一种多阶段电压暂降状态估计方法技术

本发明专利技术公开了一种多阶段电压暂降状态估计方法，首先分析不同原因导致的多阶段电压暂降特征，提出利用暂降幅值跳变特征确定多阶段暂降幅值突变时刻成因的方法；然后提出继电保护动作矩阵和故障线路集的计算方法，实现利用继电保护装置的故障清除时间等特征初步划分故障线路集的目的，有效减少暂降状态估计的计算量；接着利用不同事件导致系统阻抗变化这一本质特征，提出多阶段电压暂降各阶段事件成因的推断方法，提高状态估计的准确性；最后基于事件成因推断结果，提出了多阶段电压暂降状态估计方法，解决了现有状态估计方法难以适用于多阶段暂降的问题。多阶段暂降的问题。多阶段暂降的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种多阶段电压暂降状态估计方法


[0001]本专利技术涉及电压暂降状态估计
，具体为一种多阶段电压暂降状态估计方法。

技术介绍

[0002]现有电压暂降状态估计方法主要针对由短路引起的单阶段矩形暂降，缺乏适用于多阶段电压暂降的状态估计方法。然而现有研究表明，多阶段电压暂降事件的发生频次逐渐上升，多阶段暂降问题不容忽视。例如：随着新型电力系统的发展，系统中接入的DG比例也越来越高。在短路故障发生期间，暂降可能导致单个DG跳闸或多个DG连锁跳闸，从而形成复杂的多阶段暂降。此外，电力系统中常用的阶段式保护，比如距离保护也可能因为其动作特性导致多阶段暂降。
[0003]电压暂降状态估计需要利用短路计算公式来估计未监测母线的暂降幅值。短路计算方法为公知性方法，不同故障类型下短路计算方法如下。
[0004]设m为待求母线，母线i、j之间的线路l
ij
故障，f为故障点，p为点f到母线i的归一化距离。p取值为[0，1]表示f从i到j，如下式所示：
[0005][0006]式中，L
if
为母线i到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多阶段电压暂降状态估计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：分析多阶段电压暂降的成因，确定不同成因下多阶段电压暂降特点，据此对不同突变点处电压暂降成因进行识别；步骤2：根据电网不同位置处整定的故障清除时间，构建继电保护装置动作矩阵；步骤3：求解出一条或多条可能的故障线路，构成故障线路集，从而减少多阶段电压暂降状态估计的计算量；步骤4：计算故障前后系统阻抗矩阵，以及故障线路单侧继电保护动作时的阻抗矩阵和分布式发电装置脱网时的阻抗矩阵；步骤5：利用优化模型从步骤3中求解得到的故障线路集中推断具体的故障线路，基于电压暂降类型推断出多阶段暂降各阶段具体事件；步骤6：基于电压暂降类型，通过各相邻电压暂降突变点之间的时间长度对暂降各阶段的持续时间进行估计，基于步骤5中的事件推断结果对暂降幅值进行估计。2.根据权利要求1所述的多阶段电压暂降状态估计方法，其特征在于，所述步骤1中，多阶段电压暂降的成因和特点为：成因Ⅰ：短路故障期间，电力系统中的一个或多个分布式发电装置跳闸，导致电网丢失电源；其特点为：电压暂降发生时刻对应的电压暂降突变点右侧电压幅值小于左侧；成因Ⅱ：短路故障期间，故障线路两侧的继电保护装置不同时跳闸，导致电网拓扑发生变化；其特点为：电压暂降发生时刻对应的电压暂降突变点右侧电压幅值大于左侧。3.根据权利要求2所述的多阶段电压暂降状态估计方法，其特征在于，所述对不同突变点处电压暂降成因进行识别的具体方法为：假设对一段包含电压暂降的波形使用波形点检测方法一共检测出s+1个电压暂降突变点，分别表示为MP0,MP1,...,MP
