一种基于电流突变量的站域后备保护方法及系统技术方案

技术编号:18578757 阅读:11 留言:0更新日期:2018-08-01 13:56
本发明专利技术涉及一种基于电流突变量的站域后备保护方法及系统,包括下述步骤:1)确定站域后备保护边界条件;2)确定边界差动区、元件差动区覆盖不同保护范围的差动区;3)站域后备保护依据定义的各个差动区的差动判断来识别故障位置,同时整合元件原有主保护动作情况、电网拓扑结构和断路器开断状态实现变电站高性能的后备保护。本发明专利技术提供一种基于电流突变量的站域后备保护方法,可以快速可靠识别站内及站间线路各种不同类型的故障,当断路器拒动时能自动扩展跳闸区域,基于电流突变量的搜索方案能有效缩短故障定位时间,极大保障电网的安全。

A backup protection method and system based on current sudden change in station area

The present invention relates to a station domain backup protection method and system based on the current process variable, including the following steps: 1) determine the reserve protection boundary condition of the station domain; 2) determine the differential zone of the boundary differential area, the component differential area covering the different protection range; 3) the station domain backup protection is identified according to the differential judgment of the differential regions defined. At the same time, it integrates the original main protective action of components, the topological structure of power network and the breaking state of circuit breaker to realize the high-performance backup protection of substation. The invention provides a station domain backup protection method based on current sudden variable, which can quickly and reliably identify various types of fault in the station and inter station lines. When the circuit breaker refuses to move, it can automatically expand the trip area. The search scheme based on current sudden variable can effectively shorten the fault location time and ensure the security of the power grid greatly.

