面向變電站的保護(hù)智能中心系統(tǒng)及其冷熱備用模式選擇方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種面向變電站的保護(hù)智能中心系統(tǒng)及其冷熱備用模式選擇方法。保護(hù)智能中心系統(tǒng)通過其采集處理模塊采集各變電站的運行數(shù)據(jù)，并通過其通信模塊、故障位置判別模塊和跳閘決策模塊實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析計算，最終實現(xiàn)在變電站的站域保護(hù)退出檢修后，由保護(hù)智能中心系統(tǒng)作為故障變電站的后備保護(hù)系統(tǒng)取代故障變電站的保護(hù)功能，從而有效提高樞紐變電站系統(tǒng)的可靠性。在保護(hù)智能中心系統(tǒng)正式投運之前，對其進(jìn)行冷、熱備用模式的選擇，冷、熱備用作為保護(hù)智能中心系統(tǒng)的兩種工作模式，冷備用經(jīng)濟(jì)性高但可靠性低，熱備用可靠性高但經(jīng)濟(jì)性低，保護(hù)智能中心系統(tǒng)針對不同健康狀態(tài)的變電站系統(tǒng)作出合適的選擇，實現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)性與可靠性的平衡。
【專利說明】面向變電站的保護(hù)智能中心系統(tǒng)及其冷熱備用模式選擇方 法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地，涉及一種面向變電站的保護(hù) 智能中心系統(tǒng)及其冷熱備用模式選擇方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)前，繼電保護(hù)技術(shù)呈現(xiàn)出兩條形態(tài)迥異的發(fā)展路線。一條是一二次設(shè)備深度融 合，向一二次設(shè)備一體化發(fā)展，最終形成一次智能設(shè)備；另一條是借助智能變電站的基礎(chǔ)平 臺優(yōu)勢，間隔間進(jìn)行融合，形成變電站集中式站域保護(hù)。目前智能變電站技術(shù)在國網(wǎng)和南網(wǎng) 都得到了極大的推動，國內(nèi)的幾大保護(hù)制造廠商，包括南瑞繼保、四方、許繼等均有實際產(chǎn) 品和工程投運，一二次設(shè)備分離、集中式站域保護(hù)的模式在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界表現(xiàn)得更為活 躍。
[0003] 在電網(wǎng)本體的發(fā)展上，不論是資源密集型的西部地區(qū)，還是負(fù)荷密集型的東部地 區(qū)，目前均已形成能夠直接決定區(qū)域電網(wǎng)穩(wěn)定乃至大電網(wǎng)穩(wěn)定的樞紐變電站群。這些樞紐 變電站群同時面臨著二次系統(tǒng)高度集中后保護(hù)可靠性降低和災(zāi)變后二次系統(tǒng)恢復(fù)緩慢的 問題。即倘若各站保護(hù)采用站域集中式保護(hù)，仍按當(dāng)前規(guī)程采用雙重化配置，當(dāng)檢修或其他 意外導(dǎo)致單套保護(hù)停運后，站內(nèi)的所有保護(hù)都將失去雙重化。這和當(dāng)前保護(hù)配置只有某一 間隔保護(hù)失去雙重化的情況是截然不同的。這種情況下，變電站保護(hù)系統(tǒng)的可靠性將顯著 降低。如果采用三重化配置，保護(hù)的復(fù)雜程度大大提高，對運維提出了很高的要求，而且經(jīng) 濟(jì)性差。另外，即使采用三重化，由于直流電源、二次回路等公共環(huán)節(jié)的存在，保護(hù)的可靠性 得不到明顯改善。與此同時，災(zāi)變一次設(shè)備的重建是相對簡單的。然而，由于保護(hù)的二次重 建安裝調(diào)試復(fù)雜、工期很長，成為制約恢復(fù)供電的瓶頸問題。由于變電站的主控室一般位于 地表之上，當(dāng)遭遇到特大災(zāi)害時，二次系統(tǒng)也將被同時摧毀，電網(wǎng)恢復(fù)將需要一二次系統(tǒng)的 同時重建。因此，樞紐變電站群的保護(hù)研究面臨新的要求：應(yīng)對該關(guān)鍵區(qū)域的保護(hù)特殊問 題，應(yīng)著重研究關(guān)鍵區(qū)域的保護(hù)系統(tǒng)的合理強化，以保證在系統(tǒng)復(fù)雜多變運行環(huán)境中，包括 在電網(wǎng)災(zāi)變條件下的保護(hù)系統(tǒng)的正確應(yīng)對。
