一种基于图信号处理的继电保护定值评估方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于图信号处理的继电保护定值评估方法及系统，获取电网保护的保护定值及短路电流计算结果，并构建基于配合关系的灵敏度图信号；对灵敏度图信号进行图傅里叶变换计算，得到灵敏度图信号的特征值及GFT系数；基于特征值和GFT系数的分布特征诊断评估继电保护定值。本方案通过构建基于配合关系的保护灵敏度图信号，对故障支路及相邻各支路感受到的灵敏度变化情况通过图傅里叶变换方法，利用其特征值和GFT变换系数的分布特征进行定值配合情况分析，从而准确分析和识别电网继电保护定值薄弱环节，具有很高的准确性和实用性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于图信号处理的继电保护定值评估方法及系统


[0001]本专利技术涉及继电保护
，具体涉及一种基于图信号处理的继电保护定值评估方法及系统。

技术介绍

[0002]随着高压电网的规模越来越大，结构及运行方式的复杂性，给继电保护定值整定带来了挑战，需要对定值是否满足要求，进行有效校核、评估，找出薄弱环节，以确保电网安全。
[0003]电网各元件之间的保护配合主要是线路保护之间，以及变压器和线路保护之间的配合。线路保护配置在线路两侧，其配合关系主要是动作方向上的上下级之间的配合，考虑上下级的灵敏度和动作时间的配合。满足理想的完全配合要求时，靠近故障点越近的保护其灵敏度越高，动作时间越短。在实际整定计算过程中，由于各种原因难以做到满足完全配合，存在灵敏度不满足配合，但动作时间配合的不完全配合情况，甚至在一些解列点有灵敏度和动作时间完全不配合的情况。由于整定计算过程中，往往是每条线路分别进行计算，然后校核灵敏度是否满足要求，因此难免出现一些考虑范围之外的不配合情况，有必要从全网层面进行配合情况评估分析。
[0004]现有定值校核评估方法主要采用定值范围计算和定值比较法，其方法的主要缺点有：
[0005]1)采用定值范围或者定值比较法进行校核，主要是对电网单个或者两个元件分别进行配合程度的校核，以评估保护的灵敏性、选择性、快速性等是否满足要求。这种方式由于是对逐个的保护进行校核，一方面依赖于定值校核方法和原则的科学性，另一方面是仅考虑单个保护局部的校核，因此可能出现对一些薄弱环节不能准确识别的情形。
[0006]2)图信号处理(GSP)技术近年来发展迅速。其关键思想是将数字信号处理(DSP)的概念扩展到图上连接的数据。GSP能够为与底层图结构相关的信号定义经典的信号处理概念，如滤波、采样和调制。GSP在图信号突变检测、图定位、图聚类及图去噪等方面应用越来越广泛。GSP在电力系统应用较少，目前主要应用于非侵入式负荷检测、电网异常攻击数据检测、电网PMU数据异常检测等。
[0007]定值校核评估方法主要采用定值范围计算和定值比较法，包括直接比较或者综合比较法；其次采用风险理论或者重要度校核方法，则主要侧重校核顺序和校核重点进行研究。采用定值范围或者定值比较法进行校核，主要是对电网单个或者两个元件分别进行配合程度的校核，以评估保护的灵敏性、选择性、快速性等是否满足要求。这种方式由于是对逐个的保护进行校核，一方面依赖于定值校核方法和原则的科学性，另一方面是仅考虑单个保护局部的校核，因此可能出现对一些薄弱环节不能准确识别的情形。