【技术实现步骤摘要】
一种基于电流突变量的站域后备保护方法及系统
本专利技术涉及智能变电站的保护方法,具体涉及一种基于电流突变量的站域后备保护方法及系统。
技术介绍
近年来,在电网建设大潮中,大容量、远距离超高压联网、直流输电、分布式新能源的接入,传统基于就地信息的保护将变得越来越难以整定配合,其灵敏度也无法达到未来电力系统发展的要求。当前,继电保护通常采用离线脱网、预先设定的方式整定保护定值,而且保护的验证和校核也仅仅针对某些特定的运行方式。然而,随着电力系统结构日益复杂,电网规模不断扩大,运行方式更为灵活,现有基于就地信息的保护将更加难以同时满足速动性和选择性。提出一种适应新情势下的保护方案显得尤为紧迫。传统的继电保护主要是面向解决电力设备内部故障,它往往只是利用本地的电气信息量及很少的远方传来的状态量来完成故障状态的甄别。这就将传统继电保护限制在仅反映电力系统的局部运行状况,相互之间缺乏信息互动和信息共享,对于由于故障设备切除后潮流大范围突然转移而造成的严重后果无法防备。在特高压、大容量、交直流互联组网中,不同保护之间缺乏信息沟通,各自为战这种工作模式将带来严重的安全隐患,已经越来越无法满足各方面的需求。针对传统后备保护存在的缺陷,在各级保护间的配合以及信息共享方面,国内外学者、专家相继开展了广域继电保护的理论分析,并取得了一定的研究成果。经过长时间的研究和讨论,国际电网会议(CIGRE)定义了广域保护的实现条件、功能、特点等。按照该定义,广域保护主要集中在以下两方面的研究内容:一是广义上的广域继电保护,特点是构建信息网络传输利用广域信息实现对非正常状态下电网的安全稳定控制,称为特殊的保护系统(SPS);另一方面则是狭义上的广域继电保护,特点是利用各级设备上传的信息改进传统继电保护,优化算法、提高保护的性能,同时简化传统后备保护的整定配合,将保护功能变得更为完整、更为单元化。狭义上的广域继电保护在实际工程应用中更具有现实意义。随着智能电子设备的出现、通信网络的建立、发展,智能变电站信息采集与处理等技术的成熟,为继电保护性能的优化奠定了坚实的基础,站域保护就是在这种技术背景下被提出的。根据现有的研究基础,智能变电站的站域保护按照对信息的处理可以分为2种:分别是集中式和分布式。集中式是依托通信网络,将各级设备信息通过总线统一汇总到主站内,信息的处理方式是集中处理。对于分布式母线中出现的问题,由分布式站域保护解决。由于站域保护算法SPBCD涉及大量上传信息,如何在信息缺失或信息不同步的情况下保证数据参数的有效性和准确性,因此有必要研究一种充分利用冗余信息且容错性能高的站域保护方案。传统的阶梯式后备保护存在很多不足如:为保证保护的选择性而牺牲速断性造成动作延时较长、上下级线路保护整定配合困难、灵敏度不足,除此之外还容易引起误动造成大范围连锁跳闸等事故。
技术实现思路
为解决上述现有技术中的不足,本专利技术的目的是提供一种基于电流突变量的站域后备保护方法,本专利技术在站域后备保护方案上,通过对保护范围进行分区,基于电流突变量作差动比较的思路研究了智能变电站的站域后备保护新原理,以及如何实现故障定位等技术,最后提出了一种新的基于电流突变量的站域后备保护方案(SPBCV),提升了智能变电站的保护性能。本专利技术的目的是采用下述技术方案实现的:本专利技术提供一种基于电流突变量的站域后备保护方法,其改进之处在于,所述方法包括下述步骤:1)确定站域后备保护边界条件;2)确定边界差动区、元件差动区覆盖不同保护范围的差动区;3)站域后备保护依据定义的各个差动区的差动判断来识别故障位置,同时整合元件原有主保护动作情况、电网拓扑结构和断路器开断状态实现变电站高性能的后备保护。进一步地,所述步骤1)中,站域后备保护按照对信息的处理分为:集中式和分布式;所述集中式是依托通信网络,将各级设备信息通过总线统一汇总到主站内,信息的处理方式是集中处理;对于分布式母线中出现的问题,由分布式站域后备保护解决;站域后备保护是面向站内包含变压器及母线重要设备的后备保护,是一种同上级广域保护配合面向其进出线的后备保护,站域后备保护边界条件为以变电站所有进出输电线的对侧断路器为边界,不超过对侧断路器的范围。进一步地,所述步骤2)中,边界差动区是站域后备保护的边界,反映站域后备保护的最大保护范围,以进出线对侧断路器为边界划分;元件差动区与其范围内相应设备的某元件主保护范围相同,以便和主保护范围相互配合;需要说明的是智能变电站中主保护仍然采用独立双重化配置,每个元件的主保护范围严格限定为元件自身,如果某元件主保护范围与其他元件的主保护范围有重叠的区域,将容易出现保护误动的情况。进一步地,所述步骤3)包括下述步骤:A、故障识别并进行故障启动;B、故障定位。进一步地,所述步骤A包括下述步骤:a、采集所有电流互感器传送来的电流信息;b、对边界差动进行差动判断;c、判断是否发生站内故障,在判定为站内故障后,开始对元件差动区进行故障搜索定位;否则返回步骤a。进一步地,所述步骤b中,通过下述公式对边界差动进行差动判断,求解边界差动区的电流突变量:Δidff(k)=||idff(k)-idff(k-N)|-|idff(k-N)-idff(k-2N)||其中:Δidff(k)为边界差动区的电流突变量;idff(k)为边界差动区的差动电流;N为每个周波的釆样点数,所以idff(k-N)表示第k-N个采样点处计算得到的差动电流,idff(k-2N)表示第k-2N个采样点处计算得到的差动电流;k为实时采样点。进一步地,所述步骤c中,通过边界差动区的电流突变量是否大于门槛值作为站域后备保护内部故障的启动判据。将边界差动区的电流图变量与已经设定的门槛整定值进行比较,当Δidff(k)>iset时,当连续多釆样点满足上式时,则判断发生站内故障,进入故障定位;当在站内后备保护的保护范围外发生故障或者站内正常运行时,将不满足以上公式,此时将闭锁变电站内所有元件的保护;取整定值iset=0.2IN,IN为额定电流。进一步地,所述步骤B包括下述步骤:①计算所有边界差动区的电流突变量并进行优先级划分;②优先级参数初始化N’=1;③对优先级为N’为断路器对应的元件差动区进行判断;④判断对应元件差动区是否发生故障,若是,则切除故障元件;否则返回步骤②;⑤转到步骤A。进一步地,所述步骤④中,在变电站内部,断路器只连接两个元件;将差动电流突变量最大的断路器选定为疑似断路器,对相邻的两个元件差动区分别做差动电流的判断,当此断路器判定为没有发生故障时,继续转向判断下一元件差动区;同时,将出线与外部系统相连的断路器定义作边界断路器,在站域保护范围内只有一个元件与边界断路器相连,当边界断路器的电流突变量在排序中排第一时,则只用对此边界断路器进行故障判断;通过对元件差动区差动电流突变量的比较即可找到故障元件。本专利技术还提供一种基于电流突变量的站域后备保护系统,其改进之处在于,所述系统包括:边界条件确定模块:用于确定站域后备保护边界条件;边界差动区确定模块:用于确定边界差动区、元件差动区覆盖不同保护范围的差动区;后备保护模块:站域后备保护依据定义的各个差动区的差动判断来识别故障位置,同时整合元件原有主保护动作情况、电网拓扑结构和断路器开断状本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种基于电流突变量的站域后备保护方法,其特征在于,所述方法包括下述步骤:1)确定站域后备保护边界条件;2)确定边界差动区、元件差动区覆盖不同保护范围的差动区;3)站域后备保护依据定义的各个差动区的差动判断来识别故障位置,同时整合元件原有主保护动作情况、电网拓扑结构和断路器开断状态实现变电站高性能的后备保护。

