广大学者的重视。
[0003] 基于智能变电站的基础，衍生出了站域保护的概念。站域保护是一种"基于变电站 统一采集的实时信息，以集中分析或分布协同方式判定故障，自动调整动作决策"的继电保 护。继电保护的任务是反映被保护元件的故障或不正常运行状态，作为电网安全稳定运行 的防线，必须适应甚至超前于电网发展的需求。
[0004] 智能变电站的内部通过以太网通信来传输IEC61850标准化数字信息，除了可以大 幅度简化设备的连接方式和系统结构，提高系统运行的可靠性之外，还可以集成原先面向 某个特定应用或功能而设置的专用信息系统，形成一个统一的资源传输支撑平台，达成站 内多源信息的应用共享机制。借此特性，智能变电站可促进站内各设备的充分联系，使站内 的站域保护收集全站所有间隔的电压、电流及断路器、刀闸位置实时信息，这些冗余信息经 融合后用以执行故障综合判断处理，为变电站内所有一次顶点设备提供集中的近后备保护 和新型保护系统的构建及应用创造了必要的前提条件。但目前智能变电站仍沿用传统变电 站后备保护中复杂的保护装置，并未有效地利用起智能变电站中充足的冗余信息对后备保 护布局进行优化处理。
[0005] 目前，现有技术中的一种智能变电站的后备保护最短路径的搜素算法主要包括： 基于拓扑理论的网络保护模块作为全站系统级保护，该方法提出了基于数字化变电站的集 中式保护，在传统的保护装置的基础之上，又增加了一种基于拓扑理论的网络保护模块，从 而提供全站系统级保护，利用信息共享，提高了保护性能。
[0006] 上述智能变电站的后备保护最短路径的搜素算法的缺点为:该方法适用于智能变 电站的建设最开始起步的时候，集中式保护的通信基础非常简单，没有考虑变电站的接线 方式、拓扑结构变化，自适应性差。
【发明内容】
[0007] 本发明的实施例提供了一种智能变电站的自适应后备保护区域融合方法，以实现 有效对智能变电站中的断路器故障进行后备保护。
[0008] 为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。
[0009] -种智能变电站的自适应后备保护区域融合方法，包括：
[0010] 根据智能变电站的拓扑结构，构建智能变电站中的顶点设备与支路设备之间的拓 扑结构关系，构建不同顶点设备之间的拓扑结构关系；
[0011] 检测到智能变电站中的支路设备故障后，根据所述顶点设备与支路设备之间的拓 扑结构关系、不同顶点设备之间的拓扑结构关系，获取故障的支路设备对应的自适应后备 保护区域。
[0012] 进一步地，所述的根据智能变电站的拓扑结构，构建智能变电站中的顶点设备与 支路设备之间的拓扑结构关系，包括：
[0013] 将智能变电站的拓扑结构中的顶点上设置的设备作为顶点设备，拓扑结构中的支 路上设置的断路器作为支路设备，根据智能变电站的拓扑结构构建顶点-支路邻接矩阵M， 用所述顶点-支路邻接矩阵Μ表示智能变电站的顶点设备与支路设备之间的拓扑结构，Μ中 的元素表示为：
[0014]
[0015] 进一步地，所述的构建不同顶点设备之间的拓扑结构关系包括：
[0016]根据智能变电站的拓扑结构构建顶点-顶点相邻矩阵C，用所述顶点-顶点相邻矩 阵C表示智能变电站中不同顶点设备之间通过支路上设置的断路器相连的关系，C中的元素 表示为：
[0017]
[0018] 进一步地，所述的检测到智能变电站中的支路设备故障后，根据所述顶点设备与 支路设备之间的拓扑结构关系、不同顶点设备之间的拓扑结构关系，获取故障的支路设备 对应的自适应后备保护区域，包括：
[0019] 检测到某一个支路发生故障后，通过查询所述顶点-顶点相邻矩阵C，查询到故障 支路直接相连的顶点设备，将故障支路直接相连的所有顶点设备进行融合得到融合区域；
[0020] 通过查询所述顶点-支路邻接矩阵Μ，获取在所述顶点-支路邻接矩阵Μ中所述融合 区域中顶点设备所在的行，并查找到所述顶点设备所在的行中所有元素值为Τ1的列，该列 对应所述顶点设备相关联的所有支路，从所有支路中排除掉故障支路，通过所有支路中排 除掉故障支路后的剩余支路对所述融合区域进行保护。
[0021 ]进一步地，所述的方法还包括：
[0022] 根据所述顶点-顶点相邻矩阵C，找到通过正常支路与所述故障支路对应的顶点设 备相连的正常顶点设备，根据所述顶点-支路邻接矩阵Μ找到所述正常顶点设备与所述融合 区域相连的支路，根据所述顶点-支路邻接矩阵Μ找到所述融合区域中的顶点设备相连的所 有支路，将所述融合区域中的顶点设备相连的所有支路中除去故障支路后的剩余支路，作 为所述正常顶点设备与所述融合区域相连的支路的后备保护支路。
[0023] 由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例的智能变电站的 自适应后备保护区域融合方法，基于变电站统一采集的实时拓扑信息，构建智能变电站中 的顶点设备与支路设备之间的拓扑结构关系，构建不同顶点设备之间的拓扑结构关系，清 晰地表现数字化变电站后备保护的拓扑结构。在智能变电站或其邻近区域发生支路的断路 器故障时，基于上述两个拓扑结构关系可以准确地确定故障支路对应的融合区域，并有效 地获取融合区域的自适应后备保护方案。
