一种基于同塔多回线路的变时限距离保护计时方法及装置与流程

本发明涉及电气技术中电力系统及其自动化领域，更具体地，涉及一种基于同塔多回线路的变时限距离保护计时方法及装置。

背景技术：

整定计算是确保继电保护装置发挥正常性能的必要条件。线路的距离后备保护需要和相邻线路的距离后备保护配合。在线路的开断、新建等导致电网结构变化时，需要重新计算并更改距离后备保护定值，将耗费大量的时间和管理成本。由于基建项目计划和实施的不一致性，需要更改的定值不能一次到位，会造成更改过程中定值失去配合。同时，在定值更改过程中也伴随着更改出错的潜在安全风险。

变时限距离保护可以实现距离后备保护延时定值免整定，全网距离后备保护动作时间可自适应配合，不受电网接线形式和故障形态的影响，能确保故障线路的距离保护后备段优先动作，动作时限级差满足规范要求，全网无不配合点。实现全网比定时限整定计算更为优化的距离后备保护的配合方案。

计时方法是变时限距离保护的核心组成部分，利用保护装置在故障发生时刻所获取的本侧的电流信息，和距离保护装置的测量阻抗、线路长度等定值，设计出一套距离保护ii段和iii段动作时间计算公式，对动作时间进行在线计算，实现相邻保护动作时限的配合。

对于同塔多回线路，跨线故障等情况下测量阻抗的准确性下降，计算出的动作时间可能不满足相邻线路的配合关系。

技术实现要素：

为了解决背景技术存在的对于同塔多回线路，跨线故障等情况下测量阻抗的准确性下降，计算出的动作时间可能不满足相邻线路的配合关系问题，本发明提供了一种基于同塔多回线路的变时限距离保护计时方法，所述方法包括：

采集所述同塔多回线路中变时限距离保护安装处电流的瞬时值；获取预设参数；

根据所述预设参数以及多回线路测距模型，计算得到多回线路测距结果；

根据所述预设参数、所述多回线路测距结果以及自适应计算模型，计算得到距离保护ii段动作时间tii以及最终距离保护iii段动作时间tiii；

根据所述电流的瞬时值、所述预设参数以及跨线故障辅助判据模型，确定最终距离保护ii段动作时间t'ii。

进一步的，所述预设参数包括距离保护的测距结果c、所述同塔多回线路长度cl以及所述同塔多回线路数n；所述多回线路测距模型的计算公式为：

其中，cd为多回线路测距结果；所述n为正整数。

进一步的，根据所述预设参数、所述多回线路测距结果以及自适应计算模型，计算得到距离保护ii段动作时间tii以及最终距离保护iii段动作时间tiii包括：

根据预设参数、所述多回线路测距结果以及所述自适应计算模型，计算动作时间中间值tm(m＝1,2,3，……，m)，所述m为正整数；

根据所述预设参数、所述多回线路测距结果、所述自适应计算模型以及所述动作时间中间值tm，计算得到所述距离保护ii段动作时间tii以及所述最终距离保护iii段动作时间tiii。

进一步的，所述预设参数还包括时间极差k0、所述距离保护iii段最小动作时间tmin以及所述距离保护iii段最大动作时间liii.set；所述自适应计算模型中所述动作时间中间值的前六组的计算公式为：

其中，a11、a12、a21、a31、a32、a41、a42、a51、a61、a62、b11、b12、b31、b41、b51、b61、b62、c12、c21、c31、c41、c51、d12、d31、e11、e31、e41以及e61均为正数。

进一步的，所述自适应计算模型中计算得到所述距离保护ii段动作时间tii的公式为：

当0≤cd≤f11cl时，tii＝t1，若tii＜g11，tii＝g11；

当f11cl＜cd≤f21cl时，若tii＜g21，tii＝g21；若tii＞h22+t2，tii＝h22+t2；

当f21cl＜cd≤f31cl时，若tii＞g31，tii＝g31；

当f31cl＜cd时，若tii＞g41，tii＝g41

其中，f11、g11、f21、h21、g21、h22、f31、h31、g31、h41以及g41均为正数。

进一步的，所述自适应计算模型中计算得到所述最终距离保护iii段动作时间tiii的公式为：

当0≤cd≤f11cl时，tiii＝t1+tmin+j11；

当f11cl＜cd≤f21cl时，

若tiii＜k21+tmin，tiii＝k21+tmin；若tiii＞k22+t6+tmin，tiii＞k22+t6+tmin；

当f21cl＜cd≤f31cl时，

若tiii＞k31，tiii＝k31；

当f31cl＜cd时，

若tiii＞liii.set时，tiii＝liii.set；

计算得到tiii后，若tiii＞liii.set，tiii＝liii.set，其中f11、g11、f21、j21、j22、k21、k22、f21、f31、j31、j32、j33、j34、k31、f31、j41以及k41均为正数。

