基于潮流暂态分量预测的电网广域继电保护方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于潮流暂态分量预测的电网广域继电保护方法。本发明方法首先利用电网现有广域测量系统同步测量电网各变电站的电压、电流相量，获取电网同步数据；若电网发生单一线路故障跳闸，广域后备保护系统计算电网各条线路电流之间的关联矩阵，计算电网各条线路电流与节点注入电流之间的关联矩阵，计算单一线路两端断路器跳开后电网其他线路的暂态电流变化量，然后利用计算得到的线路暂态电流变化量与广域测量系统测量到线路暂态电流变化量构成继电保护判据。本发明方法计算时间短，保护动作速度快，可在线路过负荷后备保护误动作之前将线路可靠闭锁，可将其他故障线路快速跳闸隔离，提高电网运行安全稳定性。
【专利说明】 基于潮流暂态分量预测的电网广域继电保护方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力系统继电保护【技术领域】，具体地说是涉及一种基于潮流暂态分量预测的电网广域继电保护方法。
【背景技术】
[0002]继电保护的任务是反映被保护元件的故障和不正常运行状态，按照功能可分为主保护与后备保护。其中主保护只担负着快速切除被保护元件故障的任务，基本不受系统运行方式的影响。随着光纤通道的应用，基于双端电气量的高压、超高压系统主保护技术已日臻成熟。而后备保护还担负着做相邻电气元件远后备保护的任务，由于存在着变电站直流电源失效的可能，这一责任是不能取消。现有电网后备保护仅反应保护安装处的信息，受电网拓扑连接关系与运行方式的影响。为保证其可靠性，不得不按照最严酷的情况进行配置与整定；为保证其选择性，不得不牺牲后备保护的快速性与灵敏性。同时由于电网结构日趋复杂，就导致如下安全隐患:
[0003]I)后备保护配合关系复杂，动作时间长。严重时有可能不满足电力系统稳定性所要求的极限切除时间，进而成为大电网安全隐患。
[0004]2)后备保护配置与整定的难度大，且不能跟踪电力系统运行方式的变化，甚至可能出现保护失配或灵敏度不足的情况。
[0005]3)后备保护不能区分内部故障与故障切除后引起的潮流转移，这有可能导致重负荷情况下的后备保护连锁跳闸。
[0006]在大停电事故中，就出现了尽管电力系统后备保护按照设计原则正确动作，但是客观上却加快了系统崩溃的现象。因此，考虑电网全局信息的后备保护系统研究迫在眉睫。
[0007]近年来，广域同步测量系统(WAMS)的出现为在后备保护中引入系统信息提供了可能。WAMS —是可以同步获取全网内的电气相量，实现了电力系统动态过程的监测；二是将量测量的更新速度由几秒缩减到几十毫秒，为实现电力系统动态过程控制创造了条件，使得从电网整体最优的角度进行后备保护的设计成为可能。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种基于潮流暂态分量预测的电网广域继电保护方法。本发明方法在电网发生单一线路故障跳闸后电网拓扑结构发生变化时，无需重新计算电网支路导纳矩阵、电网节点关联矩阵，直接利用线路故障前电网参数计算单一线路两端断路器跳开后电网其他线路的暂态电流变化量，计算时间短，保护动作速度快，快于现有基于本地量决策的线路后备保护算法。本发明方法算法模型中考虑了单一线路跳闸前后机组出力和负荷变化对电网其他线路暂态电流变化量的影响，可在线路过负荷后备保护误动作之前将线路可靠闭锁，可将其他故障线路快速跳闸隔离，提高电网运行安全稳定性。
[0009]本发明解决其技术问题的所采用的技术方案是:[0010]基于潮流暂态分量预测的电网广域继电保护方法，它包括如下依序步骤:
[0011](I)广域后备保护系统利用电网现有广域测量系统同步测量电网各变电站电压、电流相量，实时获取电网同步数据，若线路i两端断路器跳开后，进入步骤(2);其中，i为线路编号；n为电网变电站总数；
[0012](2)广域后备保护系统计算电网各条线路电流之间的关联矩阵ζ = YAt(AYAt)-1A ；其中，Y为电网支路导纳矩阵；Α为电网节点关联矩阵；
[0013](3)广域后备保护系统计算电网各条线路电流与节点注入电流之间的关联矩阵λ = YAt(AYAt);其中，Y为电网支路导纳矩阵；Α为电网节点关联矩阵；
[0014](4)广域后备保护系统计算线路i两端断路器跳开后线路k的暂态电流变化量Δ/,.[0015]AIi = ζΜ-- + (JLt + )(/' - /)
[0016]其中，Cki为关联矩阵ζ的第k行第i列元素；/;为线路i两端断路器跳开前，
广域测量系统测量到线路i的电流；/ = R I2 Ii I /? , SnX I维矩阵， /p i2、K、…、K-2^ L.、人分别为线路i两端断路器跳开前，编号为第1、2、3、…、n-2、n-l、
η变电站的注入电流；λ,为关联矩阵λ的第k行；/'=R /: /:./:: /:, /J为
