[发明专利]一种基于量测变换状态估计的广域继电保护方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于量测变换状态估计的广域继电保护方法。

背景技术

目前的220kV及以上的继电保护装置均采用双重化配置方式，由两套相互独立的主、后备保护一体的保护装置组成，其中后备保护大都利用单端测量信息，并存在动作时间较长、整定困难的缺点。

PMU量测采集周期短、测量精度更加准确，并且能够直接测量节点电压及与其相连支路的电流的相角信息。近年来众多学者利用PMU高精度、高速度的测量信息进行了广域继电保护的研究。

广域信息的引入让广域继电保护的通信变得更加复杂，对通信的同步性要求更高。因此，广域继电保护必须具有较强的数据容错性，在存在少量坏数据的情况下仍能够可靠判别出故障位置。

现有的广域继电保护方法包括广域电流差动保护、基于多Agent的广域后备保护和基于纵联比较原理的广域继电保护方法。广域电流差动保护根据一次、二次设备运行状态和拓扑关系实现保护区域的广域差动保护原理；基于多Agent的广域后备保护通过局域网或广域网与其他保护Agent通信，根据相关区域内保护、开关动作状态或电网电流差动原理判断故障位置；基于纵联比较原理的广域继电保护方法通过收集特定保护范围内各IED的故障方向信息来确定故障位置。三种方法通过不同方法实现了广域继电保护功能，但是均对测量数据要求很高，数据兼容性较差，当测量数据中存在坏数据的情况下存在误判的可能。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种基于量测变换状态估计的广域继电保护方法，本方法首先通过量测变化方法分别得到无故障支路和有故障支路的等效量测，建立等效量测的量测方程，进一步通过状态估计方法得到系统的状态量，并确立故障线路和故障位置。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于量测变换状态估计的广域继电保护方法，包括以下步骤：

(1)采集各支路的量测电压值与量测电流值，将量测数据与上一周波的数据进行比较，得到每个量测数值的变化量；

(2)若所有支路的变化量均小于设定的启动阈值，则广域继电保护系统维持自检状态，若某支路的量测值变化量大于启动阈值，则认为该支路为可疑故障支路，进入步骤(3)；否则，转入步骤(1)；

(3)判断该可疑支路的测量值是否存在量测坏数据，若存在，则将其从可疑故障支路中删除，若不存在，确定其为有故障支路，则执行广域继电保护算法，转入步骤(4)；

(4)通过量测变换方法分别得到无故障支路和有故障支路的等效量测，建立等效量测的量测方程，确定故障支路及其位置。

所述步骤(3)中，量测坏数据的具体判断方法包括：

(3-1)读取该支路对端量测数据，判断对端量测数据的变化量是否大于其启动值；

(3-2)根据该支路电流量测值和节点支路关联矩阵，计算该支路关联节点的差动电流，判断差动电流是否大于整定值；

(3-3)若(3-1)的判断结果为否，则该支路量测数据为坏数据；如果(3-1)的判断结果为是，且(3-2)的判断结果为是，则该故障发生在母线上，量测数据不是坏数据；如果(3-1)的判断结果为是，且(3-2)的判断结果为否，则该量测数据不是坏数据。

所述步骤(3-2)的具体方法为：关联节点的差动电流的大小等于支路电流量测与节点支路关联矩阵的乘积。

所述节点支路关联矩阵，当该支路与节点关联，且极性相同时，矩阵元素为1；当支路与该节点关联，且极性相反时，则该矩阵元素为-1；若支路与节点不关联，则该矩阵元素为0。

所述步骤(4)中，无故障支路的等效量测电路包括节点i和节点j，两个节点分别通过电容接地，电容的电抗值为y_c，则节点i的测量电压与状态量的关系如下式所示：

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