一种配电网线路保护方法、系统和设备与流程

本发明涉及配电网，尤其涉及一种配电网线路保护方法、系统和设备。

背景技术：

1、分布式电源（distributed generation, dg）大量接入配电网，使得传统单电源辐射状网络变为多电源供电的复杂网络，其网络结构、运行方式、短路电流特征均发生改变，可能对配电网故障电流产生外汲或助增作用，进而对常规阶段式线路保护的选择性和灵敏性产生影响。同时，由于dg类型、控制策略和并网容量的不确定性，及其间歇性运行特性，其对配电网故障的响应特性不同，更是给保护整定增加了难度，保护配合愈加困难。随着dg渗透率不断提高，为保障系统运行可靠性，必须保障dg的低电压穿越能力，这就要求保护能在dg退出运行前迅速动作，对保护速动性提出新的挑战。

2、因此，目前针对有源配电网保护，有基于本地信息的保护和基于通信的保护两大类。基于本地信息的保护主要在电流保护的基础上加装方向元件、智能电子设备以及自适应修改定值，易于实现，但 dg 接入后配电网的运行方式多变，各分段之间的保护延时及整定配合仍存在困难。相比本地信息保护的局限性，基于通信的保护在有源配电网中具有更广泛的应用前景。将基于相邻信息的纵联保护应用于配电网，可解决配电网保护的部分问题，但多受限于配电网分支数量多、运行方式灵活多变、dg控制策略、数据同步等问题，可靠性和适用性还有待进一步提高。另外还有基于广域、区域或局部信息的各种保护原理，如构建广域保护系统，将多点多类型信息纳入保护系统，快速进行故障定位；进行智能电子装置关联域搜索，在关联域内再采用电流差动保护原理实现故障隔离；直接根据断路器配置情况划分保护区域，再结合本地保护信息实现区域保护；首先定义不同类型节点，在母线节点和三分支及以上节点间利用故障电流正序分量完成故障一次定位，之后利用锁定区域内电流突变量完成二次精确定位；通过对等通信网络获取本地关联区域的测控及拓扑信息进行自主决策。以上保护存在运算规模较大、不适应网络拓扑结构变化的缺陷，有源配电网保护问题仍待解决。

技术实现思路

1、本发明提供了一种配电网线路保护方法、系统和设备，解决了现有的保护系统存在运算规模较大、不适应网络拓扑结构的缺陷，有源配电网保护问题仍待解决的技术问题。

2、本发明第一方面提供的一种配电网线路保护方法，包括：

3、响应接收到的配电网线路保护请求，获取所述配电网线路保护请求对应的配电网线路的拓扑结构；

4、采用所述拓扑结构对应的各个线路节点和各所述线路节点对应的连接关系，构建保护域静态拓扑矩阵；

5、按照预设故障选线判据对所述配电网线路进行故障判断，根据判断结果确定故障线路；

6、按照所述故障线路的故障线路节点对所述保护域静态拓扑矩阵进行降阶，生成保护应用拓扑矩阵；

7、提取所述故障线路节点对应的节点信息，构建故障信息矩阵，并采用所述故障信息矩阵和所述保护应用拓扑矩阵构建故障定位矩阵；

8、按照所述故障定位矩阵对应的故障位置生成对应的跳闸命令，执行所述跳闸命令对应的跳闸操作。

9、可选地，所述响应接收到的配电网线路保护请求，获取所述配电网线路保护请求对应的配电网线路的拓扑结构的步骤，包括：

10、响应接收到的配电网线路保护请求，按照所述配电网线路保护请求提取数据库中对应的配电网线路；

11、将所述配电网线路对应的设备确定为线路节点；

12、采用预设的路径依次搜索法，按照所述配电网线路的连接关系将各所述线路节点进行连接，构建拓扑结构。

13、可选地，所述采用所述拓扑结构对应的各个线路节点和各所述线路节点对应的连接关系，构建保护域静态拓扑矩阵的步骤，包括：

14、按照各个线路间隔所处的线路开关对所述拓扑结构的各个线路节点进行排序，生成多个线路节点编号；

15、根据所述拓扑结构对应的线路节点数确定拓扑矩阵阶数；

16、将所述拓扑结构对应的第m个线路节点编号对应的线路节点和剩余线路节点的连接关系设为拓扑矩阵对应的第m行矩阵元素；其中，所述m为正整数；

17、当预设的线路节点编号与所述第m个线路节点编号分别对应的线路节点连接，且所述预设的线路节点编号大于或等于所述第m个线路节点编号时，则将所述预设的线路节点编号在第m行矩阵对应的矩阵元素设定为第一阈值元素；

18、当所述预设的线路节点编号与所述第m个线路节点编号分别对应的线路节点连接，且所述预设的线路节点编号小于所述第m个线路节点编号或所述预设的线路节点编号与所述第m个线路节点编号分别对应的线路节点不连接时，则将所述预设的线路节点编号在所述第m行矩阵对应的矩阵元素设定为第二阈值元素；

19、将所述拓扑结构的剩余线路节点中的一个线路节点设为新的第m个线路节点，跳转执行所述将所述拓扑结构对应的第m个线路节点编号对应的线路节点和剩余线路节点的连接关系设为拓扑矩阵对应的第m行矩阵元素；其中，所述m为正整数的步骤；

