基于电流保护融信因子的站域保护系统及其保护方法
【专利摘要】本发明公开了电力系统继电保护【技术领域】中的一种基于电流保护融信因子的站域保护系统及其保护方法。保护系统包括数据采集模块、自适应整定模块、支撑度计算模块、融信度期望模块、保护融信度模块和故障识别模块；保护方法包括：采集各保护处的电压、各保护处的电流、线路阻抗以及各保护的实际状态；计算各元件的保护整定值；计算各保护对元件的支撑度；计算保护融信度期望函数值；计算保护融信度函数值；计算融信因子，再根据融信因子识别故障元件。本发明可在信息非同步情况下快速、准确的识别故障元件，即使在信息缺失及错误的情况下仍有良好的适应性及容错能力。
【专利说明】基于电流保护融信因子的站域保护系统及其保护方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电力系统继电保护【技术领域】，尤其涉及一种基于电流保护融信因子的站域保护系统及其保护方法。
【背景技术】
[0002]变电站传统保护仅能获取本地单间隔或局部信息，这种先天性的不足导致保护已无法同时兼顾选择性、快速性和灵敏性，且愈加不能满足复杂电网对保护提出的更高要求。同时，随着计算机、通信技术的不断发展，获取全站信息实现站域保护已成为可能，其对保证电网安全稳定运行具有重要意义。
[0003]目前，利用多信息构成的站域保护算法主要有以下三种:1)基于差动原理的站域保护算法，这类算法主要是利用站域范围内电气量信息构成面向变电站的电流差动保护；2)基于方向比较原理的站域保护算法，这类算法利用站内各元件方向信息构造站域方向信息矩阵，按照设定的逻辑关系，判断故障位置；3)基于多Agent的站域保护算法，这类算法将多Agent技术应用于站域保护，能够为变电站提供快速、可靠的后备保护和断路器失灵保护。
[0004]随着测量系统的完善及数据传输技术的发展，站域保护获取数据的可靠性在一定程度上得到了保证，但仍有可能出现信息缺失或错误的情况。另一方面，现有的站域保护原理在信息正确或单一信息缺失情况下可以准确快速定位故障，但对信息的容错性能有限，因此迫切需要研究具有一定容错能力的站域保护。本发明提出一种基于电流保护融信因子的站域保护系统及其保护方法。首先，在线更新站内各元件自适应电流保护的整定值，并根据保护对元件的有效保护范围推导保护对元件故障识别的支撑度，然后将其作为保护动作的权重，构建站域电流保护融信度函数及融信度期望函数，最后利用二者比值即融信因子的最大值识别故障元件。实际变电站验证结果表明，该算法不受系统运行方式的影响，且无需模拟量信息的交互，可在信息非同步情况下快速、准确的识别故障元件，即使在信息缺失及错误的情况下仍有良好的适应性及容错能力。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于，提供一种基于电流保护融信因子的站域保护系统及其保护方法，用于解决现有站域保护原理对信息的容错性能有限的问题。
[0006]为了实现上述目的，本发明提出的技术方案是，一种基于电流保护融信因子的站域保护系统，其特征是所述保护系统包括数据采集模块、自适应整定模块、支撑度计算模块、融信度期望模块、保护融信度模块和故障识别模块；
[0007]其中，数据采集模块与自适应整定模块和保护融信度模块相连，自适应整定模块与支撑度计算模块相连，支撑度计算模块分别与融信度期望模块和保护融信度模块相连，融信度期望模块和保护融信度模块分别与故障识别模块相连；
[0008]所述数据采集模块用于采集站域中各保护处的电压、各保护处的电流、线路阻抗以及各保护的实际状态，并将各保护处的电压、各保护处的电流和线路阻抗发送至自适应整定模块，将各保护的实际状态发送至保护融信度模块；
[0009]所述各保护的实际状态包括变压器保护I段实际状态、变压器保护II段实际状态和变压器保护III段实际状态、线路保护I段实际状态、线路保护II段实际状态和线路保护III段实际状态；
[0010]所述实际状态包括动作状态、不动作状态和缺失状态；
[0011]所述自适应整定模块用于计算各元件的保护整定值，包括变压器保护I段整定值、变压器保护II段整定值和变压器保护III段整定值、线路保护I段整定值、线路保护II段整定值和线路保护III段整定值，并将各元件的保护整定值发送至支撑度计算模块；
[0012]所述支撑度计算模块用于根据各元件保护的整定值，计算各保护对元件的支撑度，包括变压器保护I段支撑度、变压器保护II段支撑度、变压器保护III段支撑度、线路保护I段支撑度、线路保护II段支撑度和线路保护III段支撑度，并将各保护对元件的支撑度发送至融信度期望模块和保护融信度模块；
[0013]所述融信度期望模块用于计算保护融信度期望函数值，包括变压器的保护融信度期望函数值和线路的保护融信度期望函数值，再将保护融信度期望函数值发送至故障识别模块；
[0014]所述保护融信度模块用于计算保护融信度函数值，包括变压器的保护融信度函数值和线路的保护融信度函数值，再将保护融信度函数值发送至故障识别模块；
[0015]所述故障识别模块用于根据变压器的保护融信度期望函数值、线路的保护融信度期望函数值、变压器的保护融信度函数值和线路的保护融信度函数值，计算融信因子，包括变压器的融信因子和线路的融信因子，再根据融信因子识别故障元件。
[0016]一种基于电流保护融信因子的站域保护方法，其特征是所述保护方法包括:
[0017]步骤1:采集各保护处的电压、各保护处的电流、线路阻抗以及各保护的实际状态；