[0004] 綜上所述，有必要為站域集中式的保護(hù)系統(tǒng)，特別是對區(qū)域電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行影 響極高的樞紐變電站群，提供能夠有力保障二次系統(tǒng)可靠性的新技術(shù)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求,本發(fā)明提供了一種面向變電站的保護(hù)智能 中心系統(tǒng)及其冷熱備用模式選擇方法，能有效提高樞紐變電站系統(tǒng)的可靠性，同時，針對不 同健康狀態(tài)的變電站系統(tǒng)，保護(hù)智能中心系統(tǒng)選擇工作在冷模式或熱模式，實現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)性 與可靠性的平衡。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種面向變電站的保護(hù)智能中 心系統(tǒng)的冷熱備用模式選擇方法，所述保護(hù)智能中心系統(tǒng)用于為變電站系統(tǒng)中的各變電站 提供后備保護(hù)，其特征在于，該方法包括如下步驟：
[0007] (1)計算各變電站的故障概率分配樣本空間D1; D2，…，DN，其中，N為變電站系統(tǒng)中 的變電站總數(shù)；
[0008] (2)根據(jù)各變電站的故障概率分配樣本空間Di，D2，…，DN，計算得到等效變電站系 統(tǒng)的健康狀態(tài)評價模型IV ;
[0009] (3)將等效變電站系統(tǒng)的健康狀態(tài)評價模型IV中的所有樣本值求和，得到等效 變電站系統(tǒng)的健康狀態(tài)；
[0010] (4)根據(jù)等效變電站系統(tǒng)的健康狀態(tài)，結(jié)合歷史上各變電站發(fā)生區(qū)域性故障對應(yīng) 的經(jīng)濟(jì)損失數(shù)據(jù)，對變電站系統(tǒng)因故障造成的經(jīng)濟(jì)損失進(jìn)行預(yù)測，并將預(yù)測結(jié)果與冷、熱備 用的切換成本進(jìn)行比較，得出保護(hù)智能中心系統(tǒng)的冷、熱備用選擇決策。
[0011] 優(yōu)選地，所述步驟（1)進(jìn)一步包括如下步驟：
[0012] (1-1)令各變電站的故障概率分配樣本空間01，02，…，包括如下元素：儀用 互感器故障概率a、直流系統(tǒng)接地故障概率b、避雷器故障概率c、母線故障概率d、電容器 故障概率e、斷路器故障概率f和變電站檢修狀態(tài) g，將這些元素及其組合作為樣本加入各 變電站的故障概率分配樣本空間Di，D2，…，D N*，其中，各變電站的故障概率分配樣本空間 Dp D2，…，DN的樣本組成及其排列順序相同；
[0013] (1-2)計算第i個變電站的故障概率分配樣本空間Di中的第j個樣本Sj對應(yīng) 的樣本?
【權(quán)利要求】
1. 一種面向變電站的保護(hù)智能中心系統(tǒng)的冷熱備用模式選擇方法，所述保護(hù)智能中心 系統(tǒng)用于為變電站系統(tǒng)中的各變電站提供后備保護(hù)，其特征在于，該方法包括如下步驟： (1) 計算各變電站的故障概率分配樣本空間Di，D2, ，其中，N為變電站系統(tǒng)中的變 電站總數(shù)； (2) 根據(jù)各變電站的故障概率分配樣本空間Dp D2，…，DN，計算得到等效變電站系統(tǒng)的 健康狀態(tài)評價模型D'; (3) 將等效變電站系統(tǒng)的健康狀態(tài)評價模型IV中的所有樣本值求和，得到等效變電 站系統(tǒng)的健康狀態(tài)； (4) 根據(jù)等效變電站系統(tǒng)的健康狀態(tài)，結(jié)合歷史上各變電站發(fā)生區(qū)域性故障對應(yīng)的經(jīng) 濟(jì)損失數(shù)據(jù)，對變電站系統(tǒng)因故障造成的經(jīng)濟(jì)損失進(jìn)行預(yù)測，并將預(yù)測結(jié)果與冷、熱備用的 切換成本進(jìn)行比較，得出保護(hù)智能中心系統(tǒng)的冷、熱備用選擇決策。
