基于復合相量平面的自適應過負荷識別系統及其方法
【專利摘要】本發明公開了電力系統繼電保護【技術領域】中的一種基于復合相量平面的自適應過負荷識別系統及其方法。系統包括順序相連的數據讀入模塊、保護計算模塊和保護動作模塊；方法包括采集數據；利用采集的數據計算距離保護安裝處的測量阻抗和自適應過負荷識別阻抗；根據距離保護安裝處的測量阻抗、自適應過負荷識別阻抗和距離保護III段整定值，確定是否發送跳閘信號或者閉鎖信號。本發明采用本地信息處理，通過與傳統距離保護III段動作特性相結合，能可靠識別區內過負荷與對稱故障，有效避免了線路過負荷時保護誤動引起的大停電事故的發生，同時克服了過負荷識別簡單閉鎖后出現保護死區的問題。
【專利說明】基于復合相量平面的自適應過負荷識別系統及其方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于電力系統繼電保護【技術領域】，尤其涉及一種基于復合相量平面的自適應過負荷識別系統及其方法。
【背景技術】
[0002]世界范圍內多次大停電事故的起因均是線路過負荷造成的距離保護III段誤動作。因此，如何有效識別過負荷是防止大停電發生的首要保障。
[0003]目前，過負荷的識別主要分為基于廣域信息識別和基于本地信息識別兩大類。基于廣域信息的廣域保護系統是近年來試圖解決該難題的研究熱點，按類型劃分為基于專家系統的廣域后備保護、廣域差動保護、基于潮流轉移識別的廣域后備保護等。相較于傳統的保護系統，廣域保護系統對通信提出了更高的要求，需要進一步研究傳輸時延、通道阻塞以及通信失效對保護性能的影響。同時，廣域保護系統需要實時收集全網或局部電網的動態信息，網絡拓撲改變后還需要對網絡參數進行修正，計算量大且難以確定合理的保護范圍。考慮到基于本地信息的過負荷識別方案具有不依賴于通信、決策快速、易于實現等特點，目前眾多專家學者致力于研究基于本地信息進行過負荷識別。
[0004]本發明提出了一種基于復合相量平面的自適應過負荷識別系統及其方法，首先根據不同運行工況下量測相量的幾何分布特性，建立虛擬電壓降落相量方程，并求解自適應整定系數，構造距離保護III段自適應過負荷識別判據，然后將該判據與傳統距離保護III段的動作特性相結合，以識別過負荷與對稱故障。基于Matlab和PSCAD/EMTDC平臺的仿真實例驗證表明，本發明通過與傳統距離保護III段動作特性相結合，可根據系統實際運行狀態調節保護范圍，能可靠識別過負荷與對稱故障；同時，克服了過負荷識別簡單閉鎖后出現保護死區的問題，在過負荷情況下發生區內故障，保護仍能可靠動作。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于，提供一種基于復合相量平面的自適應過負荷識別系統及其方法，用于實現過負荷與對稱故障的快速有效識別。
[0006]為了實現上述目的，本發明提出的技術方案是，一種基于復合相量平面的自適應過負荷識別系統，其特征是所述系統包括順序相連的數據讀入模塊、保護計算模塊和保護動作模塊；
[0007]所述數據讀入模塊用于采集距離保護安裝處的電壓、距離保護安裝處的電流、距離保護III段整定值、距離保護整定范圍內的線路阻抗邊界值和距離保護整定范圍內的線路阻抗角，并將采集的數據發送至保護計算模塊；
[0008]所述保護計算模塊用于根據距離保護安裝處的電壓、距離保護安裝處的電流、距離保護整定范圍內的線路阻抗邊界值和距離保護整定范圍內的線路阻抗角計算距離保護安裝處的測量阻抗和自適應過負荷識別阻抗，并將計算得到的距離保護安裝處的測量阻抗和自適應過負荷識別阻抗，以及距離保護III段整定值發送至保護動作模塊；[0009]所述保護動作模塊用于根據距離保護安裝處的測量阻抗、自適應過負荷識別阻抗和距離保護III段整定值，確定是否發送跳閘信號或者閉鎖信號。