[0024] 本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变 得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0025] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用 的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本 领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他 的附图。
[0026] 图1为本发明实施例一提供的一种智能变电站的自适应后备保护区域融合方法的 处理流程图；
[0027] 图2为本发明实施例二提供的一种智能变电站的拓扑结构图。
【具体实施方式】
[0028] 下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始 至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参 考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。 [0029]本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式"一"、"一 个"、"所述"和"该"也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措 辞"包括"是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加 一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元 件被"连接"或"耦接"到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在 中间元件。此外，这里使用的"连接"或"耦接"可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞 "和/或"包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
[0030] 本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术 语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该 理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意 义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0031] 为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步 的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。
[0032] 实施例一
[0033] 在智能变电站或其邻近区域发生支路的断路器故障时，由于站内的网络通信容量 大或者线路的互感器发生故障等等不同的情况，都可能导致站域集中式保护采集的信息发 生丢失或其他各种状况。
[0034] 本发明实施例旨在克服现有后备保护方法的不足，既可以防止保护在开关不同情 况下有可能的拒动和误动，也能对利用电流差动保护方法的站域后备保护区域进行布局优 化，节省断路器装置的动作设置，节约资源。为达到上述目的，本发明实施例提供的一种智 能电站的自适应后备保护区域融合方法的处理流程如图1所示，包括如下步骤：
[0035] 步骤1:将智能变电站的拓扑结构中的顶点上设置的设备作为顶点设备，拓扑结构 中的支路上设置的断路器作为支路设备，顶点设备可以为变压器、母线等，每个顶点为数字 化变电站最小的保护单元，支路设备可以为断路器，表示顶点之间的拓扑结构的连接关系。
[0036]下面将顶点上设置的设备简称为顶点，将支路上设置的设备简称为支路。
[0037]根据变电站的拓扑结构，构建顶点-支路邻接矩阵M，来表示变电站的顶点设备与 支路设备之间的拓扑结构，Μ中的元素可以表示为：
[0038]
[0039] 在实际应用中，上述Τ1可以为1，上述Τ2可以为0。
[0040]构建顶点-顶点相邻矩阵C，来表示变电站中不同顶点设备之间通过断路器相连的 关系，C中的元素可以表示为：
[0041]
[0042] 在实际应用中，上述Τ4可以为0。
[0043] 步骤2:建立站域设备信息采集模块，通过采集智能变电站光纤以太网中传输的 GOOSE报文，得到实时断路器信息，来获得各个支路的断路器状态。
[0044] -旦检测到某一个支路发生了断路器故障，或者某支路电流信息缺失等故障，则 立即进入步骤3。