【技术特征摘要】
1.一种基于电流突变量的站域后备保护方法,其特征在于,所述方法包括下述步骤:1)确定站域后备保护边界条件;2)确定边界差动区、元件差动区覆盖不同保护范围的差动区;3)站域后备保护依据定义的各个差动区的差动判断来识别故障位置,同时整合元件原有主保护动作情况、电网拓扑结构和断路器开断状态实现变电站高性能的后备保护。2.如权利要求1所述的站域后备保护方法,其特征在于,所述步骤1)中,站域后备保护按照对信息的处理分为:集中式和分布式;所述集中式是依托通信网络,将各级设备信息通过总线统一汇总到主站内,信息的处理方式是集中处理;对于分布式母线中出现的问题,由分布式站域后备保护解决;站域后备保护是面向站内包含变压器及母线重要设备的后备保护,是一种同上级广域保护配合面向其进出线的后备保护,站域后备保护边界条件为以变电站所有进出输电线的对侧断路器为边界,不超过对侧断路器的范围。3.如权利要求1所述的站域后备保护方法,其特征在于,所述步骤2)中,边界差动区是站域后备保护的边界,反映站域后备保护的最大保护范围,以进出线对侧断路器为边界划分;元件差动区与其范围内相应设备的某元件主保护范围相同,以便和主保护范围相互配合;需要说明的是智能变电站中主保护仍然采用独立双重化配置,每个元件的主保护范围严格限定为元件自身,如果某元件主保护范围与其他元件的主保护范围有重叠的区域,将容易出现保护误动的情况。4.如权利要求1所述的站域后备保护方法,其特征在于,所述步骤3)包括下述步骤:A、故障识别并进行故障启动;B、故障定位。5.如权利要求4所述的站域后备保护方法,其特征在于,所述步骤A包括下述步骤:a、采集所有电流互感器传送来的电流信息;b、对边界差动进行差动判断;c、判断是否发生站内故障,在判定为站内故障后,开始对元件差动区进行故障搜索定位;否则返回步骤a。6.如权利要求5所述的站域后备保护方法,其特征在于,所述步骤b中,通过下述公式对边界差动进行差动判断,求解边界差动区的电流突变量:Δidff(k)=||idff(k)-idff(k-N)|-|idff(k-N)-idff(k-2N)||其中:Δidff(k)...

【专利技术属性】
技术研发人员:李仲青李伟郭雅蓉苏舒陈敦辉林湘宁王兴国
申请(专利权)人:中国电力科学研究院国家电网公司国网宁夏电力公司
类型:发明
国别省市:北京,11

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