[0010]一種基于復合相量平面的自適應過負荷識別方法，其特征是所述方法包括:
[0011]步驟1:采集數據，包括距離保護安裝處的電壓、距離保護安裝處的電流、距離保護III段整定值、距離保護整定范圍內的線路阻抗邊界值和距離保護整定范圍內的線路阻抗角；
[0012]步驟2:計算距離保護安裝處的測量阻抗和自適應過負荷識別阻抗；
[0013]步驟3:根據距離保護安裝處的測量阻抗、自適應過負荷識別阻抗和距離保護III段整定值，確定是否發送跳閘信號或者閉鎖信號。
[0014]所述距離保護安裝處的測量阻抗的計算公式為:ZM=^;其中，為距離保護
安裝處的電壓，4為距離保護安裝處的電流。
[0015]所述自適應過負荷識別阻抗的計算公式為；
[0016]其中，Ii1為可靠系數；
【權利要求】
1.一種基于復合相量平面的自適應過負荷識別系統，其特征是所述系統包括順序相連的數據讀入模塊、保護計算模塊和保護動作模塊； 所述數據讀入模塊用于采集距離保護安裝處的電壓、距離保護安裝處的電流、距離保護III段整定值、距離保護整定范圍內的線路阻抗邊界值和距離保護整定范圍內的線路阻抗角，并將采集的數據發送至保護計算模塊； 所述保護計算模塊用于根據距離保護安裝處的電壓、距離保護安裝處的電流、距離保護整定范圍內的線路阻抗邊界值和距離保護整定范圍內的線路阻抗角計算距離保護安裝處的測量阻抗和自適應過負荷識別阻抗，并將計算得到的距離保護安裝處的測量阻抗和自適應過負荷識別阻抗，以及距離保護III段整定值發送至保護動作模塊； 所述保護動作模塊用于根據距離保護安裝處的測量阻抗、自適應過負荷識別阻抗和距離保護III段整定值，確定是否發送跳閘信號或者閉鎖信號。
2.一種基于復合相量平面的自適應過負荷識別方法，其特征是所述方法包括: 步驟1:采集數據，包括距離保護安裝處的電壓、距離保護安裝處的電流、距離保護III段整定值、距離保護整定范圍內的線路阻抗邊界值和距離保護整定范圍內的線路阻抗角；步驟2:計算距離保護安裝處的測量阻抗和自適應過負荷識別阻抗； 步驟3:根據距離保護安裝處的測量阻抗、自適應過負荷識別阻抗和距離保護III段整定值，確定是否發送跳閘信號或者閉鎖信號。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征是所述距離保護安裝處的測量阻抗的計算公式為:Z,? =f;其中，.為距離保護安裝處的電壓，#為距離保護安裝處的電流。
4.根據權利要求2所述的方法，其特征是所述自適應過負荷識別阻抗的計算公式為:
5.根據權利要求2、3或4所述的方法，其特征是所述步驟3包括如下子步驟: 子步驟101:建立以阻抗平面原點為圓心，自適應過負荷識別阻抗的幅值為半徑的過負荷識別判據全阻抗圓； 子步驟102:電力系統三相對稱情況下，當距離保護安裝處的測量阻抗落入傳統距離保護III段的保護范圍時，進行如下動作: A、當距離保護安裝處的測量阻抗落入過負荷識別判據全阻抗圓內及圓上時，判斷保護范圍內發生了三相故障，發送跳閘信號； B、當距離保護安裝處的測量阻抗落入過負荷識別判據全阻抗圓外時，判斷線路過負荷運行，發送閉鎖信號； 所述傳統距離保護III段的保護范圍是距離保護按躲過正常運行時的最小負荷阻抗整定的方向圓 且所述方向圓的直徑為距離保護III段整定值。
【文檔編號】H02H7/26GK103580009SQ201310556233
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月11日 優先權日:2013年11月11日
【發明者】馬靜, 王卓, 馬偉, 王增平 申請人:華北電力大學