进一步的，所述预设参数还包括距离保护选相结果；所述根据所述电流的瞬时值、所述预设参数以及跨线故障辅助判据模型，确定最终距离保护ii段动作时间t'ii包括：

若距离保护选相结果为相间故障时，判断相间故障辅助判据是否满足，若满足，则t'ii＝tii保持不变；若不满足，当tii>p时，t'ii取为p秒，所述p为正数；

若距离保护选相结果为单相故障时，判断单相故障辅助判据是否满足，若满足，则t'ii＝tii保持不变；若不满足，当tii>q时，t'ii取为q秒，所述q为正数。

进一步的，所述跨线故障辅助判据模型包括相间故障辅助判据模型以及单相故障辅助判据模型；

所述相间故障辅助判据模型的公式为：

其中，为相间故障的其中一个故障相的电流基波相量；为相间故障的另一个故障相的电流基波相量；η为相间第一系数，η＞1；λ为相间第二系数，λ＜1；

所述单相故障辅助判据模型的公式为，

其中，为非故障相中的超前相的电流基波相量；为非故障相中的滞后相的电流基波相量；θ1为单相第一角度；θ2为单相第二角度，θ2＞θ1＞90o。

所述一种用于同塔多回线路的变时限距离保护计时装置包括：

采集获取参数单元，所述采集获取参数单元一端分别与多回线路测距模型单元、自适应计算模型单元以及跨线故障辅助判据模型单元相连接；所述采集获取参数单元用于采集获取预设参数，并将所述预设参数发送至所述多回线路测距模型单元、所述自适应计算模型单元以及所述跨线故障辅助判据模型单元；

多回线路测距模型单元，所述多回线路测距模型单元一端与所述自适应计算模型单元相连接；所述多回线路测距模型单元用于根据所述采集获取参数单元发送的预设参数以及多回线路测距模型，计算得到多回线路测距结果，并将所述多回线路测距结果发送至所述自适应计算模型单元；

自适应计算模型单元，所述自适应计算模型单元一端与所述跨线故障辅助判据模型单元相连接；所述自适应计算模型单元用于根据所述预设参数、所述多回线路测距模型单元发送的所述多回线路测距结果以及自适应计算模型，计算得到距离保护ii段动作时间以及最终距离保护iii段动作时间，并将所述距离保护ii段动作时间发送至所述跨线故障辅助判据模型单元；

跨线故障辅助判据模型单元，所述跨线故障辅助判据模型单元用于根据所述预设参数以及跨线故障辅助判据模型，确定最终距离保护ii段动作时间。

进一步的，所述预设参数包括变时限距离保护安装处的电流的瞬时值、距离保护选相结果、时间极差k0、所述同塔多回线路长度cl、所述同塔多回线路数n、距离保护的测距结果c、距离iii段最小动作时间tmin以及距离iii段最大动作时间liii.set。

进一步的，所述跨线故障辅助判据模型包括相间故障辅助判据模型以及单相故障辅助判据模型。

本发明的有益效果为：本发明的技术方案，给出了一种基于同塔多回线路的变时限距离保护计时方法及装置，所述方法包括：采集获取预设参数；根据所述预设参数以及多回线路测距模型，计算得到多回线路测距结果；根据所述预设参数、所述多回线路测距结果以及自适应计算模型，计算得到距离保护ii段动作时间以及最终距离保护iii段动作时间；根据所述预设参数以及跨线故障辅助判据模型，确定最终距离保护ii段动作时间；根据所述最终距离保护ii段动作时间以及所述最终距离保护iii段动作时间；为了对于同塔多回线路，跨线故障等情况下测量阻抗的准确性下降，计算出的动作时间可能不满足相邻线路的配合关系问题，使同塔双回线路发生跨线故障或单一故障时均实现相邻保护动作时限的配合。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1为本发明具体实施方式的一种基于同塔多回线路的变时限距离保护计时方法的流程图；

