适应双重线路跳闸的电网线路广域后备保护方法技术

本发明专利技术公开了一种适应双重线路跳闸的电网线路广域后备保护方法。本方法利用电网现有广域测量系统实现电网各变电站电压、电流相量的同步测量，获取电网同步数据；若发生电网双重线路同时跳闸，广域后备保护系统计算单一线路跳开后电网节点导纳矩阵的逆矩阵，进而计算电网双重线路同时跳闸后电网节点导纳矩阵的逆矩阵，利用计算得到的线路流过的电流与现有广域测量系统测量到线路电流构成继电保护判据。本发明专利技术方法在电网双重线路同时跳闸且电网拓扑结构发生变化时，无需修正电网导纳矩阵就可直接计算出电网双重线路同时跳闸后电网每条线路流过的电流，整个计算过程可在200ms时间内完成，保护动作速度快。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种。本方法利用电网现有广域测量系统实现电网各变电站电压、电流相量的同步测量，获取电网同步数据；若发生电网双重线路同时跳闸，广域后备保护系统计算单一线路跳开后电网节点导纳矩阵的逆矩阵，进而计算电网双重线路同时跳闸后电网节点导纳矩阵的逆矩阵，利用计算得到的线路流过的电流与现有广域测量系统测量到线路电流构成继电保护判据。本专利技术方法在电网双重线路同时跳闸且电网拓扑结构发生变化时，无需修正电网导纳矩阵就可直接计算出电网双重线路同时跳闸后电网每条线路流过的电流，整个计算过程可在200ms时间内完成，保护动作速度快。【专利说明】
本专利技术涉及电力系统继电保护
，具体地说是涉及一种适应双重线路跳闸 的电网线路广域后备保护方法。
技术介绍
继电保护的任务是反映被保护元件的故障和不正常运行状态，按照功能可分为主 保护与后备保护。其中主保护只担负着快速切除被保护元件故障的任务，基本不受系统运 行方式的影响。随着光纤通道的应用，基于双端电气量的高压、超高压系统主保护技术已日 臻成熟。而后备保护还担负着做相邻电气元件远后备保护的任务，由于存在着变电站直流 电源失效的可能，这一责任是不能取消。现有电网后备保护仅反应保护安装处的信息，受电 网拓扑连接关系与运行方式的影响。为保证其可靠性，不得不按照最严酷的情况进行配置 与整定；为保证其选择性，不得不牺牲后备保护的快速性与灵敏性。同时由于电网结构日趋 复杂，就导致如下安全隐患： 1)后备保护配合关系复杂，动作时间长。严重时有可能不满足电力系统稳定性所 要求的极限切除时间，进而成为大电网安全隐患。 2)后备保护配置与整定的难度大，且不能跟踪电力系统运行方式的变化，甚至可 能出现保护失配或灵敏度不足的情况。 3)后备保护不能区分内部故障与故障切除后引起的潮流转移，这有可能导致重负 荷情况下的后备保护连锁跳闸。 在大停电事故中，就出现了尽管电力系统后备保护按照设计原则正确动作，但是 客观上却加快了系统崩溃的现象。因此，考虑电网全局信息的后备保护系统研究迫在眉睫。 近年来，广域同步测量系统（WAMS)的出现为在后备保护中引入系统信息提供了 可能。WAMS-是可以同步获取全网内的电气相量，实现了电力系统动态过程的监测；二是 将量测量的更新速度由几秒缩减到几十毫秒，为实现电力系统动态过程控制创造了条件， 使得从电网整体最优的角度进行后备保护的设计成为可能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种利用电网现有广域测量系 统实现双重线路跳闸后电网广域电流保护功能的电网线路广域后备保护方法。 本专利技术的目的是通过以下技术方案实现： ，其特征在于，包括如下依序步 骤： (1)广域后备保护系统利用电网现有广域测量系统实现电网各变电站电压、电流 相量的同步测量，实时获取电网同步数据；若线路ij和线路Ik两端的断路器同时跳开后， 进入步骤（2);其中，线路ij连接i变电站和j变电站；线路Ik连接1变电站和k变电站； i= 1，…，n;j= 1，…，η;1 = 1，…，n;k= 1，…，η;n为电网变电站总数目；线路ij与 线路Ik为不同线路； (2)广域后备保护系统计算单一线路跳开后电网节点导纳矩阵的逆矩阵： Y^1-Y-1M(MV1M-Zij) ^1MV1 其中，Zij为线路ij的线路阻抗；M= τ为nX1维矩阵， M矩阵中第i行第1列元素为1，M矩阵中第j行第1列元素为-1，其他元素都为0;i= 1，...