一种基于分区加权故障匹配的广域后备保护方法技术

本发明专利技术公开了一种基于分区加权故障匹配的广域后备保护方法，包括以下步骤：(1)选择两端至少有一个保护启动的线路及其相邻线路作为疑似故障线路Li；(2)将线路Li划分为m个区段，构造线路第k个区段的期望保护向量

A wide area backup protection method based on partition weighted fault matching

The invention discloses a wide area backup protection based on fault partition weighted matching method, which comprises the following steps: (1) choose the ends of at least one protection starting line and its adjacent line as the suspected fault line Li; (2) the line Li is divided into m sections, expect the K vector to construct the line protection section the

【技术实现步骤摘要】
一种基于分区加权故障匹配的广域后备保护方法
本专利技术涉及一种电网广域后备保护方法，尤其涉及一种基于分区加权故障匹配的广域后备保护方法。
技术介绍
随着电网互联规模增大，系统结构和运行方式变得更复杂；基于本地信号的传统保护已不能很好保证电网的安全运行；国内外多次大停电事故，尤其是美加8.14大停电，表明传统后备保护整定不好、重负荷线路切除后潮流转移到相邻正常线路上使得后者上距离Ⅲ段保护误动，形成级联跳闸，进而发生大停电；基于广域通信网络的广域后备保护在线快速准确检测出电网故障元件成为一个重要研究方向；其特点是借助广域通信网络、收集相邻关联域内各传统波保护元件的冗余信息，在传统后备保护动作时限之前完成故障元件的准确检测与快速切除；无需传统后备保护时间配合，避免了正常线路因保护整定不当或过负荷被误切，从而防止了故障范围的扩大。国内220kV以上有双重化保护，但在传统主保护拒动小概率事件下，由保护整定不合适、过负荷等可能造成正常线路的近后备或远后备保护误动与拒动；尽管当前高速广域通信网络的实时性和可靠性保证在0.5s内完成广域信息传输，但在通信过程中仍可能会出现少量信息丢失、畸变；因此要求广域后备保护方法必须具备高容错性，才能快于和优于传统后备保护；国内外学者已研究专家系统、贝叶斯网络、保护熵、基于能量守恒原理的纵联差动保护、信息融合、关联矩阵等广域后备保护故障检测方法；例如李振兴等提出一种建立多信息融合的适应度函数模型，利用信息的冗余性和保护之间的逻辑关系，反映区域内各输电线路的故障概率；但是针对每条线路，仅给出其正常工作时的适应度值，并未考虑线路中不同区段发生故障时的适应度值，方法的容错性收到影响；李怡萌等提出一种面向事故发展过程的动态连续诊断方法，利用保护动作出口信号，将线路故障定义为“自给模式”、“失灵模式”、“远端模式”三种模式进行故障诊断；但对于多位信息丢失或错误的情况下该诊断方法的容错性不高；现有的基于模式匹配的广域后备保护方法在某线路故障时只给出一个保护期望值，不够精确，没有考虑一条线路的不同位置故障时对应的广域保护期望启动值的差异；没有考虑故障线路、其相邻正常线路出现多位保护拒动与误动及畸变时，会使正常与故障线路的故障度接近、传统的保护可能整定失配等，因此基于单一保护期望值的模式匹配方法会出现故障线路不正确辨识的情况。
技术实现思路
本专利技术提供一种容错性高、辨识根准确的基于分区加权故障匹配的广域后备保护方法。本专利技术采用的技术方案是：一种基于分区加权故障匹配的广域后备保护方法，包括以下步骤：(1)选择两端至少有一个保护启动的线路及其相邻线路作为疑似故障线路Li(i＝1，2，…n)；(2)将疑似故障线路Li划分为m个区段，根据各区段分别故障时相应保护的启动值及方向保护元件综合值D，构造线路Li第k个区段发生故障时的区段期望保护向量Pik；(3)收集疑似故障线路Li本侧与对侧及相邻各线路的保护启动值，构造线路Li的实际保护向量Pi；(4)计算线路Li的Pi与m个区段的各期望保护向量之间的区段加权故障匹配度，取其中最大值作为该线路的故障匹配度Mi；(5)构建故障判据，如果某线路满足故障判据，则判断其为故障线路；如果不满足故障判据，则判断是否遍历了所有疑似故障线路Li，如果是，则退出，否则，重复步骤(1)-步骤(4)。进一步的，所述方向保护元件综合值D：对于其它各保护元件，发生动作时值为1，不动作为0。进一步的，所述线路的区段加权故障匹配度的计算方法如下：式中：表示疑似故障线路Li的实际保护向量Pi与该线路第k个区段发生故障时的期望保护向量Pik之间的区段加权故障匹配度；Ni表示实际保护向量Pi的维度；Pij表示实际保护向量Pi中第j个元素；表示第k个区段期望保护向量Pik中第j个元素；Tik表示疑似故障线路Li的第k个区段发生故障时Li两端各广域保护期望动作值的加权之和；ωj表示各广域保护的权重系数；再定义了疑似故障线路Li的故障匹配度，即取线路Li的实际保护向量Pi与m个区段的期望保护向量之间的各区段加权故障匹配度中最大值，作为线路Li的故障匹配度Mi，计算方法如下：根据上式，从线路Li的m个区段的加权故障匹配度中，获得线路Li的故障匹配度Mi。进一步的，所述故障判据如下：即，当疑似故障线路Li的故障度Mi比其所有相邻线路Lk的故障度Mk都大，且Mi与Mk的差值都大于0.15，且Mi大于故障度阈值Mset，则判断Li为故障线路。进一步的，还包括以下故障判据：式中：pj,Li为疑似故障线路Li的实际保护向量中第j个保护元素；表示疑似故障线路Li两侧已启动的保护元件数目之和，表示疑似故障线路Lk两侧已启动的保护元件数目之和；即：当疑似故障线路Li的故障度Mi比其所有相邻线路Lk的故障度Mk都大，且疑似故障线路Li的故障度Mi与其相邻线路Lk的故障度Mk的差值小于0.15，且Mi大于故障度阈值Mset，且Li两侧已启动保护元件数目之和大于Lk两侧已启动保护元件数目之和，则判断Li为故障线路。进一步的，还包括以下故障判据：即：当疑似故障线路Li的故障度Mi小于故障度阈值Mset，且大于第二故障阈值Mset2，且所有相邻线路Lk的故障度Mk都小于Mset2时，则判断Li为故障线路。进一步的，所述步骤(2)中根据所采用的线路各保护的原理及其对本线路与下一级相邻线路的保护范围，将某疑似故障线路Li划分为5个区段，即从送电端到受电端每隔20％划分为一个区段。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术通过构造线路各区段的分区加权故障匹配函数，通过各区段的期望保护向量，再输入某线路的实际保护向量，得到各区段的故障匹配度，进而得到线路的故障匹配度；(2)本专利技术通过将每条线路实际保护向量与各区段的期望保护向量进行加权故障匹配，获得每条线路更准确的匹配度，使得疑似故障线路的匹配度更好地反映其故障程度；对于长短线路保护配合困难及过负荷引发的保护失配、保护拒动和误动的情况，仍能准确检测出故障线路；(3)本专利技术考虑了疑似故障线路上多位保护拒动、某相邻正常线路上多位保护误动，正常与故障线路匹配度接近的极端情况，建立三个故障判据，提高了本方法的容错性。附图说明图1为本专利技术流程示意图。图2为本专利技术实施例中分区模型示意图。图3为IEEE14节点系统中局部电网结构和故障分区模型。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步说明。如图1所示，一种基于分区加权故障匹配的广域后备保护方法，包括以下步骤：(1)选择两端至少有一个保护启动的线路及其相邻线路作为疑似故障线路Li(i＝1，2，…n)；(2)将疑似故障线路Li划分为m个区段，根据各区段分别故障时相应保护的启动值及方向保护元件综合值D，构造线路Li第k个区段发生故障时的区段期望保护向量Pik；根据某线路所采用各保护的原理及其对本线路与下一级相邻线路的保护范围，将疑似故障线路Li划分为5个区段，构造该线路第k个区段发生故障时的区段期望保护向量Pik；五个区段的划分规则为：利用每条线路的保护元件启动信号，事先构造和形成某线路各区段分别故障时的5个区段期望保护向量，在线收集和形成某线路的实际保护向量；当线路的不同位置故障时，根据本线路与相邻线路上各保护原理和范围可得到，某线路的送端的距离I本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于分区加权故障匹配的广域后备保护方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)选择两端至少有一个保护启动的线路及其相邻线路作为疑似故障线路Li(i＝1，2，…n)；(2)将疑似故障线路Li划分为m个区段，根据各区段分别故障时相应保护的启动值及方向保护元件综合值D，构造线路Li第k个区段发生故障时的区段期望保护向量Pi