图2为本发明具体实施方式的一种基于同塔多回线路的变时限距离保护计时装置的结构图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

图1为本发明具体实施方式的一种基于同塔多回线路的变时限距离保护计时方法的流程图。如图1所述，所述方法包括：

步骤110，采集所述同塔多回线路中变时限距离保护安装处电流的瞬时值；获取预设参数；所述预设参数包括所述采集的三相电流的瞬时值确定三相电流基波相量设置选相为相间故障时故障相电流基波相量设置选相为单相故障时，非故障相中超前相的电流基波相量非故障相中滞后相的电流基波相量获取预先设置的时间极差k0、本线路长度cl、多回线路数n、距离保护的测距结果c及距离iii段最小动作时间tmin、距离iii段最大动作时间liii.set；

步骤120，根据所述预设参数以及多回线路测距模型，计算得到多回线路测距结果；

进一步的，所述预设参数包括距离保护的测距结果c、所述同塔多回线路长度cl以及所述同塔多回线路数n；所述多回线路测距模型的计算公式为：

其中，cd为多回线路测距结果；所述n为正整数。

步骤130，根据所述预设参数、所述多回线路测距结果以及自适应计算模型，计算得到距离保护ii段动作时间tii以及最终距离保护iii段动作时间tiii；

根据预设参数、所述多回线路测距结果以及所述自适应计算模型，计算动作时间中间值tm(m＝1,2,3，……，m)，所述m为正整数；

进一步的，所述预设参数还包括时间极差k0、所述距离保护iii段最小动作时间tmin以及所述距离保护iii段最大动作时间liii.set；所述自适应计算模型中所述动作时间中间值的前六组的计算公式为：

其中，a11、a12、a21、a31、a32、a41、a42、a51、a61、a62、b11、b12、b31、b41、b51、b61、b62、c12、c21、c31、c41、c51、d12、d31、e11、e31、e41以及e61均为正数；

本实例中，所述自适应计算模型中所述动作时间中间值的前六组的计算公式为，

t5＝0.002×(cd/5)^2.5

上述t1、t2、t3、t4、t5、t6的单位为秒(s)；

根据所述预设参数、所述多回线路测距结果、所述自适应计算模型以及所述动作时间中间值tm，计算得到所述距离保护ii段动作时间tii以及所述最终距离保护iii段动作时间tiii；

进一步的，所述自适应计算模型中计算得到所述距离保护ii段动作时间tii的公式为：

当0≤cd≤f11cl时，tii＝t1，若tii＜g11，tii＝g11；

当f11cl＜cd≤f21cl时，若tii＜g21，tii＝g21；若tii＞h22+t2，tii＝h22+t2；

当f21cl＜cd≤f31cl时，若tii＞g31，tii＝g31；

当f31cl＜cd时，若tii＞g41，tii＝g41

其中，f11、g11、f21、h21、g21、h22、f31、h31、g31、h41以及g41均为正数；

本实例中，所述自适应计算模型中计算得到所述距离保护ii段动作时间tii的公式为：

当0≤cd≤0.6cl时，tii＝t1

当tii＜0.2时，tii取为0.2s；

当0.6cl＜cd≤1.05cl时，

当tii＜0.5时，tii取为0.5s。当tii＞2+t6时，tii取为2+t6；

当1.05cl＜cd≤1.5cl时，

当tii＞3时，tii取为3s；

当1.5cl＜cd时，

当tii＞5时，tii取为5s；

进一步的，所述自适应计算模型中计算得到所述最终距离保护iii段动作时间tiii的公式为：

当0≤cd≤f11cl时，tiii＝t1+tmin+j11；

当f11cl＜cd≤f21cl时，

若tiii＜k21+tmin，tiii＝k21+tmin；若tiii＞k22+t6+tmin，tiii＞k22+t6+tmin；

当f21cl＜cd≤f31cl时，

若tiii＞k31，tiii＝k31；

当f31cl＜cd时，

若tiii＞liii.set时，tiii＝liii.set；

计算得到tiii后，若tiii＞liii.set，tiii＝liii.set，其中f11、g11、f21、j21、j22、k21、k22、f21、f31、j31、j32、j33、j34、k31、f31、j41以及k41均为正数；

