基于SCADA稳态信息的220kV电网复杂保护动作判断方法技术

本发明专利技术涉及一种基于SCADA稳态信息的220kV电网复杂保护动作判断方法，包括以下步骤；基于所辖电网和变电站内的实时拓扑和保护配置原则，自动生成各变电站保护配置及动作跳闸规则信息表和保护优先级列向量；将矩阵用二元组表的形式表示；选取一个或多个元素做为动作保护的最终判断结果。本发明专利技术设计合理，其对全站开关保护动作可行解、保护动作优先级、故障时变电站开关遥信变位情况建立向量或矩阵描述的数学模型，采用二元组表法计算评估保护动作行为与故障发生期间站内开关状态变化的匹配度，并依据保护动作优先级对结果进行筛选，即可迅速判定动作保护和故障设备，可有效减少对其它数据源的依赖，提升复杂故障情况下的应急处置能力及判断的准确度。

Complex Protection Action Judgment Method for 220 kV Power Grid Based on SCADA Steady State Information

The invention relates to a method for judging complex protection actions of 220 kV power grid based on SCADA steady-state information, which includes the following steps: automatically generating information tables of protection configuration and trip rules and protection priority column vectors of substations based on the real-time topology and protection configuration principles of the power grid and substations under its jurisdiction; expressing the matrix in the form of binary table; selecting one or more elements As the final judgment result of action protection. The design of the present invention is reasonable. It establishes a mathematical model describing the feasible solution of the total station switch protection action, the priority of the protection action and the remote signal displacement of the substation switch when the fault occurs, calculates the matching degree between the evaluation of the protection action behavior and the change of the station switch state during the fault occurrence by using the binary group table method, and screens the results according to the priority of the protection action. Rapid determination of action protection and fault equipment can effectively reduce the dependence on other data sources and improve the emergency handling ability and accuracy of judgment in complex fault situations.

