[发明专利]基于变电站本地信息的电网系统保护方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统继电保护技术和电力系统紧急控制领域。

背景技术

继电保护的作用不只限于切除故障元件和限制事故影响范围(这是首要任务)，还要保证电网系统的安全稳定运行。但传统继电保护的设计更加着重于前者，仅从被保护设备的角度进行保护的构建，不考虑其动作行为对电网系统的影响，同时与安全自动装置之间缺乏有效的协调，在某些情况下会恶化电网系统的状况，甚至引发连锁跳闸和大停电。

当电网中某条联络线被切除后，其上的功率潮流将转移到系统中其他正常运行的联络线上，可能导致正常线路过载，这个过程称为潮流转移，由此引起的正常线路过载称为潮流转移过载。这些过载线路仅为不正常运行状态，而非故障状态，不应当简单地切除。但传统电流保护和距离保护一般采用测量电流的幅值、测量阻抗的幅值与相角来区分负荷电流和故障电流，无法明确区分潮流转移引起的过载和后备保护区域内的故障，从而使得后备保护误跳闸，引发连锁跳闸事故。

目前识别潮流转移的研究主要集中在利用广域测量系统(WAMS)等空间域信息构成的广域保护上。在该模式下，需要中央单元实时获取整个系统的拓扑和运行参数，识别出潮流转移过载后，干预本地保护的判断决策。广域保护模式存在着难以合理确定控制规模、响应速度慢、逻辑复杂、对通信的速度、实时性和可靠性要求过高等问题。

系统线路的稳定运行主要受热载荷能力、稳定极限的影响，其中热载荷能力满足热平衡方程，影响线路的弧垂、温度和应力等，可以通过建模和实验的方法建立线路的“负载—承受时间”曲线，来计算线路过载的最大承受时间。变压器过载能力则受温度和绝缘等因素的影响。如果允许线路和设备承受合理的短时过载，采用具有自适应性的保护，做好系统各种保护间的协调及时消除线路过载，就可以防御过载连锁跳闸，但是目前尚未有解决方案。

消除线路过载是一个系统层面的优化问题，这涉及到控制点和控制量的合理确定问题。根据设备过载量的不同，可以采取改变发电机出力、改变移相器角度、改变网络拓扑、切机切负荷等措施。

能够触发保护动作的设备过载，往往是严重过载。设备承受严重过载的时间一般很短，来不及等待系统层面的集中决策。为了保护设备不受损害，可利用部分本地或区域信息，实现可能非全局最优但最有效的本地措施，尽快缓解紧急状态。例如在目前电力系统中应用的连锁切负荷，就是根据线路过载情况直接切除预先设定的负荷，消除线路过载。但该方法仅利用一条线路负荷电流的大小作为判断依据，不能区分普通过载和潮流转移过载，也不能合理确定减载点和减载量。

发明内容

本发明的目的是为克服已有技术的不足，提出一种基于变电站内本地信息的电网系统保护方法，该方法采用本地识别、本地处理与系统协调相结合的方法，实现继电保护与紧急控制的协调处理，可以降低对通信网络和通信实时性的依赖，提高电力安全运行水平。

本发明提出的基于变电站内本地信息的电网系统保护方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据持续采集和计算变电站内每条线路的电压电流幅值及序分量，判断出所有线路的后备保护区域内是否发生故障，若某条线路的后备保护区域内发生故障，转步骤2)，否则，继续执行步骤1)；

2)在预设的时间T内，判断故障特征是否消失，T取0.5-5秒，若故障特征未消失，转步骤3)，若故障特征消失，且该条线路过载，则判为潮流转移过载，转步骤4)，若故障特征消失，且该条线路未过载，则转步骤1)；

3)发出跳闸命令，跳开该线路；

4)根据该条线路的“负载—承受时间”曲线，计算出该条线路过载的最大承受时间；根据该条线路负荷电流I和额定电流I_e，计算出该条线路的电流过载量ΔI，计算公式为：

ΔI＝I-K×I_e

K为过载系数，典型值范围为1.1-1.5

转步骤5)；

5)根据步骤4)得出的该条线路过载的最大承受时间，作为保护的时间定值，在该定值时间内，转步骤6)，若超出该定值，发出跳闸命令，跳开该线路；

(变电站内后备保护区域内发生故障每条线路均按步骤2)-5)执行)

6)根据线路的功率潮流方向对变电站内的所有线路进行分类，分为进线、出线、负荷线路；并根据步骤4)计算得到的每条进线的过载量进行累加，得到进线过载总值∑ΔI_in；同时对所有出线的过载量进行累加，得到出线过载总值∑ΔI_out，比较进线过载总值和出线过载总值，确定本变电站是否需要减载，并确定本变电站减载量S，判断规则为：