一種繼電保護裝置的隱性故障檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)領(lǐng)域的方法，具體講設(shè)及一種繼電保護裝 置的隱性故障檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 人們知曉隱形故障是指一種在系統(tǒng)正常運行時對系統(tǒng)沒有造成影響的故障，當(dāng)系 統(tǒng)和設(shè)備的某些地方發(fā)生變化時，運種故障就會被激發(fā)而導(dǎo)致系統(tǒng)大面積故障的發(fā)生。
[0003] 分析隱形故障原因有W下幾種：
[0004] 保護裝置和二次回路元件都是有可能存在隱形故障的。如保護出口壓板、保護裝 置插件的連接處、二次回路接線各端子、關(guān)纖通道等等。造成隱形故障的原因一般是有好 多，大致是W下幾種情況： 陽0化](1)裝置一些隱形故障，例如元件老化失效、元件出現(xiàn)了損壞、各插件間接觸不嚴 謹?shù)鹊取?br>[0006] (2)錯誤的整定計算定值、定值的配合不合理，運算不適當(dāng)。
[0007] (3)二次接線端子不緊密，接觸不良，接觸交叉錯誤鏈接。
[0008] (4)檢修、運行人員誤碰動保護設(shè)備，誤破壞數(shù)據(jù)。
[0009] (5)保護裝置沒有嚴格按照校驗規(guī)程校驗校對。
[0010] (6)保護設(shè)備運行環(huán)境不好，檢修人員、運行人員對設(shè)備維護馬虎澄草，檢查不到 位。
[0011] 繼電保護裝置存在的隱性故障會導(dǎo)致保護誤動或者拒動，嚴重時甚至?xí)痣娋W(wǎng) 連鎖故障。因此，有必要對繼電保護裝置可能存在的隱性故障進行監(jiān)測。
[0012] 電網(wǎng)未發(fā)生故障時，保護程序處于正常運行流程，功能主要是對電流、電壓進行測 量。在運種運行情況下，隱性故障主要表現(xiàn)為保護裝置測量到的模擬量與實際的被測量之 間存在不一致，但其并未檢測出異常，針對運一種隱性故障，目前尚未提出具體檢測方法。
[0013] 隨著通信技術(shù)的發(fā)展，高精度測量裝置在電力系統(tǒng)中廣泛配置，使實時獲取電網(wǎng) 運行狀態(tài)成為可能。廣域測量系統(tǒng)（WAM巧利用GI^授時的相量測量裝置（PMU)可同步多 點測量數(shù)據(jù)獲取電網(wǎng)實時狀態(tài)，同樣，基于RTU設(shè)備的SCADA系統(tǒng)也對繼電保護裝置的運行 狀態(tài)進行監(jiān)測。保護信息系統(tǒng)用于對保護裝置信息的收集、分析和處理，能夠同時記錄保護 裝置量測數(shù)據(jù)及動作信號，W此綜合監(jiān)測保護裝置的運行狀況。將WAMS、SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù) 源作為基礎(chǔ)，直接同保護信息系統(tǒng)獲取的保護信息作對比，雖然數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)有精度高等 優(yōu)點，但直接用于對比不能保證其可靠性，當(dāng)數(shù)據(jù)源出現(xiàn)偏差時，會造成誤判。
[0014] 因此，需要提供一種發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)中存在隱性故障的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種繼電保護裝置的隱性故障檢測方 法。
[0016] 實現(xiàn)上述目的所采用的解決方案為：
[0017] 一種繼電保護裝置的隱性故障檢測方法，其改進之處在于：所述方法包括W下步 驟：
[0018] I、收集測量電網(wǎng)各節(jié)點的電壓幅值；
