一种配电网快速保护方法、装置及计算机可读存储介质与流程

本发明涉及电力系统继电保护，具体涉及一种配电网快速保护方法、装置及计算机可读存储介质。

背景技术：

1、随着交流配电网规模的扩大和入地电缆数量的增加，中性点非有效接地系统中不断增大的电容电流很难再完全被谐振接地装置充分补偿。此外，谐振接地装置导致瞬态过程更加复杂和不稳定，也同时使得故障线路的识别更加困难、绝缘设备成本显著增加。因此，中性点有效接地系统近年来正在逐步取代中性点非有效接地系统。基于中性点有效接地系统的配电网过电压水平低，拥有诸多优势；此外故障发生时也具有明显的故障特征，有利于选择故障线路和保护动作跳闸。然而，此类配电网将产生更大的短路电流，严重威胁安全运行。传统配电网电流保护在中性点有效接地的配电网中应用时，将会遭遇如下几个问题：

2、首先，传统配电网中，用于跳开短路故障的电流保护一般按照三段式的原则配置。在单端电源的情况下，带有自动重合闸功能的三段式电流保护在大多数场景下具有良好的效果，能够可靠切除故障馈线、加速非故障区域的复电，提升配电网的供电可靠性。但是，三段式电流保护的后备保护动作区太大、导致速动性不足，且动作性能严重受到电网运行方式的影响；

3、其次，中性点有效接地的配电网单相故障时一般依赖零序电流保护动作跳闸，零序电流可以由零序电流互感器直接测量，其测量方式需要使三相导线一起穿过零序电流互感器，在存在大量电缆线路的中性点有效接地的配电网上装设极为不方便；若采用相电流互感器之和求取零序电流，则零序电流较小时测量误差极大，况且大多数分支馈线只配备了相电流互感器，导致唯一可用的测量电气量是三相电流。另外，虽然零序电流是天然的故障分量，理论上而言比基于全分量的保护原理灵敏度更高，但是很少有抗过度电阻能力能够达到2000ohms的保护原理提出；

4、最后，目前已有多种不同类型的保护原理提出，按照其实现方式可以分为被动法和主动法。被动法的基本原理是依赖故障本身所产生的稳态或暂态信号实现故障馈线的查找、定位与切除，其优点为简便易行、一般不需要额外的信号源注入设备，但在某些故障分量不明显的场景下存在“四性”方面的矛盾。主动法的基本原理是利用注入信号的幅值或形态特征实现故障识别与切除的一类保护/故障定位方法，但实现较为复杂、需要增设辅助装置。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于，提供一种配电网快速保护方法、装置及计算机可读存储介质，以提升中性点有效接地配电网电流保护的选择性、灵敏性、速动性和可靠性。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种配电网快速保护方法，其特征在于，包括：

3、步骤s1，对放射状配电网的支路进行顺序标定，确定各馈线支路的等级及编号；

4、步骤s2，利用变压器低压侧电流构造启动判据，标定故障发生时刻；

5、步骤s3，根据不同的故障类型，选取特征相并求取相应特征相的突变量电流相量的幅值与相角；

6、步骤s4，以主变低压侧相量为基准相量，将其他线路所求取的相量与之分别求取内积，并标记所有内积大于整定值的线路；

7、步骤s5，查找上述所有标记线路中编号等级最高的线路，并将其标定为故障线路。

8、优选地，所述步骤s1具体包括：将母线标记为l0，所有与母线直接相连的馈线为一级馈线，所述一级馈线标记为所有与一级馈线相连的馈线为二级馈线，所述二级馈线标记为以此类推，直至最后一级馈线。

9、优选地，所述步骤s2具体包括：利用scada系统设定启动判据，在母线处所装设的rtu检测模空间电压、模空间电流的突变，将下式三个条件同时满足的时刻判定故障发生时刻：

10、

11、其中，下标0表示馈线编号，e＝0场景表示用于标记故障时刻的rtu只有线路l0，其他e≠0的线路全部不参与故障时刻的标定；u0(t)、i0(t)为l0处所装设的rtu的模空间电压、模空间电流，其计算方式如下：

12、

13、其中，为l0处所装设的rtu测量得到的三相电压；为l0处所装设的rtu测量得到的三相电流；t为周期。

14、优选地，所述步骤s3具体包括：采用小矢量算法对所有线路的特征相电流突变量进行处理，以得到其基频分量的幅值和相角：

15、

16、其中，下标e表示线路编号，e＝0,1,2,…,n表示对所有线路均使用上述公式，e＝0时表示当前线路为母线低压侧线路；e≠0时表示相应编号的线路；f为特征相标记；p为小矢量的个数，本发明中取p＝4；n为一个工频周期内的采样点数；上标ωb表示基频；p表示第p个小矢量，p≤p；q表示每个小矢量内的采样点数；α表示每个小矢量的原始相角。

17、优选地，所述步骤s4具体包括：选取主变低压侧相量作为基准相量，将各级馈线特征相电流突变量的基频估计量归一化后，与基准相量求取内积，并记录所有内积大于整定阈值的线路；其中，主变低压侧相量为e＝0场景下求出来的幅值和相位，各级馈线特征相电流突变量的基频估计量为e≠0场景下求出来的幅值和相位。

18、优选地，记l1～ln处的结果分别为利用下式得出l1～ln线路特征相电流突变量的基频估计量的归一量与l0处特征相电流突变量的基频估计量的归一量之间的内积：

19、

20、其中，分别为编号为l0～ln线路处特征相电流突变量的基频估计量的归一化结果，为相量所对应的相角，de为线路e的特征相电流突变量的基频估计量的归一量与线路0的特征相电流突变量的基频估计量的归一量的内积，e＝1,2,…,n，e＝0指主变低压侧线路。

21、优选地，利用下述公式判断出疑似故障线路集合：

22、

23、本发明还提供一种配电网快速保护装置，包括：

24、支路标定模块，用于对放射状配电网的支路进行顺序标定，确定各馈线支路的等级及编号；

25、故障检测启动模块，用于利用变压器低压侧电流构造启动判据，标定故障发生时刻；

26、故障特征提取模块，用于根据不同的故障类型，选取特征相并求取相应特征相的突变量电流相量的幅值与相角；

27、内积比较模块，用于以主变低压侧相量为基准相量，将其他线路所求取的相量与之分别求取内积，并标记所有内积大于整定值的线路；

28、故障定位决策模块，用于查找上述所有标记线路中编号等级最高的线路，并将其标定为故障线路。

29、本发明还提供一种配电网快速保护装置，所述电子设备包括处理器和存储器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令，所述处理器执行所述机器可执行指令以所述的配电网快速保护方法。

30、本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序；其中，所述计算机程序在运行时控制所述计算机可读存储介质所在的设备执行所述的配电网快速保护方法。

31、实施本发明具有如下有益效果：提供了一种面向中性点有效接地配电网的高选择性、可靠性的保护原理；提升了中性点有效接地配电网电流保护的灵敏性，实现2000ohms以上的抗过渡电阻能力；不依赖零序电流的获取，只需要提取特征相电流即可实现故障识别，避免了装设零序电流互感器的不便、避免了利用三相电流合成零序电流时所产生的巨大量测误差；提升了中性点有效接地配电网电流保护的速动性，主保护的覆盖范围达到100％，避免故障由后备保护动作而引发的长延时；不受中性点有效接地配电网故障时较大故障电流所引发互感器饱和的影响。