，n;j= 1，...，η;n为电网变电站总数目；Y为线路ij和线路Ik两端的断路器都未 跳开前的电网的节点导纳矩阵；YH为节点导纳矩阵Y的逆矩阵；(MtYHM-Zu)η为 的逆矩阵，为IX1维矩阵；MT为M矩阵的转置矩阵； (3)广域后备保护系统计算线路ij和线路Ik两端的断路器同时跳开后电网的节 点导纳矩阵Yt的逆矩阵: V1 = {Y-1-Y-1M(MH-Zij)W{I-H(HT(Y-1-Y-1M(MWl-zymH-Zlk)-1XHt( Y^1-Y-1M(M1Y-1M-Zij) ^1MtY-1) } 其中，Zlk为线路Ik的线路阻抗；H= τ为nXl维矩 阵，H矩阵中第1行第1列元素为1，H矩阵中第k行第1列元素为-1，其他元素都为0 ;1 =1，...，n;k= 1，...，η;n为电网变电站总数目；Y为线路ij和线路Ik两端的断路器 都未跳开前的电网的节点导纳矩阵；I为nXn维的单位矩阵，I的对角线元素都为1，I的 非对角线元素都为0 ;HT为H矩阵的转置矩阵；(HT (Y4-Y-1M(MY1M-ZiP4MtY-1)H-Zlk)-1为 HT(ri_riM(MTrlM_ZijrlMTrl)H_Zik的逆矩阵，为IX1维矩阵；Yt下角标七无实际物理意义， 取下角标t主要是为了与Y区分开来； (4)广域后备保护系统计算线路ij和线路Ik两端的断路器同时跳开后电网各变 电站的电压相量矩阵6 =y;7;其中，/ =7'为1^1 维矩阵，[>2、K、...、钇_2、、仏分别为线路ij和线路Ik两端的断路器都跳开后编 号为第1、2、3、...、n_2、n_l、η变电站的电压相量； (5)广域后备保护系统计算线路ij和线路Ik两端的断路器都跳开后线路pq上流 过的电流并判断>4,是否成立，若成立，则广域后备保护系统判断 ^ pq ^ Pl 线路pq为故障线路，向线路pq两端的断路器发送跳闸命令，跳开线路pq两端的断路器；其 中，p= 1，. ..，n;q= 1，. ..，η;线路pq与线路ij、线路Ik为互不相同线路；η为电网变电 站总数目；ζΜ为线路pq的线路阻抗；^为线路ij和线路Ik两端的断路器都跳开后现有 广域测量系统测量到线路pq上流过的电流；线路pq连接P变电站和q变电站；Isrt为整定 电流门槛值，取〇. 3倍线路pq额定电流；^％分别为线路ij和线路Ik两端的断路器 都跳开后P变电站、q变电站的电压相量。 本专利技术与现有技术相比较，具有下列积极成果： 本专利技术方法首先利用电网现有广域测量系统实现电网各变电站电压、电流相量的 同步测量，获取电网同步数据；若发生电网双重线路同时跳闸，广域后备保护系统计算单一 线路跳开后电网节点导纳矩阵的逆矩阵，进而计算电网双重线路同时跳闸后电网节点导纳 矩阵的逆矩阵，然后计算电网双重线路同时跳闸后电网各变电站电压相量矩阵，计算电网 双重线路同时跳闸后线路流过的电流，利用计算得到的线路流过的电流与现有广域测量系 统测量到线路电流构成继电保护判据。本专利技术方法利用电网现有广域测量系统实现电网双 重线路同时跳闸后的电网广域后备保护功能。本专利技术方法在电网双重线路同时跳闸且电网 拓扑结构发生变化时，无需修正电网导纳矩阵就可直接计算出电网双重线路同时跳闸后电 网每条线路流过的电流，整个计算过程可在200ms时间内完成，保护动作速度快，快于现有 基于本地量决策的线路后备保护算法，可在保留现有线路主保护功能和基于本地量决策的 线路后备保护前提下，在二者之间增加一道新防线。 【专利附图】【附图说明本文档来自技高网...