[0019] II、將測量值進行狀態(tài)估計獲得該節(jié)點的估算值，確定隱性故障檢測的參考值；
[0020] III、確定隱性故障檢測的口檻值；
[0021] IV、確定隱性故障判定條件，判斷是否存在隱性故障。
[0022] 進一步的，所述步驟I中，利用WAMS系統(tǒng)和SCADA系統(tǒng)獲得電網(wǎng)中各節(jié)點的電壓 幅值。
[0023] 進一步的，所述步驟II包括W下步驟：
[0024] S201、對測量值進行狀態(tài)估計獲得節(jié)點的參考值，確定狀態(tài)估計的量測方程：
[00巧]Z = h 化，白）+V
[0026] 式中，Z為m維量測量，Z為所述節(jié)點的注入功率或電網(wǎng)潮流；U為母線電壓幅值； Θ為相角；所述母線電壓幅值和所述相角為η維狀態(tài)量；V為量測誤差；
[0027] S202、設(shè)定目標函數(shù)為：
[0028]
[0029] 式中，R 1為權(quán)重陣，是對角元素為1 / of的對角陣；
[0030] S203、確定量測修正方程為：
[0031]
[0032] 式中，M、F、G、N為節(jié)點注入功率及線路潮流關(guān)于電壓幅值或相角的一階偏導(dǎo)矩陣， M、F、G、N分別為
P、Q、U、Θ分別表示有功功率、無功功率、電壓、相角； 陽03引若支路U的兩端節(jié)點i或者j配W PMU時，M。、F。、G。、N。對應(yīng)的行矢量中僅有一 個非零元素位于第i列或第j列，若支路的兩端節(jié)點均配有PMU，則結(jié)構(gòu)與M、F、G、N相同；
[0034] S204、根據(jù)所述電壓幅值和所述相角的量測估算值σ、#獲得電網(wǎng)各節(jié)點的電壓 向量估算值，按下式確定對應(yīng)的各支路電流向量的估算值：
[0035]
陽036] 式中，Yij為節(jié)點i、j之間的電導(dǎo)；Θ。為ij支路電流滯后參考電壓的角度。
[0037] 進一步的，所述步驟III中，確定隱性故障檢測系統(tǒng)的需檢測的數(shù)據(jù)的報警口檻 值ε、，X為靜態(tài)條件下需檢測的數(shù)據(jù)類型，所述需檢測的數(shù)據(jù)類型包括電壓幅值、電流幅值 或功率因數(shù)角。
[0038] 進一步的，所述步驟IV中，按下式確定隱性故障判定條件：
[0039]
[0040] 其中，X為靜態(tài)條件下需檢測的數(shù)據(jù)類型，ΔΧ為系統(tǒng)報警口檻值，ε、為誤差值， 義為需檢測的數(shù)據(jù)的量測估算值，所述需檢測的數(shù)據(jù)類型包括電壓幅值、電流幅值或功率 因數(shù)角布為保護信息系統(tǒng)上傳的測量值。
[0041] 進一步的，所述步驟IV中，判斷是否存在隱性故障包括：
[0042] 若滿足所述隱性故障判定條件，則認為數(shù)據(jù)偏差過大，將計數(shù)器Sm自加 1，若不滿 足，則將計數(shù)器Sm置為0;
[0043] 當(dāng)計數(shù)器Sm超過設(shè)定的最大次數(shù)，則認為所述繼電保護裝置存在隱性故障，發(fā)出 報警信號。
[0044] 與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有W下有益效果： W45] 1、本發(fā)明提供的方法能有效檢測出含有隱性故障的繼電保護裝置，從而避免由隱 性故障引發(fā)保護誤動或拒動，進一步避免電網(wǎng)事故。
[0046] 2、本發(fā)明提供的方法利用狀態(tài)估計處理WAMS的測量參考值，充分利用系統(tǒng)的冗 余數(shù)據(jù)，提高其精確度，避免由于測量值的偏差導(dǎo)致檢測結(jié)果的錯誤。