【技术实现步骤摘要】
基于SCADA稳态信息的220kV电网复杂保护动作判断方法
本专利技术属于电网自动化
，尤其是一种基于SCADA稳态信息的220kV电网复杂保护动作判断方法。
技术介绍
电网发生故障时，调度运行人员需要掌握第一时间掌握一、二次设备动作信息，及时准确地分析判断故障原因，并进而采取相关措施隔离故障，尽快恢复供电。目前，调度运行人员在分析判断时，一方面要源于各类数据源或辅助系统，诸如通过SCADA遥信掌握开关变位信息，通过综合智能告警应用定位跳闸设备，通过保护动作快判系统掌握保护动作具体信息，或通过变电站运行人员汇报来了解现场情况；另一方面要基于调度运行人员对实时拓扑结构、电网运行规律和保护整定配置情况的了解，结合运行经验进行综合分析判断，尤其是当发生非典型的越级动作等较复杂故障情况时。虽然目前提供给调度运行人员的数据源日益丰富，但相对最可靠的还是传统的SCADA遥测遥信信息。目前保护动作快判系统一方面碍于工控机性能和通信信道可靠性，其提供的保护动作信息有一定的延迟，且仅是单纯反映保护动作信息，无法对较复杂情况进行综合判断，无法分析若干动作保护之间的联系；综合智能告警应用也仅反映跳闸设备，缺乏保护动作信息，对较复杂情况也无法定位根源故障设备。因此，调度运行人员急需一种基于稳定可靠数据源，融入电网运行方式和保护整定配置信息，可快速分析判断故障情况下典型和非典型保护跳闸行为，并进而准确定位故障设备的策略方法，进一步提升电网应急处置的能力。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提出一种基于SCADA稳态信息的220kV电网复杂保护动作判断方法，其基于传统可靠的SCADA遥信信息并结合网络实时拓扑和220kV电网保护整定配置规律，将保护动作行为和调度运行人员分析判断经验抽象成数学模型进行计算分析，可及时准确地判定典型和较复杂的保护动作行为。本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：一种基于SCADA稳态信息的220kV电网复杂保护动作判断方法，包括以下步骤：步骤1、基于所辖电网和变电站内的实时拓扑和保护配置原则，自动生成各变电站以矩阵Am×n的形式表示的保护配置及动作跳闸规则信息表，根据保护配置的主后备性质及动作时间生成与矩阵Am×n各行排列顺序对应的保护优先级列向量Rm×1，其中，n表示变电站内开关的状态数量，m表示开关跳闸对应的保护的动作数量；步骤2、将矩阵Am×n用二元组表的形式表示，将故障时站内各开关SCADA遥信以列向量Bn×1的形式表示，考查列向量Cm×1＝Am×n·Bn×1，求取各元素数值；步骤3、依据步骤2计算结果，如果列向量Cm×1中存在一个或多个元素的数值等于Bn×1对应的二元表列数s，通过选择因子pi对Cm×1中数值为s的元素进行筛选，选取一个或多个元素做为动作保护的最终判断结果；步骤4、依据步骤2计算结果，如果列向量Cm×1中各元素的数值均小于二元表列数s，经过ri筛选，并计及保护动作的闭锁关系，将其中数值较大元素在Am×n中对应的行向量进逻辑变换，衍生形成新矩阵A’v×n，进一步考察Cv×1＝A'v×n·Bn×1，取中数值较大的一个或多个元素做为动作保护的最终判断结果，其中，其中i∈[1,v]。进一步，所述步骤1的具体实现方法为：⑴对220kV环网线路两侧开关、负荷线路电源侧开关、空充线路运行侧线路开关，配置纵联电流差动、相间/接地距离和零流保护，上述保护动作跳站内对应的线路开关；⑵对220kV/110kV母线为单母线、单母分段、双母线、双母单分段、3/2接线形式的配置母线差动保护，双母双分段接线形式的对甲、乙母线分别配置母线差动保护；⑶对运行的220kV母联/分段开关配置死区和失灵保护，110kV运行的母联/分段开关配置失灵保护；。⑷对热备用状态的220kV/110kV母联开关、35kV/10kV分段开关配置自投保护；⑸对热备用状态的220kV/110kV/35kV/10kV母联/分段开关，若其所连的两条母线不是均有压，则配置充电保护，保护动作仅跳开该母联/分段开关；⑹对运行的220kV/110kV/35kV变压器配置差动、220kV侧开关复流/零方/零流、220kV侧开关失灵、220kV侧间隙零流/零压、110kV侧开关复方/复流/零方/零流、110kV侧间隙零流/零压、35kV侧开关速断/复流/零流保护；对运行的220kV/35kV/10kV变压器，除配置上述差动、220kV/35kV侧相关保护外，还有10kV侧开关速断/复流、电抗器过流、Z变速断/过流/零流保护；⑺对35kV/10kV电容器配置过流/零流/过压/低压/不平衡电压保护，35kV/10kV电抗器配置过流/零流保护。进一步，所述步骤3中，选择因子pi定义为：pi＝|s-s'|/ri，i∈[1,m]，ri为保护优先级列向量Rm×1中的对应数值，s’为矩阵Am×n二元组表第一行中行标i的个数。进一步，所述步骤4中，数值较大元素的数量为4-6个。进一步，所述步骤4在做矩阵Am×n行向量之间的或运算变换时，对于保护动作之间存在闭锁关系的予以自动摒除，具体包括：220kV母差、开关失灵、母联/分段充电与220kV母联/分段开关自投保护；110kV母差、母联/分段充电与110kV母联/分段开关自投保护；35kV简易母差、受总速断、分段开关充电与35kV分段开关自投保护；10kV侧受总速断、分段开关充电与10kV分段自投保护。本专利技术的优点和积极效果是：1、本专利技术根据设备类别和实时状态、保护配置原则和动作时限，对全站开关保护动作可行解、保护动作优先级、故障时变电站开关遥信变位情况建立向量或矩阵描述的数学模型，采用二元组表法计算评估保护动作行为与故障发生期间站内开关状态变化的匹配度，并依据保护动作优先级对结果进行筛选，仅依靠SCADA遥信信息，即可迅速判定动作保护和故障设备，可有效减少对其它数据源的依赖。2、本专利技术的算法中考虑了电网实时拓扑结构和保护整定配置情况，因而分析判断准确度极高。3、本专利技术可对电网发生的多重故障或保护越级动作进行分析辨识，在实际应用中因具备容错性，因而适应性强，极大提升较复杂故障情况下的应急处置能力。附图说明图1为本专利技术的220kV变电站典型接线图；图2a为本实施例的矩阵A6×7的结构图；图2b为本实施例的矩阵B7×1的结构图；图2c为本实施例的矩阵A6×7的二元组表；图2d为本实施例的矩阵B7×1的二元组表；图3为本专利技术的220kV变电站保护配置及动作跳闸规则信息表；图4为本专利技术的220kV变电站内保护优先级定义表。具体实施方式以下结合附图对本专利技术实施例做进一步详述。一种基于SCADA稳态信息的220kV电网复杂保护动作判断方法，是基于对所辖电网和变电站内拓扑结构的识别，根据设备类别和实时状态、保护配置原则和动作时限，对全站开关保护动作可行解、保护动作优先级、故障时变电站开关遥信变位情况建立向量或矩阵描述的数学模型，采用二元组表法计算评估保护动作行为与故障发生期间站内开关状态变化的匹配度，并依据保护动作优先级对结果进行筛选。当电网发生较为复杂的越级或多重故障时，初步匹配筛选出的结果可能不是最优解，通过相关向量的逻辑变换并计及实际保护动作之间的闭锁关系，获得对保护动作判断的最适解。基于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于SCADA稳态信息的220kV电网复杂保护动作判断方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1、基于所辖电网和变电站内的实时拓扑和保护配置原则，自动生成各变电站以矩阵Am×n的形式表示的保护配置及动作跳闸规则信息表，根据保护配置的主后备性质及动作时间生成与矩阵Am×n各行排列顺序对应的保护优先级列向量Rm×1，其中，n表示变电站内开关的状态数量，m表示开关跳闸对应的保护的动作数量；步骤2、将矩阵Am×n用二元组表的形式表示，将故障时站内各开关SCADA遥信以列向量Bn×1的形式表示，考查列向量Cm×1＝Am×n·Bn×1，求取

