多频振荡场景下距离保护振荡闭锁及再开放系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开了电力系统继电保护领域中的一种多频振荡场景下距离保护振荡闭锁及再开放系统及其方法。保护振荡闭锁及再开放系统包括数据采集模块、失步中心定位模块、距离保护振荡闭锁模块和距离保护再开放模块；保护振荡闭锁及再开放方法包括采集网络结构参数、母线处系统等值电势、保护安装处测量阻抗、测量电压、母线处电压幅值与功角，根据采集到的参数分析测量阻抗的变化特性及其对阻抗继电保护装置工作特性的影响，并依据失步中心位置与测量阻抗之间的关联关系，定义失步中心位置函数，构造了一种基于失步中心位置函数的保护闭锁判据。本发明专利技术能正确且有效分析考虑多频振荡场景下距离保护的振荡闭锁及再开放。

Distance protection oscillation locking and reopening system and its method in multi frequency oscillation scenario

The invention discloses a distance protection oscillation locking and reopening system and its method in the field of multi frequency oscillation in the field of power system relay protection. And then open system protection oscillation lock comprises a data acquisition module, positioning module, distance from the center of out of step protection and distance protection oscillation blocking module and open protection module; oscillation blocking and reopening method includes collection network structure parameters, bus system, protect the installation position of the equivalent potential of measuring impedance and voltage measurement, bus voltage amplitude and according to the changes of power angle, measuring impedance characteristic analysis of the collected parameters and device of impedance relay protection work characteristics, and based on the relationship between the oscillation center position and measuring impedance, definition of oscillation center position function, constructs a protective blocking criterion function based on the position of the center of out of step. The invention can correctly and effectively analyze the oscillation locking and reopening of the distance protection under the multi frequency oscillation scenario.