nXl维矩阵，八/:> /:、…、/；:> /:,>龙分别为线路i两端断路器跳开后，编号为第1、2、3、…、n-2、n-l、n变电站的注入电流；λ i为关联矩阵λ的第i行；η为电网变电站总数；
[0017](5)若|从|<1.4^-4|成立，则广域后备保护系统判断线路k正常，向线路k两端断
路器发出闭锁信号；若|&*|>1.5|七4|成立，则广域后备保护系统判断线路k发生故障，发出动作跳闸信号，跳开线路k两端断路器；其中，/丨为线路i两端断路器跳开后，广域测量系统
测量到线路k流过的电流；Ik为线路i两端断路器未跳开前，广域测量系统测量到线路k流过的电流。
[0018]本技术方案与【背景技术】相比，它具有如下优点:
[0019]本发明方法首先利用电网现有广域测量系统同步测量电网各变电站的电压、电流，获取电网同步数据；若电网发生单一线路故障跳闸，广域后备保护系统计算电网各条线路电流之间的关联矩阵，计算电网各条线路电流与节点注入电流之间的关联矩阵，计算单一线路两端断路器跳开后电网其他线路的暂态电流变化量，然后利用计算得到的线路暂态电流变化量与广域测量系统测量到线路暂态电流变化量构成继电保护判据。本发明方法在电网发生单一线路故障跳闸后电网拓扑结构发生变化时，无需重新计算电网支路导纳矩阵、电网节点关联矩阵，直接利用线路故障前电网参数计算单一线路两端断路器跳开后电网其他线路的暂态电流变化量，计算时间短，保护动作速度快，快于现有基于本地量决策的线路后备保护算法。本发明方法算法模型中考虑了单一线路跳闸前后机组出力和负荷变化对电网其他线路暂态电流变化量的影响，可在线路过负荷后备保护误动作之前将线路可靠闭锁，可将其他故障线路快速跳闸隔离，提高电网运行安全稳定性。【专利附图】
【附图说明】
[0020]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0021]图1为应用本发明的基于潮流暂态分量预测的电网广域继电保护方法流程图。【具体实施方式】
[0022]图1为应用本发明的基于潮流暂态分量预测的电网广域继电保护方法流程图。本实施例中，广域后备保护系统利用电网现有广域测量系统同步测量电网各变电站的电压、电流相量，获取电网同步数据。
[0023]广域后备保护系统计算电网各条线路电流之间的关联矩阵ζ =YAt (AYAt)-1A中，Y为电网支路导纳矩阵；Α为电网节点关联矩阵；i为线路编号；n为电网变电站总数。
[0024]广域后备保护系统计算电网各条线路电流与节点注入电流之间的关联矩阵λ =YAt (AYAt) '
[0025]若线路i两端断路器跳开后，广域后备保护系统计算线路i两端断路器跳开后线路k的暂态电流变化a 'I
【权利要求】
1.基于潮流暂态分量预测的电网广域继电保护方法，其特征在于:包括如下依序步骤: (1)广域后备保护系统利用电网现有广域测量系统同步测量电网各变电站电压、电流相量，实时获取电网同步数据，若线路i两端断路器跳开后，进入步骤(2);其中，i为线路编号；η为电网变电站总数； (2)广域后备保护系统计算电网各条线路电流之间的关联矩阵ζ=YAt(AYAt)-1A;其中，Y为电网支路导纳矩阵；Α为电网节点关联矩阵； (3)广域后备保护系统计算电网各条线路电流与节点注入电流之间的关联矩阵λ=YAt(AYAt);其中，Y为电网支路导纳矩阵；Α为电网节点关联矩阵； (4)广域后备保护系统计算线路i两端断路器跳开后线路k的暂态电流变化量AJt: 4=ζΛ + (Α + ζΑ'Ρ-? 其中，^ki为关联矩阵^的第k行第i列元素；为线路i两端断路器跳开前，广域测量系统测量到线路i的电流；/ = R /:13.//I为nXl维矩阵，.1、/:> /,、…、1、L1' /?分别为线路i两端断路器跳开前，编号为第1、2、3、…、n-2、n-l、η变电站的注入电流；Xk为关联矩阵λ的第k行；/' = [/; /:1:...1l1 P1 /,I为nX I维矩阵，A'、/;、P1、…、之2、P 分别为线路i两端断路器跳开后，编号为第1、2、.3、…、n-2、n-l、n变电站的注入电流；λ i为关联矩阵λ的第i行；η为电网变电站总数；(5)若|Δ/*|<1.ψ:-/t|成立，则广域后备保护系统判断线路k正常，向线路k两端断路器发出闭锁信号；若|从；.|>1.5片4|成立，则广域后备保护系统判断线路k发生故障，发出动作跳闸信号，跳开线路k两端断路器；其中，Vk为线路i两端断路器跳开后，广域测量系统测量到线路k流过的电流；之为线路i两端断路器未跳开前，广域测量系统测量到线路k流过的电流。
【文档编号】H02H7/28GK104037744SQ201410325735
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年7月9日 优先权日:2014年7月9日
【发明者】曾惠敏 申请人:国家电网公司, 国网福建省电力有限公司, 国网福建省电力有限公司检修分公司