[0047] 3、本發(fā)明提供的方法可直接利用已有的硬件條件采集數(shù)據(jù)并處理，能夠?qū)^電保 護裝置的運行情況進行長期在線監(jiān)測。 W48] 4、本發(fā)明提供的方法對電壓幅值、電流幅值或功率因數(shù)角的判斷運用同一判定條 件
I根據(jù)保護信息系統(tǒng)上傳的測量值Xi，再考慮各自的誤差，計算更準 確，提局計算精度，避免誤差。
【附圖說明】
[0049] 圖1為本實施例中繼電保護裝置隱性故障檢測方法的流程圖；
[0050] 圖2為本實施例中將隱性故障檢測系統(tǒng)應(yīng)用到電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0051] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做進一步的詳細說明。 陽0巧如圖1所示，圖1為本實施例中隱性故障檢測方法的流程圖；該方法包括W下步 驟：
[0053] 步驟一、收集測量電網(wǎng)各節(jié)點的電壓幅值。
[0054] 步驟二、將測量值進行狀態(tài)估計獲得該節(jié)點的估算值，確定隱性故障檢測的參考 值。
[0055] 步驟Ξ、確定隱性故障檢測的口檻值。
[0056] 步驟四、確定隱性故障判定條件，判斷是否存在隱性故障。
[0057] 步驟一中，利用WAMS及SCADA系統(tǒng)，獲得電網(wǎng)各個節(jié)點的電壓幅值。
[0058] 步驟二中，根據(jù)測量值進行狀態(tài)估計確定該節(jié)點的參考值。具體包括W下步驟：
[0059] S201、設(shè)測量誤差服從互不相關(guān)的正態(tài)分布，均值為0,方差為σ2,狀態(tài)估計的量 測方程為：
[0060] Z = h 化，白）+V
[0061] 式中，Z為量測量，為節(jié)點注入功率或電網(wǎng)潮流，設(shè)定維度為m ;h化Θ )為基于基 爾霍夫定律建立的量測函數(shù)方程，維度和量測量一致，為m維化Θ為量測量的計算矢量，U 為母線電壓幅值，Θ為相角，均為η維狀態(tài)量；V為量測誤差矢量，m維。
[0062] S202、加權(quán)最小二乘估計法在狀態(tài)估計中應(yīng)用最為廣泛，本實施例中，設(shè)定目標函 數(shù)：
[0063]
W64] 式中，R 1為權(quán)重陣，是對角元素為:1 / of的對角陣。 陽0化]S203、按傳統(tǒng)的狀態(tài)估計，確定量測修正方程為：
[0066]
[0067] 式中，M、F、G、N均為節(jié)點注入功率及線路潮流關(guān)于電壓幅值或相角的一階偏導(dǎo)矩 巧
，即雅可比子矩陣，P、Q、U、Θ分別表示有功功率、無功功率、電壓、相角，元 素結(jié)構(gòu)與支路-節(jié)點關(guān)聯(lián)矩陣相同，每行只有2個非零元素，支路ij對應(yīng)的非零元素位于 第i列和第j列，非零元素的數(shù)值與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)參數(shù)及運行參數(shù)有關(guān)。
[0068] 對于配置PMU的節(jié)點，可W取其狀態(tài)偏差為測量值和估計值之差，利用該偏差可 W構(gòu)造相應(yīng)的支路潮流的附加修正量，相當(dāng)于利用PMU的測量值建立W下附加量測修正方 程W提高數(shù)據(jù)的冗余度及精度，引入PMU量測數(shù)據(jù)后的修正方程可W改寫為：
[0069]
[0070] 若支路U的兩端僅節(jié)點i或者j配W PMU時，M。、F。、G。、N。對應(yīng)的行矢量中僅有 一個非零元素位于第i列或第j列，若支路的兩端節(jié)點均配有PMU，則M。、F。、G。、N。結(jié)構(gòu)分 別對應(yīng)M、F、G、N，對應(yīng)相同。
[00川引入PMU使電網(wǎng)測量信息的冗余度增大，同時PMU的測量精度較高，可提高狀態(tài)估 計