基于广域量测信息的低压配电网保护方法和介质技术

本发明专利技术公开了基于广域量测信息的低压配电网保护方法和介质，涉及电力系统及其自动化领域。针对现有配电网故障识别及定位的缺陷，利用电流差动原理，解决现有配电网在线监测及保护方法可靠性不足的技术问题。本发明专利技术包括构建拓扑结构关联关系矩阵R，测量单元遥控功能投退矩阵B、变压器传变系数修正矩阵D、测量电压矩阵U和测量电流矩阵I，形成故障位置研判判据，将故障位置定位在元件，并确定故障相别，基于遥控功能投退矩阵B，构造故障后的关联断路器跳闸策略。本发明专利技术可准确判断配电网中故障位置，提高配电网运行检修水平。

【技术实现步骤摘要】
基于广域量测信息的低压配电网保护方法和介质
本专利技术涉及电力系统及其自动化领域，具体涉及基于广域量测信息的低压配电网保护方法和介质。
技术介绍
35kV及以下电压等级配电网是绝大部分城市和农村电力的电力供应系统，在保障各行各业生产和人民生活方面发挥的至关重要的作用。目前，配电系统供电损耗大、自动化程度低、故障处理恢复慢，严重影响了供电可靠性。另外，随着电力电子技术和新能源发电技术的不断成熟，越来越多的分布式电源接入配电网，大大增加了配电网系统的复杂性。传统配电网为单电源单向辐射状供电结构，其保护系统一般由三部分构成，包括变电站出现线处的三段式电流保护、主馈线上的自动重合闸装置以及分支线路的熔断器。然而分布式电源的接入以及网架结构的日益复杂，使得配电网中的潮流分布和故障后电流特征都发生了改变，传统的配电网保护模式已经不再适用。随着配电自动化系统的不断完善，大量FTU、DTU、TTU、RTU和剩余电流保护装置在配电网中配置完成，配电网中可获得的量测信息越来越丰富。其中FTU(FeederTerminalUnit)为馈线远方终端，用于测量馈线的三相参数，监控、保护配电系统中的馈线，与配电自动化主站通信，将信息提供给配电监控主站系统，执行主站对馈线及其终端设备的调节和控制。DTU(DistributionTerminalUnit)是配电终端单元，用于开闭所，环网柜，变电所的多回路数据采集、通讯、管理。TTU(TransformerTerminalUnit)是配电变压器远方终端，用于对配电变压器的信息采集和控制，它实时监测配电变压器的运行工况，保护变压器的安全运行，调整无功补偿，并能将采集的信息传送到主站或其他的智能装置，提供配电系统运行控制及管理所需的数据。RTU(RemoteTerminalUnit)远程终端单元，通用于对现场信号、电力设备的监测和控制。RTU通常具有优良的通讯能力和更大的存储容量，适用于更恶劣的温度和湿度环境，提供更多的计算功能。剩余电流保护装置(简称漏保)，是一种有效防止电网漏电事故(生物体触电事故或设备漏电事故)的重要措施，近年来在农村低压电网中广泛使用和推广，其同样具有电气量采集以及信息传输功能，部分剩余电流保护装置甚至具备故障录波功能。但是该系统所获取的数据并未高效应用于配电网监测水平和保护性能的提升。
技术实现思路
针对现有配电网故障识别及定位的缺陷，本专利技术基于配电自动化平台广域量测数据，利用电流差动原理，提出基于广域量测信息的低压配电网保护方法和介质，旨在解决现有配电网在线监测及保护方法可靠性不足的技术问题。本专利技术通过下述技术方案实现：基于广域量测信息的低压配电网保护方法，包括如下步骤：步骤1：构造配电网中元件关联关系矩阵：根据配电网中不同元件及电气量测量单元的连接关系，构建拓扑结构关联关系矩阵R；构造测量单元遥控功能投退矩阵：根据各个测量单元遥控分闸功能是否投入情况，建立测量单元遥控功能投退矩阵B；构造变压器传变系数修正矩阵：对于所有与变压器相连的测量单元考虑变压器传变特性对于电气量的修正作用D，并生成传变系数修正矩阵；构造测量电气量矩阵：利用各个测量单元获取的电气量，分别构造测量电压矩阵U和测量电流矩阵I；步骤2：利用步骤1中所构造的矩阵，形成故障位置研判判据，将故障位置定位在元件，并确定故障相别；步骤3：对于步骤2的故障情况，基于步骤1构建的遥控功能投退矩阵，构造故障后的关联断路器跳闸策略。进一步地，所述拓扑结构关联关系矩阵R用于反映配电网中各电气元件与电气量测量单元的连接关系，所述电气元件包括配电网中的变压器、配电线路和母线；所述拓扑结构关联关系矩阵R的行数与配电网中元件数量相同，所述拓扑结构关联关系矩阵R的行列序号由小到大分别对应配电网中元件及测量单元电压等级由高到低，在所述拓扑结构关联关系矩阵R中相同电压等级的元件、电气量量测单元集中编号；在所述拓扑结构关联关系矩阵R中，电气量的正方向为由母线指向线路或变压器为正，矩阵R中的元素为Rmn，m表示被保护元件m，n表示测量单元n，Rmn表示被保护元件m与测量单元n之间的关联关系，对于被保护元件，若测量单元与其直接相连，且方向指向元件，Rmn＝1；若测量单元与其直接相连，且方向背向元件，Rmn＝-1；若测量单元与其不直接相连，Rmn＝0。进一步地，所述遥控功能投退矩阵B的行数为1，列数与测量单元数量相同，若测量单元具备分闸功能，且分闸功能投入，则相应元素B1n＝1；若测量单元分闸功能未投入或不具备分闸功能，则相应元素B1n＝0。进一步地，还包括利用变压器传变系数修正矩阵D对变压器一二次电气量进行修正。进一步地，关于故障启动判据构造：测量电压矩阵U为：U＝[U1U2U3U4U5U6U7U8U9U10U11U12]T测量电流矩阵I为：I＝[I1I2I3I4I5I6I7I8I9I10I11I12]T当配电网中出现电压越限或电流越限情况时，启动故障判别算法，各测量点处的电压门槛值矩阵Uset为：Uset＝[Uset1Uset2Uset3Uset4Uset5Uset6Uset7Uset8Uset9Uset10Uset11Uset12]T各测量点处的电压门槛值矩阵Iset为：Iset＝[Iset1Iset2Iset3Iset4Iset5Iset6Iset7Iset8Iset9Iset10Iset11Iset12]T故障启动判据如下：In>Isetn∩Un＜UsetnIn为测量电流矩阵I的第n列数值，Un为测量电压矩阵U的第n列数值，当系统中某一电气量测量元件的电压或电流越限后，启动故障定位算法。进一步地，关于故障位置研判：故障定位算法启动后，首先判断测量单元的测量结果是否正常，排除由于测量单元故障引发的算法误启动：各元件所关联测量元件的不平衡电流矩阵Iun可表示为：Iun＝(R·D)×I各元件所关联测量元件的不平衡电流门槛矩阵Ith可表示为：其中和分别表示对矩阵R和矩阵I内全部元素取绝对值，K为比例系数；当某一元件所对应的不平衡电流Iunm大于其不平衡电流门槛值Ithm，即：Iunm>Ithm判定故障位于所述元件的范围内。一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一所述所述方法的步骤。进一步的，一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本方法中的步骤。本方法的具体使用依赖大量计算，因此优选的通过计算机程序来实现上述计算过程，所以任何包含本方法中所保护的步骤的计算机程序及其存储介质也属于本申请的保护范围内。本专利技术具有如下的优点和有益效果：本专利技术可准确判断配电网中故本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于广域量测信息的低压配电网保护方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1：构造配电网中元件关联关系矩阵：/n根据配电网中不同元件及电气量测量单元的连接关系，构建拓扑结构关联关系矩阵R；/n构造测量单元遥控功能投退矩阵：/n根据各个测量单元遥控分闸功能是否投入情况，建立测量单元遥控功能投退矩阵B；/n构造变压器传变系数修正矩阵：/n对于所有与变压器相连的测量单元考虑变压器传变特性对于电气量的修正作用D，并生成传变系数修正矩阵；/n构造测量电气量矩阵：/n利用各个测量单元获取的电气量，分别构造测量电压矩阵U和测量电流矩阵I；/n步骤2：利用步骤1中所构造的矩阵，形成故障位置研判判据，将故障位置定位在元件，并确定故障相别；/n步骤3：对于步骤2的故障情况，基于步骤1构建的遥控功能投退矩阵，构造故障后的关联断路器跳闸策略。/n

