一种适应潮流大范围转移的距离III段保护动作特性自适应调节方法与流程

本发明属于高压输电线路继电保护，涉及一种适应潮流大范围转移的距离iii段保护动作特性自适应调节方法。

背景技术：

1、随着电力系统规模不断扩大，系统间不同元件的关联愈加紧密，与此同时也使得电力系统的运行状况复杂程度增加，某些局部的细微扰动可能会带来一系列的连锁反应，甚至造成大停电事故，亟需完善电力系统的安全防线建设。而我国电力系统的安全防线是基于传统电力系统特性构建的，显然无法满足当前新型电力系统的运行要求，亟待提升电网控制保护技术，以重构安全防御体系。

2、距离保护作为电力系统安全防线的重要一环，目前在电网中得到了广泛应用。但其仍长期存在有待解决的重大技术缺陷，即一旦重载线路被切除，相邻线路因承接了所转移的潮流而纵续出现过载，在线路达到热稳定极限前，以距离保护iii段为代表的远后备保护极有可能先于过负荷保护动作，即发生因线路潮流转移而过载引起的误动作。为应对该问题，目前的应对措施是在判别潮流转移后将距离iii段保护进行闭锁，而这一行为会导致保护装置完全失去作用，系统的运行安全性急剧下降。

3、针对上述问题，亟需提出新的距离iii段动作特性自适应调节方法，在不需要引入新的软硬件资源的情况下，确保保护在潮流转移期间不误动，并提升其对带过渡电阻故障的响应能力。

技术实现思路

1、本发明针对大范围潮流转移引起的距离iii段保护误动导致电网恶性连锁跳闸的问题，本发明提出了一种适应潮流大范围转移的距离iii段保护动作特性自适应调节方法，极大的提高了电力系统安全防线的动作性能。本发明的具体方案如下：

2、一种适应潮流大范围转移的距离iii段保护动作特性自适应调节方法，包括以下步骤：

3、步骤1、设区域电力系统共计有n条支路，m个节点，实时同步采集区域电力系统中每条线路的电压及电流信息数据，形成节点导纳矩阵，当系统中有故障线路被切除后，通过对该网络的节点电压、支路电流进行计算，求解出潮流入侵元素τ，并且电力系统调度控制中心将潮流入侵元素τ通过wams下发至线路的保护装置；

4、步骤2、线路保护装置获取潮流入侵元素信息τkb后，计算潮流转移后支路k的电流值理论值ik,e；

5、步骤3、通过故障后的电流和电压以及潮流转移识别判据判断是否发生了潮流转移，若判定发生了潮流转移，则转到下一步，否则判断没有发生潮流转移，保护装置不做任何处理；

6、步骤4、线路保护装置对故障阻抗、整定阻抗进行计算并分解，判断是否满足方向圆特性保护判据，满足则利用线路保护自适应动作特性调整方法对距离iii段动作特性进行重新整定，否则不动作。

7、进一步的，步骤1中潮流入侵元素τ的形成方法，具体包括以下步骤：

8、步骤1.1、电力系统调度控制中心通过wams搜集各线路故障前电压、电流及断路器开合状态，形成支路电流采样数集数据i'＝[i′1,i'2,i'3…i'n]，支路电压采样数据集u'＝[u′1,u'2,u′3…u'm]，u’和i’的下角标为支路编号；

9、计算各支路的导纳形成电网节点导纳矩阵yn：

10、

11、其中，i和j为支路的两端节点，yij为支路的导纳，δu′ij为支路两端节点i、j电压差，i′ij为支路上的电流；

12、通过上述搜集的数据形成该区域电力系统的节点导纳矩阵yn：

13、

14、则其中对于节点导纳矩阵中的元素yij有：

15、

16、步骤1.2、计算节点电压，根据断路器开合状态对支路开断进行监测，当支路b被切除后，设切除前支路b的电流大小为i′b，对除支路b以外其他支路两端电压进行计算，假设任意支路为k，k＝1,2,3…b-1,b+1...n；两端的节点分别为l和m，计算节点l和节点m的节点电压：