本实例中，所述自适应计算模型中计算得到所述最终距离保护iii段动作时间tiii的公式为：

当0≤cd≤0.6cl时，tiii＝t1+tmin-0.2；

当0.6cl＜cd≤1.05cl时，

当tiii＜0.3+tmin时，tiii取为0.3+tmin；当tiii＞1.8+t6+tmin时，tiii取为1.8+t6+tmin；

当1.05cl＜cd≤1.5cl时，

当tiii＞10时，tiii取为10s；

当1.5cl＜cd时，

当tiii＞liii.set时，tiii取为liii.set；

计算出tiii后，对于多回线路，若tiii＜2.5时，tiii取为2.5s。

步骤140，根据所述电流的瞬时值、所述预设参数以及跨线故障辅助判据模型，确定最终距离保护ii段动作时间t'ii；根据所述最终距离保护ii段动作时间t'ii以及所述最终距离保护iii段动作时间tiii，完成相邻保护动作时限配合；

本实例中，若距离保护选相结果为相间故障时，判断相间故障辅助判据是否满足，若满足，则t′ii＝tii；若不满足，当tii>1时，t′ii取为1秒；

若距离保护选相结果为单相故障时，判断单相故障辅助判据是否满足，若满足，则t'ii＝tii；若不满足，当tii>1时，t'ii取为1秒；

进一步的，所述跨线故障辅助判据模型包括相间故障辅助判据模型以及单相故障辅助判据模型；

所述相间故障辅助判据模型的公式为：

其中，为相间故障的其中一个故障相的电流基波相量；为相间故障的另一个故障相的电流基波相量；η为相间第一系数，η＞1；λ为相间第二系数，λ＜1；

所述单相故障辅助判据模型的公式为，

其中，为非故障相中的超前相的电流基波相量；为非故障相中的滞后相的电流基波相量；θ1为单相第一角度；θ2为单相第二角度，θ2＞θ1＞90°。

图2为本发明具体实施方式的一种基于同塔多回线路的变时限距离保护计时装置的结构图。如图2所示，所述装置包括：

采集获取参数单元1，所述采集获取参数单元1一端分别与多回线路测距模型单元2、自适应计算模型单元3以及跨线故障辅助判据模型单元4相连接；所述采集获取参数单元1用于采集获取预设参数，并将所述预设参数发送至所述多回线路测距模型单元2、所述自适应计算模型单元3以及所述跨线故障辅助判据模型单元4；

多回线路测距模型单元2，所述多回线路测距模型单元2一端与所述自适应计算模型单元3相连接；所述多回线路测距模型单元2用于根据所述采集获取参数单元1发送的预设参数以及多回线路测距模型，计算得到多回线路测距结果，并将所述多回线路测距结果发送至所述自适应计算模型单元3；

自适应计算模型单元3，所述自适应计算模型单元3一端与所述跨线故障辅助判据模型单元4相连接；所述自适应计算模型单元3用于根据所述预设参数、所述多回线路测距模型单元2发送的所述多回线路测距结果以及自适应计算模型，计算得到距离保护ii段动作时间以及最终距离保护iii段动作时间，并将所述距离保护ii段动作时间发送至所述跨线故障辅助判据模型单元4；

跨线故障辅助判据模型单元4，所述跨线故障辅助判据模型单元4用于根据所述预设参数以及跨线故障辅助判据模型，确定最终距离保护ii段动作时间。

进一步的，所述预设参数包括变时限距离保护安装处的电流的瞬时值、距离保护选相结果、时间极差k0、所述同塔多回线路长度cl、所述同塔多回线路数n、距离保护的测距结果c、距离iii段最小动作时间tmin以及距离iii段最大动作时间liii.set；

进一步的，所述跨线故障辅助判据模型包括相间故障辅助判据模型以及单相故障辅助判据模型。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本公开的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。本说明书中涉及到的步骤编号仅用于区别各步骤，而并不用于限制各步骤之间的时间或逻辑的关系，除非文中有明确的限定，否则各个步骤之间的关系包括各种可能的情况。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本公开的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本公开的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本公开还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者系统程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本公开的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本公开进行说明而不是对本公开进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本公开可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干系统的单元权利要求中，这些系统中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。

以上所述仅是本公开的具体实施方式，应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开精神的前提下，可以作出若干改进、修改、和变形，这些改进、修改、和变形都应视为落在本申请的保护范围内。