x
,...,MP
s
，且对应s+1个突变时刻t0,t1,...,t
x
,...,t
s
，这些电压暂降突变点将电压暂降部分的波形分为s段；不同段波形的电压分别表示为u1,u2,...,u
x
,...,u
s
，且第m个电压u
m
计算如下：其中，ff表示采样率，单位为个/秒；f表示工频电流频率，单位为Hz；x
j
是有效值序列中的第j个值；m∈[1,s]；k为采样点总个数；根据上式形成二进制向量W：其中，向量W中的元素w
x
有0和1两种取值；当w
x
取值为0时表示t
x
‑1时刻对应的MP
x
‑1的右侧电压小于左侧，这意味着该时刻因为成因Ⅰ而形成了多阶段电压暂降，其中，x＞1；反之，当w
x
取值为1时，意味着t
x
‑1时刻因为成因Ⅱ而形成了多阶段电压暂降，其中，x＞1。4.根据权利要求3所述的多阶段电压暂降状态估计方法，其特征在于，所述步骤2中构建继电保护装置动作矩阵具体包括：步骤2.1：构建基本动作矩阵，即描述继电保护装置排除故障行为的通用矩阵：
其中，n表示系统中的母线条数，γ
ij
和γ
ji
分别表示线路l
ij
上靠近i和j侧母线的保护的故障清除时间，i,j∈[1,n]；i≠j；γ
ij
,γ
ji
＝0表示母线i和j之间物理上没有连接；步骤2.2：将所述通用矩阵改进并解耦为两个矩阵：通用矩阵改进并解耦为两个矩阵：上式中的上下三角矩阵分别表示线路两个端子母线上同一类型保护装置的故障清除时间；下三角矩阵中的下三角元素代表线路l
ij
的i侧母线的保护装置故障清除时间，且γ
ij
＝0，i＞j，表示母线i和j之间物理上没有连接；上三角矩阵中的上三角元素代表线路另一侧的参数；为表示二段式保护，构造另外两个类似矩阵表示后备保护参数：为表示二段式保护，构造另外两个类似矩阵表示后备保护参数：步骤2.3：确定保护装置的配合关系对于二段式保护，线路中的主保护和后备保护的配合关系包括四种，将改进的保护动作矩阵表示为以下几种配合关系：
其中，ΘⅠ表示故障线路两侧的主保护相互配合切除故障；ΘⅡ表示故障线路两侧的后备保护相互配合切除故障；ΘⅢ和ΘⅣ表示故障线路某侧的主保护与另一侧的后备保护相互配合切除故障；步骤2.4：修正动作矩阵中的故障清除时间将故障清除时间修正如下：其中，γ
ij,set
和λ
ij,set
分别表示主保护、后备保护的整定值；δ
1,ij
和δ
2,ij
分别表示实际的故障清除时间与整定值之间的偏差；偏差是[0,δ]内的随机数，其中δ表示同型号继电保护装置试验或历史运行过程中的最大误差值。5.根据权利要求4所述的多阶段电压暂降状态估计方法，其特征在于，所述步骤3具体包括：步骤3.1：基于步骤1的暂降原因识别，将电压暂降分为如下四种类型：类型Ⅰ：单阶段矩形暂降：类型Ⅱ：由成因Ⅰ导致的多阶段电压暂降；类型Ⅲ：由成因Ⅱ导致的多阶段电压暂降；类型Ⅳ：由成因Ⅰ和成因Ⅱ共同导致的多阶段电压暂降；步骤3.2：不同类型暂降下故障线路集求解类型Ⅰ和类型Ⅱ：假设步骤1中检测出电压暂降波形的第一个和最后一个电压暂降突变点时刻分别是t0和t
s
，则系统中故障发生到被切除的时间长度为t
s
‑
t0；若步骤2.3四个矩阵中某个矩阵主对角线对称位置的两个元素在误差阈值内等于t
s
‑
t0，则与这两个元素相对应的线路为可能的...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪颖，何海山，肖先勇，胡文曦，陈韵竹，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：