本發(fā)明屬于廣域后備保護技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于行波信息的廣域后備保護關(guān)聯(lián)域識別方法。

背景技術(shù)：

隨著廣域測量系統(tǒng)的發(fā)展，全網(wǎng)數(shù)據(jù)共享得以實現(xiàn)，在信息全景化的背景下，廣域保護系統(tǒng)將電力系統(tǒng)繼電保護由單一元件的局部保護功能外延到整個電力系統(tǒng)的全局保護，這種能夠獲得較大區(qū)域信息的保護方式對于解決傳統(tǒng)后備保護協(xié)調(diào)配合、動作延時、保護誤動引起連鎖跳閘等問題有著積極作用。目前，國內(nèi)外學者對完成繼電保護功能的廣域保護展開相關(guān)研究，其中廣域保護的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和保護分區(qū)、故障元件識別算法和跳閘策略是重點研究的方向。為實現(xiàn)廣域保護的故障區(qū)域自適應(yīng)識別，現(xiàn)有的通過序電壓排序識別故障區(qū)域，能夠反映故障點與保護區(qū)域的關(guān)系，但是相關(guān)性范圍大，緊密性差，現(xiàn)有廣域保護算法的研究只是集中在如何利用廣域信息識別故障元件，而保護跳閘策略又是在假設(shè)故障正確識別的基礎(chǔ)上展開的，排查故障范圍大。IED(Intelligent Electronic Device，智能電子設(shè)備)本身具有收集外部數(shù)據(jù)的功能，且內(nèi)部帶有處理器可以實現(xiàn)信號處理，并且可以接受決策中心傳達的指令，被廣泛用于智能電網(wǎng)中，基于故障分量的行波，保護動作迅速、不受系統(tǒng)運行方式、過渡電阻及系統(tǒng)振蕩的影響。因此，現(xiàn)如今缺少一種基于行波信息的廣域后備保護關(guān)聯(lián)域識別方法，廣域保護系統(tǒng)獲取與故障相關(guān)聯(lián)的區(qū)域信息完成故障元件識別，達到最小范圍切除故障的目的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于行波信息的廣域后備保護關(guān)聯(lián)域識別方法，通過初始行波達到時間和極性信息選擇故障區(qū)域，能夠反映故障點與保護關(guān)聯(lián)區(qū)域的關(guān)系，能保證故障在最小范圍內(nèi)快速切除，實現(xiàn)故障元件識別與跳閘策略有機結(jié)合，便于推廣使用。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：基于行波信息的廣域后備保護關(guān)聯(lián)域識別方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

步驟一、構(gòu)建輸電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)描述矩陣：首先，根據(jù)實際電網(wǎng)建立輸電系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)及各個IED模塊的連接關(guān)系；然后，根據(jù)各個IED模塊的連接關(guān)系構(gòu)建M條母線和N條線路的輸電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)描述矩陣A且其中，m為母線編號且m＝1,2，……，M，n為線路編號且n＝1,2，……，N，a_mn為第m個母線與第n個線路連接關(guān)系且a_mn＝0或1，a_mn＝0表示第m個母線與第n個線路上沒有連接，a_mn＝1表示第m個母線與第n個線路直接連接；

步驟二、獲取輸電系統(tǒng)各個IED模塊的行波信息，過程如下：

步驟201、讀取線路中電壓和電流采樣信號；

步驟202、獲取線路中采樣電壓和采樣電流的故障分量；

步驟203、通過Karenbauer變換實現(xiàn)輸電系統(tǒng)中采樣電壓故障分量的解耦，得到采樣電壓模量其中，為步驟202中獲取的線路中采樣電壓故障分量；

步驟204、通過Karenbauer變換實現(xiàn)輸電系統(tǒng)中采樣電流故障分量的解耦，得到采樣電流模量其中，為步驟202中獲取的線路中采樣電流故障分量；

步驟205、根據(jù)公式進行采樣電壓模量u_zh組合及采樣電流模量i_zh組合，k為組合系數(shù)且k＞0；

步驟206、通過一階消失矩的二次B樣條小波對線路中采樣電壓模量u_zh和采樣電流模量i_zh分別進行快速二進小波變換，分別獲取線路中電壓初始行波和電流初始行波到達對應(yīng)IED模塊的時間以及對應(yīng)IED模塊中啟動元件電壓初始行波的極性f_u和啟動元件電流初始行波的極性f_i；

步驟207、根據(jù)公式F＝f_u×f_i，計算初始行波到達對應(yīng)IED模塊中啟動元件的極性F，其中，規(guī)定電流的正方向為電網(wǎng)中電流從母線流向線路的方向；

步驟208、多次重復(fù)步驟201至步驟207，獲取輸電系統(tǒng)各個IED模塊的行波時間和極性，并按照從大到小的順序?qū)Ω鱾€IED模塊的行波時間進行排序；

