基于錄波數據的保護安全裕度評估方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及的是一種電力系統保護領域的技術，具體是一種基于錄波數據的保護 安全裕度評估方法。
【背景技術】
[0002] 繼電保護裝置是電力系統安全運行的保障。國內外已發生的大范圍停電事故，大 多與繼電保護裝置的不正確動作有直接或間接的關系。因此，合理安排繼電保護定值，是保 障電網安全運行的重要條件。目前，繼電保護裝置的定值是在離線狀態下根據系統的最大 和最小運行方式整定的，在系統運行中保持不變或僅在個別典型方式間切換。隨著電網規 模的擴大，運行方式組合越來越多，電網故障后的方式更是多變。當系統處于某些特殊運行 方式時，系統中部分保護的定值可能不能滿足靈敏度和選擇性的要求，存在保護拒動或誤 動的事故隱患。如果不能及時發現并進行調整，可能會造成大范圍停電事故。與定值的離 線整定相比，保護定值在線校核方法由于在短路電流計算中考慮了當前電網的實際接線、 潮流、發電和負荷水
[0003] 現如今，電網規模不斷擴大，運行方式組合越來越多，電網故障后的方式更是多 變。當系統處于某些特殊運行方式時，系統中部分保護的定值可能不能滿足靈敏度和選擇 性的要求，存在保護拒動或誤動的事故隱患。由于目前繼電保護裝置的定值是在離線狀態 下根據系統的最大和最小運行方式整定的，在系統運行中保持不變或僅在個別典型方式間 切換。隨著電網規模的擴大，運行方式組合越來越多，電網故障后的方式更是多變。當系統 處于某些特殊運行方式時，系統中部分保護的定值可能不能滿足靈敏度和選擇性的要求， 存在保護拒動或誤動的事故隱患。如果不能及時發現并進行調整，可能會造成大范圍停電 事故。
[0004] 經過對現有技術的檢索發現，中國專利文獻號CN103762561A公開（公告）日 2014. 04. 30,公開了一種高壓直流輸電系統直流差動保護整定方法。直流差動保護采用三 段式保護方式，包括保護I段、II段、III段，其整定方法包括有如下過程：1)保護輸入量經 過低通濾波器（1)濾波后再經過減法器（2)，最后取絕對值得到保護輸入量；2)上述保護輸 入量與I段比較器（3)的定值比較，如果大于定值，經過延時時間T1觸發TFR錄波；3)上 述保護輸入量與II段比較器（4)的定值比較，如果大于定值，經過延時時間T2,啟動緊急停 機順序；4)上述保護輸入量與III段比較器（5)的定值比較，如果大于定值，經過延時時間 T3,啟動緊急停機順序。該技術不僅實現換流器接地故障的主保護，而且避免系統擾動時測 量元件暫態特性不一致導致保護誤動，提高了可靠性。但該技術的缺陷和不足在于：其保護 整定值采用的是離線整定方式且采用離線保護定值整定，其有效性受電網中各元件模型及 參數準確性的影響較大，此外該技術的核心思想在于保護輸入量大于保護整定值時，經一 定延時才產生相應的動作。
【發明內容】
[0005] 本發明針對現有技術存在的上述不足，提出一種基于錄波數據的保護安全裕度評 估方法，能夠在電網發生故障時自動啟動錄波。錄波數據記錄了故障時保護安裝處電氣量 的波形數據。可利用錄波數據按照保護原理計算出故障時的電氣量，并代入保護動作判據， 校驗保護定值的適應性。
[0006] 本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括：
[0007] 1)當電網發生故障時啟動錄波并記錄錄波數據，利用錄波數據按照保護原理計算 出故障時的電氣量，代入保護動作判據計算保護整定值；
[0008] 所述的錄波數據包括：故障時保護安裝處電氣量的波形數據。
[0009] 2)計算保護安全裕度，具體包括：電流保護的安全裕度、低電壓保護的安全裕度、 距離保護的安全裕度；
