基于電流保護融信因子的站域保護系統(tǒng)及其保護方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了電力系統(tǒng)繼電保護【技術(shù)領(lǐng)域】中的一種基于電流保護融信因子的站域保護系統(tǒng)及其保護方法。保護系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊、自適應(yīng)整定模塊、支撐度計算模塊、融信度期望模塊、保護融信度模塊和故障識別模塊；保護方法包括：采集各保護處的電壓、各保護處的電流、線路阻抗以及各保護的實際狀態(tài)；計算各元件的保護整定值；計算各保護對元件的支撐度；計算保護融信度期望函數(shù)值；計算保護融信度函數(shù)值；計算融信因子，再根據(jù)融信因子識別故障元件。本發(fā)明可在信息非同步情況下快速、準確的識別故障元件，即使在信息缺失及錯誤的情況下仍有良好的適應(yīng)性及容錯能力。
【專利說明】基于電流保護融信因子的站域保護系統(tǒng)及其保護方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)繼電保護【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于電流保護融信因子的站域保護系統(tǒng)及其保護方法。
【背景技術(shù)】
[0002]變電站傳統(tǒng)保護僅能獲取本地單間隔或局部信息，這種先天性的不足導致保護已無法同時兼顧選擇性、快速性和靈敏性，且愈加不能滿足復(fù)雜電網(wǎng)對保護提出的更高要求。同時，隨著計算機、通信技術(shù)的不斷發(fā)展，獲取全站信息實現(xiàn)站域保護已成為可能，其對保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行具有重要意義。
[0003]目前，利用多信息構(gòu)成的站域保護算法主要有以下三種:1)基于差動原理的站域保護算法，這類算法主要是利用站域范圍內(nèi)電氣量信息構(gòu)成面向變電站的電流差動保護；2)基于方向比較原理的站域保護算法，這類算法利用站內(nèi)各元件方向信息構(gòu)造站域方向信息矩陣，按照設(shè)定的邏輯關(guān)系，判斷故障位置；3)基于多Agent的站域保護算法，這類算法將多Agent技術(shù)應(yīng)用于站域保護，能夠為變電站提供快速、可靠的后備保護和斷路器失靈保護。
[0004]隨著測量系統(tǒng)的完善及數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的發(fā)展，站域保護獲取數(shù)據(jù)的可靠性在一定程度上得到了保證，但仍有可能出現(xiàn)信息缺失或錯誤的情況。另一方面，現(xiàn)有的站域保護原理在信息正確或單一信息缺失情況下可以準確快速定位故障，但對信息的容錯性能有限，因此迫切需要研究具有一定容錯能力的站域保護。本發(fā)明提出一種基于電流保護融信因子的站域保護系統(tǒng)及其保護方法。首先，在線更新站內(nèi)各元件自適應(yīng)電流保護的整定值，并根據(jù)保護對元件的有效保護范圍推導保護對元件故障識別的支撐度，然后將其作為保護動作的權(quán)重，構(gòu)建站域電流保護融信度函數(shù)及融信度期望函數(shù)，最后利用二者比值即融信因子的最大值識別故障元件。實際變電站驗證結(jié)果表明，該算法不受系統(tǒng)運行方式的影響，且無需模擬量信息的交互，可在信息非同步情況下快速、準確的識別故障元件，即使在信息缺失及錯誤的情況下仍有良好的適應(yīng)性及容錯能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于，提供一種基于電流保護融信因子的站域保護系統(tǒng)及其保護方法，用于解決現(xiàn)有站域保護原理對信息的容錯性能有限的問題。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的技術(shù)方案是，一種基于電流保護融信因子的站域保護系統(tǒng)，其特征是所述保護系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊、自適應(yīng)整定模塊、支撐度計算模塊、融信度期望模塊、保護融信度模塊和故障識別模塊；
[0007]其中，數(shù)據(jù)采集模塊與自適應(yīng)整定模塊和保護融信度模塊相連，自適應(yīng)整定模塊與支撐度計算模塊相連，支撐度計算模塊分別與融信度期望模塊和保護融信度模塊相連，融信度期望模塊和保護融信度模塊分別與故障識別模塊相連；