【技术实现步骤摘要】
多频振荡场景下距离保护振荡闭锁及再开放系统及其方法
本专利技术涉及电力系统继电保护领域，尤其涉及一种考虑多频振荡场景下距离保护振荡闭锁及再开放系统及其方法。
技术介绍
随着国家大区域互联电网的建设，电网呈现跨区域互联、运行方式多变的特性，系统发生多频振荡的概率显著上升。当系统振荡时，保护装置的准确判别性可以有效避免事故面积的扩大。保护装置的振荡闭锁措施需在系统出现振荡时闭锁保护以防止误判，发生故障时开放保护。因此，准确的保护振荡闭锁及开放判据尤为重要。当系统关键节点发生严重故障时，电力系统可能会从两机振荡情形转为多频振荡情形，然而目前对于振荡闭锁的研究大多基于两机模型，提出的判据难以适应多频振荡情形，因此，考虑多频振荡场景下的保护振荡闭锁与振荡中的故障再开放判据及保护方案亟待解决。针对该问题，本专利技术提出考虑多频振荡场景下距离保护振荡闭锁及再开放系统及其方法。首先，推导多频振荡场景下测量阻抗表达式，分析测量阻抗的变化特性及其对阻抗继电保护装置工作特性的影响，并依据失步中心位置与测量阻抗之间的关联关系，定义失步中心位置函数，构造了一种基于失步中心位置函数的保护闭锁判据，在此基础上，利用系统发生故障时失步中心幅值突变特性，提出了基于失步中心函数幅值突变量的保护开放判据。仿真结果表明了该专利技术所提方案的正确性与有效性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种多频振荡场景下距离保护振荡闭锁及再开放系统及其方法，其特征在于，多频振荡场景下距离保护振荡闭锁及再开放系统包括顺序相连的数据采集模块、失步中心定位模块、距离保护振荡闭锁模块和距离保护再开放模块；所述的数据采集模块用于采集网络结构参数、母线处系统等值电势、保护安装处测量阻抗、测量电压、母线处电压幅值与功角，并将采集数据发送至失步中心定位模块；所述的失步中心定位模块根据数据采集模块采集到的参数，构造出失步中心定位判据和失步中心位置函数，根据失步中心定位判据判断失步中心所在线路，根据失步中心位置函数得到失步中心具体位置；所述的距离保护振荡闭锁模块根据数据采集模块采集到的参数和失步中心定位模块得到的失步中心位置函数作为数据，代入距离保护闭锁判据，判断距离保护是否闭锁，并将闭锁信息发送至距离保护再开放模块。所述的距离保护再开放模块在距离保护闭锁后，根据保护开放判据判断距离保护是否重新开放。一种多频振荡场景下距离保护振荡闭锁及再开放方法，其特征在于，所述方法括如下步骤：步骤1：数据采集采集网络结构参数、母线处系统等值电势、保护安装处测量阻抗、测量电压、母线处电压幅值与功角；步骤2：定位系统失步中心根据数据采集模块采集到的参数，构造出失步中心定位判据和失步中心位置函数，根据失步中心定位判据判断失步中心所在线路，根据失步中心位置函数得到失步中心具体位置；对于系统中任意两条母线，设为母线M和母线N，得出失步中心定位判据如下：其中，arg表示取相量相角的函数，fMN为失步中心位置函数，表示失步中心到母线M处的阻抗与线路阻抗ZMN的比值，为母线N处电压，为母线M处电压；根据判据中(a)式确定失步中心是否在本线路上，若在，根据判据中(b)式确定失步中心具体位置；步骤3：判断距离保护是否闭锁在多频振荡场景下，系统仍满足三相对称条件，因此，在振荡中不会出现不对称分量，而在系统发生非对称故障时，系统因失去对称性而出现大量的负序分量与零序分量，据此区分不对称故障与振荡；根据数据采集模块采集到的参数和失步中心定位模块得到的失步中心位置函数作为数据，代入距离保护闭锁判据判断距离保护是否闭锁，并将闭锁信息发送至距离保护再开放模块；对于系统中任意两条母线：母线M和母线N，保护闭锁判据如下：其中，Zset1与Zset2分别是母线M侧保护I段与II段的动作阻抗整定值，ZMN为线路阻抗，θ1为相量与相量之间的夹角，krel1和krel2分别为保护I段和II段闭锁可靠系数；取krel1＝1.4和krel2＝1.2，保证保护闭锁的可靠性，h为失步中心位置函数的幅值；将数据代入上述判据，若满足，则距离保护闭锁；步骤4：判断距离保护是否再开放由于线路保护范围内发生故障时与失步中心出现时的测量阻抗呈现的特征无差异，均满足距离保护闭锁判据，为避免发生故障时保护误闭锁，需要构造保护开放判据，在距离保护闭锁后，根据保护开放判据判断距离保护是否重新开放；保护开放判据如下：v＝|dh/dt|/sr>vset其中，vset为整定值，一般可以取30。|dh/dt|表示失步中心位置函数幅值h变化速率，判据v采用h的变化率与其自身比值，sr为失步中心幅值系数，目的在于消除h自身大小的变化率产生的影响；但当h值接近0时，可能导致判据值v过大，因此，在h<0.1时取sr＝0.1，在h>0.1时取sr＝h。所述保护开放判据仅在满足保护闭锁判据的情况下进行检测，若该时段内保护开放判据不成立，则将保护闭锁，直到保护闭锁信号返回；若保护闭锁期间开放判据成立，则开放保护150ms，允许保护有效动作。本专利技术有益效果是依据失步中心位置函数构造保护闭锁判据，在此基础上，利用系统发生故障时失步中心幅值突变特性，提出基于失步中心位置函数幅值突变量的保护开放判据。仿真结果表明了该专利技术所提方案的正确性及有效性；解决多频振荡场景下保护振荡闭锁与振荡中的故障再开放的问题。附图说明图1为考虑多频振荡场景下距离保护振荡闭锁及再开放系统结构图；图2为多频振荡三机模型图；图3为多频振荡场景下测量阻抗轨迹图；图4为保护的动作圆轨迹；图5为母线N处电压与各侧系统相角差变化情况；图6为各侧振荡中心电压变化曲线；其中(a)T侧振荡中心电压变化曲线，(b)R侧振荡中心电压变化曲线，(c)S侧振荡中心电压变化曲线；图7系统中各线路两侧相角差变化曲线；其中，(a)线路MN、(b)线路HN，(c)线路PN图8为振荡中保护4处振荡闭锁情况；(a)表示判据v的计算值，(b)为保护闭锁信号逻辑图9为振荡中保护5处振荡闭锁情况；(a)表示判据v的计算值，(b)为保护闭锁信号逻辑图10为振荡中NP发生故障时保护4处振荡闭锁情况；(a)表示判据v的计算值，(b)为保护闭锁信号逻辑图11为振荡中NP发生故障时保护5处振荡闭锁情况；(a)表示判据v的计算值，(b)为保护闭锁信号逻辑图12为t＝7.09s线路NP上距P侧50km处发生故障时保护4闭锁及再开放情况。其中，(a)表示判据v的计算值，(b)为保护闭锁信号逻辑具体实施方式本专利技术提供一种多频振荡场景下距离保护振荡闭锁及再开放系统及其方法，下面结合附图，对优选实施例作详细说明。图1所示是多频振荡场景下距离保护振荡闭锁及再开放系统结构图，图中所示0系统包括顺序相连的数据采集模块、失步中心定位模块、距离保护振荡闭锁模块和距离保护再开放模块。数据采集模块用于采集网络结构参数、母线处系统等值电势、保护安装处测量阻抗、测量电压、母线处电压幅值与功角，并将采集数据发送至失步中心定位模块。失步中心定位模块根据数据采集模块采集到的参数，构造出失步中心定位判据和失步中心位置函数，根据失步中心定位判据判断失步中心所在线路，根据失步中心位置函数得到失步中心具体位置。距离保护振荡闭锁模块根据数据采集模块采集到的参数和失步中心定位模块得到的失步中心位置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多频振荡场景下距离保护振荡闭锁及再开放系统，其特征在于，多频振荡场景下距离保护振荡闭锁及再开放系统包括顺序相连的数据采集模块、失步中心定位模块、距离保护振荡闭锁模块和距离保护再开放模块；所述的数据采集模块用于采集网络结构参数、母线处系统等值电势、保护安装处测量阻抗、测量电压、母线处电压幅值与功角，并将采集数据发送至失步中心定位模块；所述的失步中心定位模块根据数据采集模块采集到的参数，构造出失步中心定位判据和失步中心位置函数，根据失步中心定位判据判断失步中心所在线路，根据失步中心位置函数得到失步中心具体位置；所述的距离保护振荡闭锁模块根据数据采集模块采集到的参数和失步中心定位模块得到的失步中心位置函数作为数据，代入距离保护闭锁判据，判断距离保护是否闭锁，并将闭锁信息发送至距离保护再开放模块。所述的距离保护再开放模块在距离保护闭锁后，根据保护开放判据判断距离保护是否重新开放。