17、

18、vm为节点m电压，vl为节点l电压，δ为节点导纳矩阵yn的行列式，δnm为节点导纳矩阵yn第n行第m列的代数余子式，δnl为节点导纳矩阵第yn第n行第l列的代数余子式；

19、其中行列式δ＝|yn|，代数余子式δnl如下，δnm公式同理；

20、

21、步骤1.3、计算任意支路k的潮流转移前电流：

22、

23、其中ykb为支路k与支路b的互导纳，ik,t为发生故障前支路k电流理论值；

24、步骤1.4、求解潮流入侵元素τkb：

25、

26、进一步的，步骤2具体包括以下步骤：

27、步骤2.1、计算潮流转移后支路k的电流值理论值ik,e；

28、ik,e＝-τkbi′b+i′k

29、i'k为支路k发生潮流转移前的电流值，ik,e为支路k发生潮流转移后的电流的理论值；

30、步骤2.2、线路保护通过测量故障后的线路电流ik，计算并判断是否满足以下判据公式：

31、|ik,e-ik|＜εik,e

32、其中，ik为支路k发生潮流转移后的电流实测值，ε为预设的考虑了暂态过渡的阈值，取值范围为0.7～0.9；

33、若满足上述判据公式，则判定发生了潮流转移，否则判定没有发生潮流转移。

34、进一步的，步骤3中判断是否满足方向圆特性保护判据的方法具体步骤如下：

35、步骤3.1a、计算发生负荷转移时的故障阻抗zp：

36、

37、其中，uk为支路k故障后两端电压差；

38、分解故障阻抗zp与整定阻抗zset：

39、rp＝|zp|cosθp，xp＝|zp|sinθp，

40、rset＝|zset|cosθset，xset＝|zset|sinθset

41、其中rp为故障阻抗zp的电阻分量，xp为故障阻抗zp在的电抗分量，θp为故障阻抗角；rset整定阻抗zset的电阻分量，xset为整定阻抗zset的电抗分量，θset为整定阻抗角；|zp|为故障阻抗zp的模值，|zset|整定阻抗zset的模值；

42、步骤3.2a、将阻抗zp与方向圆特性距离iii段保护判据进行比较，判断zp是否落入距离iii段保护范围；

43、

44、若满足上式判断满足方向圆特性保护判据，否则判断不满足。

45、进一步的，步骤3中的线路保护自适应动作特性调整方法，具体内容如下：

46、步骤3.1b、计算方向圆与阻抗复平面r轴交点；设方向圆与r轴交点为zr(r0，0)，将r＝r0、x＝0带入下式：

47、

48、可解得：

49、

50、步骤3.2b、当rp-0.85zpsin arg zsetrp≥r0时，距离iii段动作特性按以下公式重新整定：

51、

52、当rp-0.85zpsinargzset<r0时，距离iii段动作特性按以下公式重新整定：

53、

54、式中,r为测量阻抗zm的电阻分量，x为测量阻抗zm的电抗分量。

55、本发明采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：

56、本发明针对线路故障被切除后所引起的电网内潮流大范围转移而引发距离iii段保护误动问题，提出一种适应潮流大范围转移的距离iii段保护动作特性自适应调节方法。本发明通过计算待求线路的节点电压与支路电流形成潮流入侵元素，判断潮流是否发生转移，再调用方向圆特性保护判据与后备保护自适应动作特性调整判据，可在确保保护动作可靠性的前提下，对系统中受潮流转移影响的线路距离iii段保护动作特性进行重新整定，避免距离iii段保护误动作引起恶性连锁跳闸。本发明所提方法响应速度快，能够大幅提高保护应对潮流转移引发误动的自适应能力，还具有较好的潮流转移期间识别故障的能力，显著提升了电力系统保护的安全性。

57、下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。