[0010] 3)判斷故障發生在保護范圍是否在末端，具體步驟包括：
[0011] 3. 1)利用故障線路兩側錄波數據判斷故障類型，計算故障點的位置以及過渡電 阻；
[0012] 3. 2)計算故障線路兩側系統等值阻抗和等值電勢，并計算故障線路兩側電氣量相 關分支系數；
[0013] 3. 3)模擬同樣特征的故障模式（故障類型、過渡電阻）移到故障線路末端，重新計 算保護安裝處以及上一級線路保護安裝處的故障量。 技術效果
[0014] 由于距離保護的動作特性一般在阻抗平面上可以表示為一個動作區域，僅僅用靈 敏度的概念不能完整評價測量阻抗離動作區域各個邊界的遠近，因此本發明就保護安全裕 度進行確定以定量刻畫故障量離動作邊界的遠近，從而可定量評估保護拒動的安全裕度為 了校驗末端故障時保護定值的有效性，并通過仿真驗證了該方法的有效性。由于利用故障 錄波數據進行計算，所以計算所得數據能夠實時校核，準確反映電網特點。
[0015] 與現有技術相比，本發明的優勢主要體現在：本發明提出保護整定值拒動或誤動 安全裕度的定義，通過安全裕度判斷保護整定值的有效性，及時發現電力系統所存在問題 并調整，最大可能減少大范圍停電事故的發生，減少了人力和物力成本，減少因為電力系統 故障所帶來的損失。
[0016] 對電力系統輸電線路來說，過渡電阻的大小與故障點處的環境條件密切相關。當 線路發生一次故障后，如果利用本方法計算出的安全裕度較低，則巡線人員可以查看故障 線路的末端附近是否存在與故障點類似的故障條件，這對于預防在保護范圍末端發生類似 故障時保護拒動具有重要意義。
【附圖說明】
[0017] 圖1為模擬系統故障等效結構圖；
[0018] 圖2保護安全裕度意義流程圖展示；
[0019] 圖3末端故障時保護安全裕度評估方法流程圖。
【具體實施方式】
[0020] 下面對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行 實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施 例。 實施例1
[0021] 如圖1所示，本實施例涉及一種基于錄波數據的保護安全裕度評估方法，該方法 在實施過程中包含以下步驟：
[0022] 1、電力系統中故障錄波器在電網發生故障時啟動錄波，在系統故障時，能夠記錄 保護安裝處電氣量的波形數據。
[0023] 2、利用錄波數據，按照保護原理得到故障時的電氣量，代入保護動作判據確定三 段式保護整定值，I zd為電流保護整定值，Uzd為電壓保護整定值，ZJ且抗繼電器測量阻抗；
[0024] 3、由于距離保護的動作特性一般在阻抗平面上可以表示為一個動作區域，僅僅用 靈敏度的概念不能完整評價測量阻抗離動作區域各個邊界的遠近，因此本發明給出了保護 安全裕度的定義，用于定量刻畫故障量離動作邊界的遠近，從而可定量評估保護拒動的安 全裕度，具體內容包括：
[0025] 3. 1)電流保護的安全裕度，即一種過量保護：/ =y^ C1) 1zdJS^sr
[0026] 其中：Ik為故障時故障相電氣量測量值，如保護安裝處的相電流或零序電流；I zd 為保護整定值；為安全裕度系數，一般取值大于1 保護拒動的安全裕度，且當K#取 保護靈敏度要求的系數時，Sri應該大于1以滿足靈敏度要求。
[0027] 3. 2)低電壓保護的安全裕度，即一種欠量保護：心=〔2〕
[0028] 其中：Uk為故障時故障相電氣量測量值，如保護安全處母線的相電壓；U zd為保護 整定值；其它參數同（2)。當取保護靈敏度要求的系數時，SjS該大于1，否則保護不能 滿足靈敏度要求。 n_n
[0029] 3. 3)距離保護的安全裕度&z;心=\0H+0^-20^\xK(3]
[0030] 其中：雙堅線表示取絕對值，0m為相式圓特性阻抗繼電器故障