基于环网方向保护协调配合性能最优的最小断点集选取方法
【专利摘要】基于环网方向保护协调配合性能最优的最小断点集选取方法，包括通过定义环网各级方向保护整体协调配合性能的测度指标，对具有多组同基解的最小断点集选取方案的优劣进行量化评价；进而将环网各级方向保护协调配合性能引入最小断点集求解的最优化模型，建立最优化模型的目标函数和约束条件。该模型能在对断点位于重要线路上或枢纽变电站内的劣质同基解进行排除的同时，将最有利于环网各级方向保护实现协调配合的同基解选为最小断点集。与传统最小断点集选取方法相比，本发明所提方法能够避免最小断点集选取不当导致环网各级方向保护配合级数过多和动作时限过长问题，有利于快速切除电网短路故障。
【专利说明】基于环网方向保护协调配合性能最优的最小断点集选取方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电网继电保护最优协调配合技术，尤其涉及一种基于环网方向保护协调配合性能最优的最小断点集选取方法。
【背景技术】
[0002]220kV及以上电网普遍存在环网，其三段式保护均具有方向性，保护整定必须同时考虑多条相邻前向线路和背侧线路保护之间的主/后备配合约束。因此，当同一环路中方向保护配合关系为同段之间互相配合时，整定将出现“死锁”现象，各级保护整定值间难以实现协调配合，导致保护误动或拒动事件，严重威胁电网安全稳定运行。
[0003]为解决环网方向保护整定的“死锁”问题，要求选取一组整定起始点(称为断点)，将所有“死锁”解开。由于整定起始点处保护定值不按配合来整定，存在误动或拒动风险，因此，希望整定起始点数目尽可能少，并将数目最少的整定起始点集合称为最小断点集。复杂环网中各级保护间协调配合关系复杂，仅靠专家经验难以实现断点集的有效选择。因此，最小断点集选取方法研究，就成为环网方向保护整定计算的核心问题之一。
[0004]传统的最小断点集搜索方法:1)、基于图论的研究方法，在获取全部简单回路基础上，通过布尔代数法获得最小断点集；2)、基于保护依赖函数的研究方法，根据主/后备配合依赖关系搜索最小断点集；3)、基于人工智能的研究方法，将最小断点集搜索描述为一个
0-1整数规划问题进行求解。
[0005]最小断点集问题通常具有多组同基解，进一步在多组可选同基解中，选择一组最佳的同基解作为保护的整定配合起点，对保证电网安全稳定运行具有重要现实意义。针对该问题，现有的技术思路[8-11]主要是在评估线路、母线或保护重要度的基础上，通过避免将断点设置在重要线路上的策略，对断点位于重要线路上或枢纽变电站内的劣质同基解进行排除，以获取最佳解。上述研究为实现环网方向保护协调配合积累了理论依据和有益经验。
[0006]作为环网各级保护的整定起始点，最小断点集选择与电网保护整体协调配合性能密切相关。将不同的同基解选为最小断点集，环网中各级方向保护整体协调配合性能存在显著差异。然而，现有最小断点集搜索技术并未进一步计及保护整体协调配合性能对最小断点集选择的约束。因此，上述现有技术至少具有以下缺点:
[0007]难以在对断点位于重要线路上或枢纽变电站内的劣质同基解进行排除的同时，进一步将最有利于环网各级方向保护实现协调配合的同基解选为最小断点集。存在最小断点集选取不当导致环网各级方向保护配合级数过多和动作时限过长问题，不利于快速切除电网短路故障。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是提供一种基于环网方向保护协调配合性能最优的最小断点集选取方法，该方法能在对断点位于重要线路上或枢纽变电站内的劣质同基解进行排除的同时，将最有利于环网各级方向保护实现协调配合的同基解选为最小断点集。以该最小断点集作为保护整定配合的起始点，能使环网各级方向保护整体协调配合性能达到最优。
[0009]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0010]本发明的基于环网方向保护协调配合性能最优的最小断点集选取方法，包括通过定义环网各级方向保护整体协调配合性能的测度指标，对具有多组同基解的最小断点集选取方案的优劣进行量化评价；进而将环网各级方向保护协调配合性能引入最小断点集求解的最优化模型，建立最优化模型的目标函数和约束条件。
[0011]对于环网中同段之间互相配合的各级方向保护，评价其整体协调配合性能的测度指标定义为:
【权利要求】
1.一种基于环网方向保护协调配合性能最优的最小断点集选取方法，其特征在于，包括通过定义环网各级方向保护整体协调配合性能的测度指标，对具有多组同基解的最小断点集选取方案的优劣进行量化评价；进而将环网各级方向保护协调配合性能引入最小断点集求解的最优化模型，建立最优化模型的目标函数和约束条件。
2.根据权利要求1所述基于环网方向保护协调配合性能最优的最小断点集选取方法，其特征在于，对于环网中同段之间互相配合的各级方向保护，评价其整体协调配合性能的测度指标定义为:
3.根据权利要求1所述的基于环网方向保护协调配合性能最优的最小断点集选取方法，其特征在于，同基解Bk = W1, d2,…，dm}作为最小断点集选取方案时，测度指标T (Bk)的计算方法如下: (1)以环网方向保护为顶点，以相邻线路方向保护间的整定配合关系为有向边，将同段间互相配合的各级方向保护及其整定配合关系抽象为一个有向图； 针对环网方向保护及其整定配合关系的有向图，形成其邻接矩阵A = (ast)wXw。其中，若保护s是相邻线路保护t的后备保护，则ast取值为1，否则取值为O，w为环网方向保护的数量； (2)在邻接矩阵A= (ast)wXw中，将顶点Vl，V2,…，Vm对应行的非O元素全部置O，即得到将同基解Bk作为最小断点集备选方案时，描述环网方向保护及其整定配合关系的邻接矩阵，记为A’。其中,顶点V1, V2,…，Vm表示最小断点(I1, d2,…，dm处方向保护,顶点Vn^1, Vm+2，…，表示非最小断点处方向保护；
(3)计算L (i, j)，i = m+1, m+2,..., w, j = I, 2，…，m ; 在邻接矩阵A’对应的有向图中，采用采用深度优先搜索方法，搜索由顶点Vi到顶点Vj的最长基本路径，将该最长基本路径的长度赋值给L (i，j)；(4)按式(2)计算L(i), i = m+1, m+2,…，w ; (5)按式(I)计算T(Bk)。
4.根据权利要求1所述的基于环网方向保护协调配合性能最优的最小断点集选取方法，其特征在于，最小断点集求解最优化模型的目标函数和约束条件如下: 最小断点集求解最优化模型的目标函数:
【文档编号】H02J3/00GK103956731SQ201410166110
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年4月23日 优先权日:2014年4月23日
【发明者】杨文辉 申请人:三峡大学