【技术特征摘要】
1.一种基于分区加权故障匹配的广域后备保护方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)选择两端至少有一个保护启动的线路及其相邻线路作为疑似故障线路Li(i＝1，2，…n)；(2)将疑似故障线路Li划分为m个区段，根据各区段分别故障时相应保护的启动值及方向保护元件综合值D，构造线路Li第k个区段发生故障时的区段期望保护向量Pik；(3)收集疑似故障线路Li本侧与对侧及相邻各线路的保护启动值，构造线路Li的实际保护向量Pi；(4)计算线路Li的Pi与m个区段的各期望保护向量之间的区段加权故障匹配度，取其中最大值作为该线路的故障匹配度Mi；(5)构建故障判据，如果某线路满足故障判据，则判断其为故障线路；如果不满足故障判据，则判断是否遍历了所有疑似故障线路Li，如果是，则退出，否则，重复步骤(1)-步骤(4)。2.根据权利要求1所述的一种基于分区加权故障匹配的广域后备保护方法，其特征在于，所述方向保护元件综合值D：对于其它各保护元件，发生动作时值为1，不动作为0。3.根据权利要求1所述的一种基于分区加权故障匹配的广域后备保护方法，其特征在于，所述线路的区段加权故障匹配度的计算方法如下：式中：表示疑似故障线路Li的实际保护向量Pi与该线路第k个区段发生故障时的期望保护向量Pik之间的区段加权故障匹配度；Ni表示实际保护向量Pi的维度；Pij表示实际保护向量Pi中第j个元素；表示第k个区段期望保护向量Pik中第j个元素；Tik表示疑似故障线路Li的第k个区段发生故障时Li两端各广域保护期望动作值的加权之和；ωj表示各广域保护的权重系数。再定义了疑似故障线路Li的故障匹配度，即取线路Li的实际保护向量Pi与m个区段的期望保护向量之间的各区段加权故障匹配度中最大值，作为线路Li的故障...

【专利技术属性】
技术研发人员：童晓阳，连文超，余森林，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川,51