【技术特征摘要】
1.基于广域量测信息的低压配电网保护方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：构造配电网中元件关联关系矩阵：
根据配电网中不同元件及电气量测量单元的连接关系，构建拓扑结构关联关系矩阵R；
构造测量单元遥控功能投退矩阵：
根据各个测量单元遥控分闸功能是否投入情况，建立测量单元遥控功能投退矩阵B；
构造变压器传变系数修正矩阵：
对于所有与变压器相连的测量单元考虑变压器传变特性对于电气量的修正作用D，并生成传变系数修正矩阵；
构造测量电气量矩阵：
利用各个测量单元获取的电气量，分别构造测量电压矩阵U和测量电流矩阵I；
步骤2：利用步骤1中所构造的矩阵，形成故障位置研判判据，将故障位置定位在元件，并确定故障相别；
步骤3：对于步骤2的故障情况，基于步骤1构建的遥控功能投退矩阵，构造故障后的关联断路器跳闸策略。


2.根据权利要求1所述的基于广域量测信息的低压配电网保护方法，其特征在于：
所述拓扑结构关联关系矩阵R用于反映配电网中各电气元件与电气量测量单元的连接关系，所述电气元件包括配电网中的变压器、配电线路和母线；
所述拓扑结构关联关系矩阵R的行数与配电网中元件数量相同，所述拓扑结构关联关系矩阵R的行列序号由小到大分别对应配电网中元件及测量单元电压等级由高到低，在所述拓扑结构关联关系矩阵R中相同电压等级的元件、电气量量测单元集中编号；
在所述拓扑结构关联关系矩阵R中，电气量的正方向为由母线指向线路或变压器为正，矩阵R中的元素为Rmn，m表示被保护元件m，n表示测量单元n，Rmn表示被保护元件m与测量单元n之间的关联关系，对于被保护元件，若测量单元与其直接相连，且方向指向元件，Rmn＝1；若测量单元与其直接相连，且方向背向元件，Rmn＝-1；若测量单元与其不直接相连，Rmn＝0。


3.根据权利要求1所述的基于广域量测信息的低压配电网保护方法，其特征在于：
所述遥控功能投退矩阵B的行数为1，列数与测量单元数量相同，若测量单元具备分闸功能，且分闸功能投入，则相应元素B1n＝1；若测量单元分闸功能未投入或不具备分闸功能，则相应元素B1n＝0。


4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：李世龙，张华，龙呈，高艺文，苏学能，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：四川;51