【技术保护点】
适应双重线路跳闸的电网线路广域后备保护方法，其特征在于，包括如下依序步骤：(1)广域后备保护系统利用电网现有广域测量系统实现电网各变电站电压、电流相量的同步测量，实时获取电网同步数据；若线路ij和线路lk两端的断路器同时跳开后，进入步骤(2)；其中，线路ij连接i变电站和j变电站；线路lk连接l变电站和k变电站；i＝1,...,n；j＝1,...,n；l＝1,...,n；k＝1,...,n；n为电网变电站总数目；线路ij与线路lk为不同线路,(2)广域后备保护系统计算单一线路跳开后电网节点导纳矩阵的逆矩阵：Y‑1‑Y‑1M(MTY‑1M‑zij)‑1MTY‑1其中，zij为线路ij的线路阻抗；M＝[0 ... 1 ... ‑1 ... 0]T为n×1维矩阵，M矩阵中第i行第1列元素为1，M矩阵中第j行第1列元素为‑1，其他元素都为0；i＝1,...,n；j＝1,...,n；n为电网变电站总数目；Y为线路ij和线路lk两端的断路器都未跳开前的电网的节点导纳矩阵；Y‑1为节点导纳矩阵Y的逆矩阵；(MTY‑1M‑zij)‑1为MTY‑1M‑zij的逆矩阵，为1×1维矩阵；MT为M矩阵的转置矩阵。(3)广域后备保护系统计算线路ij和线路lk两端的断路器同时跳开后电网的节点导纳矩阵Yt的逆矩阵Yt-1={Y-1-Y-1M(MT-Y-1M-zij)-1MTY-1}{I-H(HT(Y-1-Y-1M(MTY-1M-zij)-1MTY-1)H-zlk)-1×HT(Y-1-Y-1M(MTY-1M-zij)-1MTY-1)}]]>其中，zlk为线路lk的线路阻抗；H＝[0 ... 1 ... ‑1 ... 0]T为n×1维矩阵，H矩阵中第l行第1列元素为1，H矩阵中第k行第1列元素为‑1，其他元素都为0；l＝1,...,n；k＝1,...,n；n为电网变电站总数目；Y为线路ij和线路lk两端的断路器都未跳开前的电网的节点导纳矩阵；I为n×n维的单位矩阵，I的对角线元素都为1，I非对角线元素都为0；HT为H矩阵的转置矩阵；(HT(Y‑1‑Y‑1M(MTY‑1M‑zij)‑1MTY‑1)H‑zlk)‑1为HT(Y‑1‑Y‑1M(MTY‑1M‑zij)‑1MTY‑1)H‑zlk的逆矩阵，为1×1维矩阵；(4)广域后备保护系统计算线路ij和线路lk两端的断路器同时跳开后电网各变电站的电压相量矩阵U.=Yt-1I.;]]>其中，I.=I.1I.2I.3...I.n-2I.n-1I.nT]]>为n×1维矩阵，分别为线路ij和线路lk两端的断路器都跳开后编号为第1、2、3、...、n‑2、n‑1、n变电站的节点注入电流；U.=U.1U.2U.3...U.n-2U.n-1U.nT]]>为n×1维矩阵，分别为线路ij和线路lk两端的断路器都跳开后编号为第1、2、3、...、n‑2、n‑1、n变电站的电压相量；(5)广域后备保护系统计算线路ij和线路lk两端的断路器都跳开后线路pq上流过的电流并判断是否成立，若成立，则广域后备保护系统判断线路pq为故障线路，向线路pq两端的断路器发送跳闸命令，跳开线路pq两端的断路器；其中，p＝1,...,n；q＝1,...,n；线路pq与线路ij、线路lk为互不相同线路；n为电网变电站总数目；zpq为线路pq的线路阻抗；为线路ij和线路lk两端的断路器都跳开后现有广域测量系统测量到线路pq上流过的电流；线路pq连接p变电站和q变电站；Iset为整定电流门槛值，取0.3倍线路pq额定电流；分别为线路ij和线路lk两端的断路器都跳开后p变电站、q变电站的电压相量。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曾惠敏，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网福建省电力有限公司，国网福建省电力有限公司检修分公司，
类型：发明
国别省市：北京;11