20、采用多个所述第一阈值元素和多个所述第二阈值元素，构建保护域静态拓扑矩阵。

21、可选地，所述按照预设故障选线判据对所述配电网线路进行故障判断，根据判断结果确定故障线路的步骤，包括：

22、按照预设故障选线判据判断所述配电网线路是否为故障线路；

23、若所述配电网线路对应的线路出口电流值大于整定值，且所述线路出口的电流流向为预设正方向，则将所述配电网线路对应的线路确定为故障线路；

24、若所述线路出口电流值大于所述整定值，且所述线路出口的电流流向为预设负方向或所述线路出口电流值小于所述整定值，则将所述配电网线路对应的线路确定为非故障线路。

25、可选地，所述按照所述故障线路的故障线路节点对所述保护域静态拓扑矩阵进行降阶，生成保护应用拓扑矩阵的步骤，包括：

26、提取所述故障线路对应的故障线路节点和所述故障线路节点的下游区域对应的下游线路节点；

27、保留所述故障线路节点和所述下游线路节点在所述保护域静态拓扑矩阵中对应的矩阵行列，并去除所述保护域静态拓扑矩阵中的剩余矩阵行列，生成保护应用拓扑矩阵。

28、可选地，所述提取所述故障线路节点对应的节点信息，构建故障信息矩阵，并采用所述故障信息矩阵和所述保护应用拓扑矩阵构建故障定位矩阵的步骤，包括：

29、提取所述故障线路节点对应的节点编号和线路节点故障信息，生成故障信息矩阵；

30、计算所述故障信息矩阵和所述保护应用拓扑矩阵之间的矩阵乘值，生成故障定位矩阵。

31、可选地，所述按照所述故障定位矩阵对应的故障位置生成对应的跳闸命令，执行所述跳闸命令对应的跳闸操作的步骤，包括：

32、判断所述故障定位矩阵中是否仅有一个所述第一阈值元素；

33、若是，则确定所述第一阈值元素对应的线路节点的下游区域发生故障，并将所述第一阈值元素对应的线路节点的下游区域确定为故障位置；

34、若否，则确定最后一个所述第一阈值元素对应的线路节点的下游区域发生故障，并将最后一个所述第一阈值元素对应的线路节点的下游区域确定为故障位置；

35、根据所述故障位置确定所述故障位置对应的断路器，生成跳闸命令；

36、根据所述跳闸命令对所述断路器执行跳闸操作。

37、可选地，还包括：

38、当检测到所述配电网线路中的联络开关处于断开状态时，则提取所述联络开关对应的开关线路节点和所述开关线路节点的下游区域对应的开关下游线路节点；

39、将所述开关线路节点和所述开关下游线路节点在所述保护域静态拓扑矩阵中对应的矩阵行列去除，生成保护域实时拓扑矩阵。

40、本发明第二方面提供的一种配电网线路保护系统，包括：

41、拓扑结构模块，用于响应接收到的配电网线路保护请求，获取所述配电网线路保护请求对应的配电网线路的拓扑结构；

42、保护域静态拓扑矩阵模块，用于采用所述拓扑结构对应的各个线路节点和各所述线路节点对应的连接关系，构建保护域静态拓扑矩阵；

43、故障线路模块，用于按照预设故障选线判据对所述配电网线路进行故障判断，根据判断结果确定故障线路；

44、保护应用拓扑矩阵模块，用于按照所述故障线路的故障线路节点对所述保护域静态拓扑矩阵进行降阶，生成保护应用拓扑矩阵；

45、故障定位矩阵模块，用于提取所述故障线路节点对应的节点信息，构建故障信息矩阵，并采用所述故障信息矩阵和所述保护应用拓扑矩阵构建故障定位矩阵；

46、跳闸操作模块，用于按照所述故障定位矩阵对应的故障位置生成对应的跳闸命令，执行所述跳闸命令对应的跳闸操作。

47、本发明第三方面提供的一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器中储存有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如上述任一项所述的配电网线路保护方法的步骤。

48、从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

49、本发明通过响应接收到的配电网线路保护请求，获取配电网线路保护请求对应的配电网线路的拓扑结构；采用拓扑结构对应的各个线路节点和各线路节点对应的连接关系，构建保护域静态拓扑矩阵；按照预设故障选线判据对配电网线路进行故障判断，根据判断结果确定故障线路；按照故障线路的故障线路节点对保护域静态拓扑矩阵进行降阶，生成保护应用拓扑矩阵；提取故障线路节点对应的节点信息，构建故障信息矩阵，并采用故障信息矩阵和保护应用拓扑矩阵构建故障定位矩阵；按照故障定位矩阵对应的故障位置生成对应的跳闸命令，执行跳闸命令对应的跳闸操作。解决了现有的保护系统存在运算规模较大、不适应网络拓扑结构的缺陷，有源配电网保护问题仍待解决的技术问题。

50、本发明通过将保护域内开关设备之间上下级连接静态拓扑，矩阵稀疏，网络拓扑动态更新容易；集中比较各出线故障特征将故障范围大大缩小，网络拓扑矩阵降阶形成保护应用拓扑，分析计算快速可靠；保护集中决策，无需上下级配合，保护速动性和选择性兼顾；利用信息冗余提升容错能力，满足可靠性要求；故障有效信息提取考虑dg的影响，因此保护在系统运行方式、dg类型、控制策略、dg接入容量和接入位置变化时依然有效；利用已开发保护成套装置进行基于rtplus平台的试验，试验结果表明变电站出线和站外线路中不同位置发生不同类型故障时保护出口时间均小于60ms，目标终端能接收到保护装置下发跳闸命令，并控制相应断路器跳闸，快速准确隔离故障。