【技术特征摘要】
1.一种基于SCADA稳态信息的220kV电网复杂保护动作判断方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1、基于所辖电网和变电站内的实时拓扑和保护配置原则，自动生成各变电站以矩阵Am×n的形式表示的保护配置及动作跳闸规则信息表，根据保护配置的主后备性质及动作时间生成与矩阵Am×n各行排列顺序对应的保护优先级列向量Rm×1，其中，n表示变电站内开关的状态数量，m表示开关跳闸对应的保护的动作数量；步骤2、将矩阵Am×n用二元组表的形式表示，将故障时站内各开关SCADA遥信以列向量Bn×1的形式表示，考查列向量Cm×1＝Am×n·Bn×1，求取各元素数值；步骤3、依据步骤2计算结果，如果列向量Cm×1中存在一个或多个元素的数值等于Bn×1对应的二元表列数s，通过选择因子pi对Cm×1中数值为s的元素进行筛选，选取一个或多个元素做为动作保护的最终判断结果；步骤4、依据步骤2计算结果，如果列向量Cm×1中各元素的数值均小于二元表列数s，经过ri筛选，并计及保护动作的闭锁关系，将其中数值较大元素在Am×n中对应的行向量进逻辑变换，衍生形成新矩阵A’v×n，进一步考察Cv×1＝A'v×n·Bn×1，取中数值较大的一个或多个元素做为动作保护的最终判断结果，其中，其中i∈[1,v]。2.根据权利要求1所述的基于SCADA稳态信息的220kV电网复杂保护动作判断方法，其特征在于：所述步骤1的具体实现方法为：⑴对220kV环网线路两侧开关、负荷线路电源侧开关、空充线路运行侧线路开关，配置纵联电流差动、相间/接地距离和零流保护，上述保护动作跳站内对应的线路开关；⑵对220kV/110kV母线为单母线、单母分段、双母线、双母单分段、3/2接线形式的配置母线差动保护，双母双分段接线形式的对甲、乙母线分别配置母线差动保护；⑶对运行的220kV母联/分段开关配置死区和失灵保护，110kV运行的母联/分段开关配置失灵保护；。⑷对热备用状态...

【专利技术属性】
技术研发人员：史磊，王海林，郭凌旭，王刚，陈玉涛，郝达智，宋永贞，张杰，陈建，路树森，
申请(专利权)人：国网天津市电力公司，国网国际发展有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12