技术实现思路

[0008]本专利技术所要解决的技术问题是：传统的定值校核评估方法主要是对电网单个或者
两个元件分别进行配合程度的校核，需要逐个保护进行校核，一方面依赖于定值校核方法和原则的科学性，另一方面是仅考虑单个保护局部的校核可能出现对一些薄弱环节不能准确识别的情形；本专利技术目的在于提供一种基于图信号处理的继电保护定值评估方法及系统，通过构建基于配合关系的保护灵敏度图信号，对故障支路及相邻各支路感受到的灵敏度变化情况通过图傅里叶变换方法，利用其特征值和GFT变换系数的分布特征进行定值配合情况分析，从而准确分析和识别电网继电保护定值薄弱环节，具有很高的准确性和实用性。
[0009]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0010]本方案提供一种基于图信号处理的继电保护定值评估方法，包括：
[0011]获取电网保护的保护定值及短路电流计算结果，并构建基于配合关系的灵敏度图信号；
[0012]对灵敏度图信号进行图傅里叶变换计算，得到灵敏度图信号的特征值及GFT系数；
[0013]基于特征值和GFT系数的分布特征诊断评估继电保护定值。
[0014]进一步优化方案为，灵敏度图信号构建方法包括：
[0015]以电网保护的感受灵敏度为节点信号，构建电网保护的图节点及相应的节点信号；
[0016]构建配合关系图的拓扑及支路权重：以故障线路为第一级节点，与故障线路直接相邻的其它线路为第二级节点，与第二级节点和第一级节点直接连接的支路作为配合支路，配合支路的权重为上一级节点与下一级节点的感受灵敏度之差；配合支路的方向为下一级节点指向上一级节点。对第二级各节点，按照上述方法，查找第三级配合节点及计算相应的配合支路权重。
[0017]图信号是定义在节点上的信号，分析保护灵敏度配合情况，需要以保护感受到的灵敏度为节点信号。
[0018]本方案提供了一种新的技术构思：基于配合关系的灵敏度图信号建模；图信号建模就是选择节点信号量以及节点相互之间的权重。继电保护定值主要通过电网各元件定值大小和动作时间的相互配合以达到满足继电保护选择性的要求，通过构建各保护定值之间的配合关系图进行分析是最直观的一种方式，而图信号处理技术则提供了通过图频率及相应的图频率分量对配合关系图直接进行定量精确分析的有效分析手段。
[0019]进一步优化方案为，所述电网保护包括阶段式电流保护、零序电流保护和距离保护。
[0020]进一步优化方案为，对于段式电流保护和零序电流保护，其感受灵敏度K
sen
为：K
sen
＝I
k
/I
set
；
[0021]其中I
k
为流过保护的电流值，I
set
为电流定值。距离保护则相对复杂些，根据不同原理也能够计算出相应的感受灵敏度K
sen
。
[0022]进一步优化方案为，对于多回线电路的电网保护，当前节点的感受灵敏度以一回线路的感受灵敏度为准。
[0023]进一步优化方案为，构建电网保护的图节点及相应的节点信号时：
[0024]对于线路保护考虑配合方向上的保护，其中非故障线路以正方向元件动作的一侧线路保护作为图节点，其感受到的灵敏度为节点信号；而故障线路以两侧动作的平均灵敏
度为节点信号；
[0025]对于变压器支路和线路保护的配合关系，以方向元件可动作的配合段灵敏度作为变压器支路的灵敏度信号。
[0026]保护配合关系通常考虑相邻一级远后备就可以了，由于图信号处理基于网络拓扑结构进行分析，因此为了更好评估分析上下级间配合关系，采用故障线路相邻两级进行建模。如果想进一步对于连锁故障时候定值配合情况进行分析，可以考虑在三级及以上层面进行建模。实际电网往往是多回线，考虑到双回线定值往往基本相同，因此考虑配合关系图时，为简化起见，仅考虑一回线路的感受灵敏度。
[0027]进一步优化方案为，所述图节点表示为G＝(V，E，W)，
[0028]其中V＝{v1，v2，...，vN}为图中N个节点的集合，E＝{e1，e2，...，eM}为图中M条支路的集合，W为图的权重矩阵，其元素表示节点i和节点j之间的边的权重，其中节点i和节点j无连接；
[0029]节点信号是定义在图的节点上的一组值，表示为N维向量f＝[f(1)，f(2)，..本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于图信号处理的继电保护定值评估方法，其特征在于，包括：获取电网保护的保护定值及短路电流计算结果，并构建基于配合关系的灵敏度图信号；对灵敏度图信号进行图傅里叶变换计算，得到灵敏度图信号的特征值及GFT系数；基于特征值和GFT系数的分布特征诊断评估继电保护定值。2.根据权利要求1所述的一种基于图信号处理的继电保护定值评估方法，其特征在于，灵敏度图信号构建方法包括：以电网保护的感受灵敏度为节点信号，构建电网保护的图节点及相应的节点信号；构建配合关系图的拓扑及支路权重：以故障线路为第一级节点，与故障线路直接相邻的其它线路为第二级节点，与第二级节点和第一级节点直接连接的支路作为配合支路，配合支路的权重为上一级节点与下一级节点的感受灵敏度之差；配合支路的方向为下一级节点指向上一级节点。3.根据权利要求2所述的一种基于图信号处理的继电保护定值评估方法，其特征在于，所述电网保护包括阶段式电流保护、零序电流保护和距离保护。4.根据权利要求3所述的一种基于图信号处理的继电保护定值评估方法，其特征在于，对于段式电流保护和零序电流保护，其感受灵敏度K
sen
为：K
sen
＝I
k
I
set
；其中I
k
为流过保护的电流值，I
set
为电流定值。5.根据权利要求3所述的一种基于图信号处理的继电保护定值评估方法，其特征在于，对于多回线电路的电网保护，当前节点的感受灵敏度以一回线路的感受灵敏度为准。6.根据权利要求2所述的一种基于图信号处理的继电保护定值评估方法，其特征在于，构建电网保护的图节点及相应的节点信号时：对于线路保护考虑配合方向上的保护，其中非故障线路以正方向元件动作的一侧线路保护作为图节点，其感受到的灵敏度为节点信号；而故障线路以两侧动作的平均灵敏度为节点信号；对于变压器支路和线路保护的配合关系，以方向元件可动作的配合段灵敏度作...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖小君，王晓茹，冯先正，吕飞鹏，朱玉勇，张里，赵斌，
申请(专利权)人：四川电力职业技术学院，
类型：发明
国别省市：