[0018]所述各保护的实际状态包括变压器保护I段实际状态、变压器保护II段实际状态和变压器保护III段实际状态、线路保护I段实际状态、线路保护II段实际状态和线路保护III段实际状态；
[0019]所述实际状态包括动作状态、不动作状态和缺失状态；
[0020]步骤2:计算各元件的保护整定值，包括变压器保护I段整定值、变压器保护II段整定值和变压器保护III段整定值、线路保护I段整定值、线路保护II段整定值和线路保护III段整定值；
[0021]步骤3:计算各保护对元件的支撑度，包括变压器保护I段支撑度、变压器保护II段支撑度、变压器保护III段支撑度、线路保护I段支撑度、线路保护II段支撑度和线路保护III段支撑度；
[0022]步骤4:计算保护融信度期望函数值，包括变压器的保护融信度期望函数值和线路的保护融信度期望函数值；
[0023]步骤5:计算保护融信度函数值，包括变压器的保护融信度函数值和线路的保护融信度函数值；
[0024]步骤6:计算融信因子，包括变压器的融信因子和线路的融信因子，再根据融信因子识别故障元件。
[0025]所述计算各元件的保护整定值具体为:
[0026]采用公式
【权利要求】
1.一种基于电流保护融信因子的站域保护系统，其特征是所述保护系统包括数据采集模块、自适应整定模块、支撑度计算模块、融信度期望模块、保护融信度模块和故障识别模块； 其中，数据采集模块与自适应整定模块和保护融信度模块相连，自适应整定模块与支撑度计算模块相连，支撑度计算模块分别与融信度期望模块和保护融信度模块相连，融信度期望模块和保护融信度模块分别与故障识别模块相连； 所述数据采集模块用于采集站域中各保护处的电压、各保护处的电流、线路阻抗以及各保护的实际状态，并将各保护处的电压、各保护处的电流和线路阻抗发送至自适应整定模块，将各保护的实际状态发送至保护融信度模块； 所述各保护的实际状态包括变压器保护I段实际状态、变压器保护II段实际状态和变压器保护III段实际状态、线路保护I段实际状态、线路保护II段实际状态和线路保护III段实际状态； 所述实际状态包括动作状态、不动作状态和缺失状态； 所述自适应整定模块用于计算各元件的保护整定值，包括变压器保护I段整定值、变压器保护II段整定值和变压器保护III段整定值、线路保护I段整定值、线路保护II段整定值和线路保护III段整定值，并将各元件的保护整定值发送至支撑度计算模块； 所述支撑度计算模块用于根据各元件保护的整定值，计算各保护对元件的支撑度，包括变压器保护I段支撑度、变压器保护II段支撑度、变压器保护III段支撑度、线路保护I段支撑度、线路保护II段支 撑度和线路保护III段支撑度，并将各保护对元件的支撑度发送至融信度期望模块和保护融信度模块； 所述融信度期望模块用于计算保护融信度期望函数值，包括变压器的保护融信度期望函数值和线路的保护融信度期望函数值，再将保护融信度期望函数值发送至故障识别模块； 所述保护融信度模块用于计算保护融信度函数值，包括变压器的保护融信度函数值和线路的保护融信度函数值，再将保护融信度函数值发送至故障识别模块； 所述故障识别模块用于根据变压器的保护融信度期望函数值、线路的保护融信度期望函数值、变压器的保护融信度函数值和线路的保护融信度函数值，计算融信因子，包括变压器的融信因子和线路的融信因子，再根据融信因子识别故障元件。
2.一种基于电流保护融信因子的站域保护方法，其特征是所述保护方法包括: 步骤1:采集各保护处的电压、各保护处的电流、线路阻抗以及各保护的实际状态； 所述各保护的实际状态包括变压器保护I段实际状态、变压器保护II段实际状态和变压器保护III段实际状态、线路保护I段实际状态、线路保护II段实际状态和线路保护III段实际状态； 所述实际状态包括动作状态、不动作状态和缺失状态； 步骤2:计算各元件的保护整定值，包括变压器保护I段整定值、变压器保护II段整定值和变压器保护III段整定值、线路保护I段整定值、线路保护II段整定值和线路保护III段整定值； 步骤3:计算各保护对元件的支撑度，包括变压器保护I段支撑度、变压器保护II段支撑度、变压器保护III段支撑度、线路保护I段支撑度、线路保护II段支撑度和线路保护III段支撑度； 步骤4:计算保护融信度期望函数值，包括变压器的保护融信度期望函数值和线路的保护融信度期望函数值； 步骤5:计算保护融信度函数值，包括变压器的保护融信度函数值和线路的保护融信度函数值； 步骤6:计算融信因子，包括变压器的融信因子和线路的融信因子，再根据融信因子识别故障元件。
3.根据权利要求2所述的保护方法，其特征是所述计算各元件的保护整定值具体为:
采用公式
4.根据权利要求3所述的保护方法，其特征是所述计算各保护对元件的支撑度具体为: 采用公式
5.根据权利要求4所述的保护方法，其特征是所述计算保护融信度期望函数值具体为: 采用公式
6.根据权利要求5所述的保护方法，其特征是所述计算保护融信度函数值具体为: 采用公式
7.根据权利要求6所述的保护方法，其特征是所述计算融信因子具体为: 采用公式
8.根据权利要求7所述的保护方法，其特征是所述根据融信因子识别故障元件具体为:确定所有变压器的融信因子和线路的融信因子最大的变压器或线路，所述变压器的融信因子和线路的融信因 子最大的变压器或线路为故障元件。
【文档编号】H02H7/04GK103795031SQ201410071792
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年2月28日 优先权日:2014年2月28日
【发明者】马静, 史宇欣, 马伟, 邱扬, 王增平 申请人:华北电力大学