【技术特征摘要】
1.一种多频振荡场景下距离保护振荡闭锁及再开放系统，其特征在于，多频振荡场景下距离保护振荡闭锁及再开放系统包括顺序相连的数据采集模块、失步中心定位模块、距离保护振荡闭锁模块和距离保护再开放模块；所述的数据采集模块用于采集网络结构参数、母线处系统等值电势、保护安装处测量阻抗、测量电压、母线处电压幅值与功角，并将采集数据发送至失步中心定位模块；所述的失步中心定位模块根据数据采集模块采集到的参数，构造出失步中心定位判据和失步中心位置函数，根据失步中心定位判据判断失步中心所在线路，根据失步中心位置函数得到失步中心具体位置；所述的距离保护振荡闭锁模块根据数据采集模块采集到的参数和失步中心定位模块得到的失步中心位置函数作为数据，代入距离保护闭锁判据，判断距离保护是否闭锁，并将闭锁信息发送至距离保护再开放模块。所述的距离保护再开放模块在距离保护闭锁后，根据保护开放判据判断距离保护是否重新开放。2.一种多频振荡场景下距离保护振荡闭锁及再开放方法，其特征在于，所述方法括如下步骤：步骤1：数据采集采集网络结构参数、母线处系统等值电势、保护安装处测量阻抗、测量电压、母线处电压幅值与功角；步骤2：定位系统失步中心根据数据采集模块采集到的参数，构造出失步中心定位判据和失步中心位置函数，根据失步中心定位判据判断失步中心所在线路，根据失步中心位置函数得到失步中心具体位置；对于系统中任意两条母线，设为母线M和母线N，得出失步中心定位判据如下：其中，arg表示取相量相角的函数，fMN为失步中心位置函数，表示失步中心到母线M处的阻抗与线路阻抗ZMN的比值，为母线N处电压，为母线M处电压；根据判据中(a)式确定失步中心是否在本线路上，若在，根据判据中(b)式确定失步中心具体位置；步骤3：判断距离保护是否闭锁在多频振荡场景下，系统仍满足三相对称条件，因此，在振荡中不会出现不对称分量...

【专利技术属性】
技术研发人员：马静，李沛，张涌新，张嘉鑫，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京,11