[发明专利]一种适用于花瓣式配电网的区域后备保护方法及系统

说明书

一种适用于花瓣式配电网的区域后备保护方法及系统，读取配电网系统静态数据，完成配电网络拓扑，根据配电网实时功率流向确定网络正方向，建立对应的网络描述矩阵D；实时从智能电子设备I ED上传信息中读取故障报警和短路电流信息，判断是否有故障发生，若有故障发生，根据智能电子设备I ED上传过流信息建立故障信息序列F；根据故障信息序列F对矩阵D的对角元素进行修改，得到最终故障区间判别矩阵P；根据计算结果进行故障区段判别，确定故障区段。

技术领域

本发明涉及配电网保护与控制领域，具体地说，涉及一种适用于花瓣式配电网的区域后备保护方法及系统。

背景技术

电力工业是国家的基础设施，电网安全稳定运行关系到社会经济的健康有序发展。然而随着电网规模逐渐扩大、网架结构日益复杂大电网安全威胁也急剧增加。继电保护作为保障电网安全的第一道防线，面临着空前的考验。2003年8月14日，美国俄亥俄州北部地区条关键线路被切除，随后附近大量线路后备保护因潮流转移过负荷而误动，最终引发了“美加大停电”造成千万用户供电中断，经济损失近一百亿美元。2012年7月30日和31日，印度连续发生两起大停电，其起因均是由于西部电网和北部电网之间的一条联络线因距离三段过负荷误动被切除，致使两个地区电网解列，引发了有史以来规模最大的停电事故，超过亿人受到影响。在国内外多起大停电事故的调查结果中显示，电网后备保护的不合理动作通常是事故诱发和扩散的主因之一。经分析，后备保护的缺陷集中表现为三个方面：配合关系复杂，动作延时长，可能无法满足保证系统稳定的极限切除时间，威胁电网安全；整定困难，灵敏性可靠性难以兼顾，不能适应系统运行方式变化，时有保护失配和灵敏度不足的情况发生；不能区分内部故障和事故过负荷，容易因潮流转移引发连锁跳闹，导致电网大面积停电。究其原因，传统后备保护性能缺陷的根本症结在于仅利用本地信息，角度单一，无法全方位反应故障。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于有限区域集中式结构的花瓣式配电网后备保护方法及系统，针对花瓣型这一特殊结构的配电网，本方案将通过联络开关紧密连接的两个变电站及其所连馈线作为一个有限区域，仅在其中一个变电站内设置区域决策层，负责收集各IED上传的信息，形成网络描述矩阵，从而实现对配电网拓扑结构的识别；同时采集环形配电网功率流向及其DG接入位置、容量等信息。在配电网发生故障后，形成故障判别矩阵，实现故障的准确判别与定位。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案，如图1所示：

(1)基于有限区域集中式结构的花瓣式配电网后备保护方法，包括如下步骤：

1)读取配电网系统静态数据，完成配电网络拓扑，根据配电网实时功率流向确定网络正方向，建立对应的网络描述矩阵D；

2)实时从IED上传信息中读取有关故障报警和短路电流信息判断是否有故障发生；

3)根据IED上传过流信息建立故障信息序列F；

4)根据修正规则，得最终故障区间判别矩阵P；

5)基于上述计算结果进行故障区段判别，确定故障区段。

6)若判断故障切除后线路末端负荷在增加DG出力的情况下依然不满足电压约束的情况，或事故区间停电的负荷转移到相邻变电站恢复负荷供电，通过算法得到最佳负荷转供方案，从而实现对联络开关的控制。

(2)故障定位矩阵的形成方法

1)网络描述矩阵D

对区域内各馈线段上的断路器、分段开关和联络开关当做节点统一编号，并给区间内各馈线确定一个正方向(配电网正常运行状态下功率流动方向即为馈线的正方向)，然后根据各节点的有向连接关系形成n×n网络描述矩阵D(n为节点数量)，即若节点i和节点j之间存在一条馈线且该馈线的正方向是由节点i指向节点j，则对应的网络描述矩阵中的元素d_i,j＝1，否则d_j,i＝0。