2. 如權(quán)利要求1所述的面向變電站的保護(hù)智能中心系統(tǒng)的冷熱備用模式選擇方法，其 特征在于，所述步驟（1)進(jìn)一步包括如下步驟： (1-1)令各變電站的故障概率分配樣本空間Dp D2，…，DN均包括如下元素：儀用互感 器故障概率a、直流系統(tǒng)接地故障概率b、避雷器故障概率c、母線故障概率d、電容器故障 概率e、斷路器故障概率f和變電站檢修狀態(tài)g，將這些元素及其組合作為樣本加入各變 電站的故障概率分配樣本空間Dp D2, ···，DN中，其中，各變電站的故障概率分配樣本空間 Dp D2,…，DN的樣本組成及其排列順序相同； (1-2)計算第i個變電站的故障概率分配樣本空間Di中的第j個樣本&對應(yīng)的樣本值
，從而得到各變電站的故障概率分配樣本空間Dp D2，…，DN，其中，i = 1，2,…，N， Yi為第i個變電站歷史數(shù)據(jù)中的總故障次數(shù)，ΣΧ,為第j個樣本&中包含的各元素單獨作 用于變電站導(dǎo)致變電站故障的次數(shù)之和，j = 1，2, "·，Μ，Μ為故障概率分配樣本空間Di中 的樣本總數(shù)。
3. 如權(quán)利要求2所述的面向變電站的保護(hù)智能中心系統(tǒng)的冷熱備用模式選擇方法，其 特征在于，等效變電站系統(tǒng)的健康狀態(tài)評價模型D'中的第j個樣本對應(yīng)的樣本值P' ^通 過如下公式計算得到：
Φ表示空集，η表示與運算，η表示疊乘運算。
4. 一種面向變電站的保護(hù)智能中心系統(tǒng)，用于為變電站系統(tǒng)中的各變電站提供后備保 護(hù)，其特征在于，包括采集處理模塊、通信模塊、故障位置判別模塊和跳閘決策模塊； 所述采集處理模塊分別連接所述通信模塊、故障位置判別模塊和跳閘決策模塊，用于 采集各變電站的電壓、電流、SMV、GOOSE、斷路器狀態(tài)和主保護(hù)動作信息，并將這些信息及利 用這些信息計算得到的各變電站內(nèi)各個元件的故障方向信息傳送至所述通信模塊，還用于 將各變電站的斷路器狀態(tài)及主保護(hù)動作信息傳送至所述故障位置判別模塊，還用于將各變 電站的斷路器狀態(tài)信息鏡像到所述跳閘決策模塊； 所述通信模塊連接所述跳閘決策模塊，用于利用各變電站的電壓、電流、SMV、GOOSE和 各變電站內(nèi)各個元件的故障方向信息，計算得到突發(fā)性信息并將其傳送至所述跳閘決策模 塊； 所述故障位置判別模塊連接所述跳閘決策模塊，用于利用各變電站的斷路器狀態(tài)和主 保護(hù)動作信息進(jìn)行容錯分析，判別故障位置，并將故障位置判別結(jié)果傳送至所述跳閘決策 模塊； 所述跳閘決策模塊用于利用各變電站的斷路器狀態(tài)信息、突發(fā)性信息和故障位置判別 結(jié)果，結(jié)合各變電站的投運狀態(tài)，作出跳閘決策。
5. 如權(quán)利要求4所述的面向變電站的保護(hù)智能中心系統(tǒng)，其特征在于，所述突發(fā)性信 息包括故障突發(fā)時的電網(wǎng)電氣量、狀態(tài)量、開關(guān)動作和主保護(hù)動作信息。
6. 如權(quán)利要求4或5所述的面向變電站的保護(hù)智能中心系統(tǒng)，其特征在于，所述跳閘決 策模塊在發(fā)生故障的變電站處于投運狀態(tài)時不動作；在發(fā)生故障的變電站處于退出運行狀 態(tài)時斷開故障線路斷路器。
7. 如權(quán)利要求4至6中任一項所述的面向變電站的保護(hù)智能中心系統(tǒng)，其特征在于，所 述通信模塊還用于將各變電站的斷路器狀態(tài)和主保護(hù)動作信息在各變電站間實現(xiàn)共享。
【文檔編號】H02J13/00GK104300680SQ201410537787
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月13日
【發(fā)明者】林湘寧, 薄志謙, 張銳, 童寧, 田豐偉, 黃景光, 魏繁榮, 楊鵬宇 申請人:華中科技大學(xué), 許繼集團(tuán)有限公司