[0008]所述數(shù)據(jù)采集模塊用于采集站域中各保護處的電壓、各保護處的電流、線路阻抗以及各保護的實際狀態(tài)，并將各保護處的電壓、各保護處的電流和線路阻抗發(fā)送至自適應(yīng)整定模塊，將各保護的實際狀態(tài)發(fā)送至保護融信度模塊；
[0009]所述各保護的實際狀態(tài)包括變壓器保護I段實際狀態(tài)、變壓器保護II段實際狀態(tài)和變壓器保護III段實際狀態(tài)、線路保護I段實際狀態(tài)、線路保護II段實際狀態(tài)和線路保護III段實際狀態(tài)；
[0010]所述實際狀態(tài)包括動作狀態(tài)、不動作狀態(tài)和缺失狀態(tài)；
[0011]所述自適應(yīng)整定模塊用于計算各元件的保護整定值，包括變壓器保護I段整定值、變壓器保護II段整定值和變壓器保護III段整定值、線路保護I段整定值、線路保護II段整定值和線路保護III段整定值，并將各元件的保護整定值發(fā)送至支撐度計算模塊；
[0012]所述支撐度計算模塊用于根據(jù)各元件保護的整定值，計算各保護對元件的支撐度，包括變壓器保護I段支撐度、變壓器保護II段支撐度、變壓器保護III段支撐度、線路保護I段支撐度、線路保護II段支撐度和線路保護III段支撐度，并將各保護對元件的支撐度發(fā)送至融信度期望模塊和保護融信度模塊；
[0013]所述融信度期望模塊用于計算保護融信度期望函數(shù)值，包括變壓器的保護融信度期望函數(shù)值和線路的保護融信度期望函數(shù)值，再將保護融信度期望函數(shù)值發(fā)送至故障識別模塊；
[0014]所述保護融信度模塊用于計算保護融信度函數(shù)值，包括變壓器的保護融信度函數(shù)值和線路的保護融信度函數(shù)值，再將保護融信度函數(shù)值發(fā)送至故障識別模塊；
[0015]所述故障識別模塊用于根據(jù)變壓器的保護融信度期望函數(shù)值、線路的保護融信度期望函數(shù)值、變壓器的保護融信度函數(shù)值和線路的保護融信度函數(shù)值，計算融信因子，包括變壓器的融信因子和線路的融信因子，再根據(jù)融信因子識別故障元件。
[0016]一種基于電流保護融信因子的站域保護方法，其特征是所述保護方法包括:
[0017]步驟1:采集各保護處的電壓、各保護處的電流、線路阻抗以及各保護的實際狀態(tài)；
[0018]所述各保護的實際狀態(tài)包括變壓器保護I段實際狀態(tài)、變壓器保護II段實際狀態(tài)和變壓器保護III段實際狀態(tài)、線路保護I段實際狀態(tài)、線路保護II段實際狀態(tài)和線路保護III段實際狀態(tài)；
[0019]所述實際狀態(tài)包括動作狀態(tài)、不動作狀態(tài)和缺失狀態(tài)；
[0020]步驟2:計算各元件的保護整定值，包括變壓器保護I段整定值、變壓器保護II段整定值和變壓器保護III段整定值、線路保護I段整定值、線路保護II段整定值和線路保護III段整定值；
[0021]步驟3:計算各保護對元件的支撐度，包括變壓器保護I段支撐度、變壓器保護II段支撐度、變壓器保護III段支撐度、線路保護I段支撐度、線路保護II段支撐度和線路保護III段支撐度；
[0022]步驟4:計算保護融信度期望函數(shù)值，包括變壓器的保護融信度期望函數(shù)值和線路的保護融信度期望函數(shù)值；
[0023]步驟5:計算保護融信度函數(shù)值，包括變壓器的保護融信度函數(shù)值和線路的保護融信度函數(shù)值；
[0024]步驟6:計算融信因子，包括變壓器的融信因子和線路的融信因子，再根據(jù)融信因子識別故障元件。
[0025]所述計算各元件的保護整定值具體為:
[0026]采用公式
【權(quán)利要求】
1.一種基于電流保護融信因子的站域保護系統(tǒng)，其特征是所述保護系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊、自適應(yīng)整定模塊、支撐度計算模塊、融信度期望模塊、保護融信度模塊和故障識別模塊； 其中，數(shù)據(jù)采集模塊與自適應(yīng)整定模塊和保護融信度模塊相連，自適應(yīng)整定模塊與支撐度計算模塊相連，支撐度計算模塊分別與融信度期望模塊和保護融信度模塊相連，融信度期望模塊和保護融信度模塊分別與故障識別模塊相連； 所述數(shù)據(jù)采集模塊用于采集站域中各保護處的電壓、各保護處的電流、線路阻抗以及各保護的實際狀態(tài)，并將各保護處的電壓、各保護處的電流和線路阻抗發(fā)送至自適應(yīng)整定模塊，將各保護的實際狀態(tài)發(fā)送至保護融信度模塊； 所述各保護的實際狀態(tài)包括變壓器保護I段實際狀態(tài)、變壓器保護II段實際狀態(tài)和變壓器保護III段實際狀態(tài)、線路保護I段實際狀態(tài)、線路保護II段實際狀態(tài)和線路保護III段實際狀態(tài)； 所述實際狀態(tài)包括動作狀態(tài)、不動作狀態(tài)和缺失狀態(tài)； 所述自適應(yīng)整定模塊用于計算各元件的保護整定值，包括變壓器保護I段整定值、變壓器保護II段整定值和變壓器保護III段整定值、線路保護I段整定值、線路保護II段整定值和線路保護III段整定值，并將各元件的保護整定值發(fā)送至支撐度計算模塊； 所述支撐度計算模塊用于根據(jù)各元件保護的整定值，計算各保護對元件的支撐度，包括變壓器保護I段支撐度、變壓器保護II段支撐度、變壓器保護III段支撐度、線路保護I段支撐度、線路保護II段支 撐度和線路保護III段支撐度，并將各保護對元件的支撐度發(fā)送至融信度期望模塊和保護融信度模塊； 所述融信度期望模塊用于計算保護融信度期望函數(shù)值，包括變壓器的保護融信度期望函數(shù)值和線路的保護融信度期望函數(shù)值，再將保護融信度期望函數(shù)值發(fā)送至故障識別模塊； 所述保護融信度模塊用于計算保護融信度函數(shù)值，包括變壓器的保護融信度函數(shù)值和線路的保護融信度函數(shù)值，再將保護融信度函數(shù)值發(fā)送至故障識別模塊； 所述故障識別模塊用于根據(jù)變壓器的保護融信度期望函數(shù)值、線路的保護融信度期望函數(shù)值、變壓器的保護融信度函數(shù)值和線路的保護融信度函數(shù)值，計算融信因子，包括變壓器的融信因子和線路的融信因子，再根據(jù)融信因子識別故障元件。
2.一種基于電流保護融信因子的站域保護方法，其特征是所述保護方法包括: 步驟1:采集各保護處的電壓、各保護處的電流、線路阻抗以及各保護的實際狀態(tài)； 所述各保護的實際狀態(tài)包括變壓器保護I段實際狀態(tài)、變壓器保護II段實際狀態(tài)和變壓器保護III段實際狀態(tài)、線路保護I段實際狀態(tài)、線路保護II段實際狀態(tài)和線路保護III段實際狀態(tài)； 所述實際狀態(tài)包括動作狀態(tài)、不動作狀態(tài)和缺失狀態(tài)； 步驟2:計算各元件的保護整定值，包括變壓器保護I段整定值、變壓器保護II段整定值和變壓器保護III段整定值、線路保護I段整定值、線路保護II段整定值和線路保護III段整定值； 步驟3:計算各保護對元件的支撐度，包括變壓器保護I段支撐度、變壓器保護II段支撐度、變壓器保護III段支撐度、線路保護I段支撐度、線路保護II段支撐度和線路保護III段支撐度； 步驟4:計算保護融信度期望函數(shù)值，包括變壓器的保護融信度期望函數(shù)值和線路的保護融信度期望函數(shù)值； 步驟5:計算保護融信度函數(shù)值，包括變壓器的保護融信度函數(shù)值和線路的保護融信度函數(shù)值； 步驟6:計算融信因子，包括變壓器的融信因子和線路的融信因子，再根據(jù)融信因子識別故障元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的保護方法，其特征是所述計算各元件的保護整定值具體為:
采用公式
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的保護方法，其特征是所述計算各保護對元件的支撐度具體為: 采用公式
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的保護方法，其特征是所述計算保護融信度期望函數(shù)值具體為: 采用公式
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的保護方法，其特征是所述計算保護融信度函數(shù)值具體為: 采用公式
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的保護方法，其特征是所述計算融信因子具體為: 采用公式
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的保護方法，其特征是所述根據(jù)融信因子識別故障元件具體為:確定所有變壓器的融信因子和線路的融信因子最大的變壓器或線路，所述變壓器的融信因子和線路的融信因 子最大的變壓器或線路為故障元件。
【文檔編號】H02H7/04GK103795031SQ201410071792
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年2月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月28日
【發(fā)明者】馬靜, 史宇欣, 馬偉, 邱揚, 王增平 申請人:華北電力大學