步驟三、判斷輸電系統(tǒng)中直流電源是否消失：采用廣域控制主機實時監(jiān)測輸電系統(tǒng)中各個IED模塊的直流電源，當廣域控制主機無法監(jiān)測到IED模塊對應(yīng)的直流電源時，輸電系統(tǒng)中發(fā)生直流電源消失，執(zhí)行步驟四；當廣域控制主機監(jiān)測到IED模塊對應(yīng)的直流電源時，輸電系統(tǒng)中未發(fā)生直流電源消失，執(zhí)行步驟五；

步驟四、形成廣域后備III段保護關(guān)聯(lián)域：根據(jù)步驟三中消失的直流電源，確定對應(yīng)的變電站母線，與該變電站母線直接相連的線路對端上的IED模塊形成廣域后備III段保護關(guān)聯(lián)域；

步驟五、判斷故障變電站母線位置處各個IED模塊的行波極性是否一致：根據(jù)步驟208中得到的初始行波到達時間最小的變電站母線位置，判斷該變電站母線位置處各個IED模塊的行波極性，當該變電站母線位置處各個IED模塊的初始行波極性不一致時，發(fā)生正方向故障，執(zhí)行步驟六；當該變電站母線位置處各個IED模塊的初始行波極性一致時，發(fā)生反方向故障，執(zhí)行步驟七；

步驟六、形成正方向故障下廣域后備I段保護關(guān)聯(lián)域和I I段保護關(guān)聯(lián)域，過程如下：

步驟601、確定最先檢測到行波信息的變電站母線位置初始行波極性為負的IED模塊并構(gòu)建正方向故障啟動矩陣S且其中，正方向故障啟動矩陣S中故障變電站母線位置初始行波極性為負的IED模塊所在位置元素為1，正方向故障啟動矩陣S其余位置元素均為0；

步驟602、構(gòu)建正方向故障廣域后備I段關(guān)聯(lián)矩陣R_I：首先，提取正方向故障啟動矩陣S非零元素所在行列編號；然后，保留網(wǎng)絡(luò)描述矩陣D位于正方向故障啟動矩陣S非零元素所在行列元素，其余位置元素為0；

步驟603、形成正方向故障下廣域后備I段保護關(guān)聯(lián)域：根據(jù)步驟602中正方向故障廣域后備I段關(guān)聯(lián)矩陣R_I，得到正方向故障廣域后備I段關(guān)聯(lián)矩陣R_I中同一行非零元素所在位置處的IED模塊共同判斷母線故障，形成母線關(guān)聯(lián)域，正方向故障廣域后備I段關(guān)聯(lián)矩陣R_I中同一列非零元素所在位置處的IED模塊共同判斷線路故障，形成線路關(guān)聯(lián)域，所述母線關(guān)聯(lián)域和所述線路關(guān)聯(lián)域形成正方向故障下廣域后備I段保護關(guān)聯(lián)域；

步驟604、根據(jù)公式R_II＝R_I-S，構(gòu)建正方向故障廣域后備II段關(guān)聯(lián)矩陣R_II；

步驟605、形成正方向故障下廣域后備II段保護關(guān)聯(lián)域：根據(jù)步驟604中正方向故障廣域后備II段關(guān)聯(lián)矩陣R_II，得到與故障變電站母線位置初始行波極性為負的IED模塊直接相鄰的IED模塊共同形成正方向故障下廣域后備II段保護關(guān)聯(lián)域；

步驟七、形成反方向故障下廣域后備I段保護關(guān)聯(lián)域和II段保護關(guān)聯(lián)域，過程如下：

步驟701、對最先檢測到行波信息的變電站母線位置處各個IED模塊分別構(gòu)建反方向故障啟動矩陣S'，反方向故障啟動矩陣S'中故障變電站對應(yīng)的IED模塊所在位置元素為1，反方向故障啟動矩陣S'其余位置元素均為0；

步驟702、形成反方向故障下廣域后備I段保護關(guān)聯(lián)域：首先，對步驟701中各反方向故障啟動矩陣S'分別構(gòu)建反方向故障廣域后備I段關(guān)聯(lián)矩陣R'_I，反方向故障啟動矩陣S'與反方向故障廣域后備I段關(guān)聯(lián)矩陣R'_I數(shù)量相等；然后，對各反方向故障廣域后備I段關(guān)聯(lián)矩陣R'_I非零行和非零列元素所在位置處的IED模塊構(gòu)建I段關(guān)聯(lián)域并集，所述I段關(guān)聯(lián)域并集為反方向故障下廣域后備I段保護關(guān)聯(lián)域；

步驟703、形成反方向故障下廣域后備II段保護關(guān)聯(lián)域：首先，將各反方向故障廣域后備I段關(guān)聯(lián)矩陣R'_I中對應(yīng)的變電站母線位置處IED模塊元素置為0，得到各反方向故障廣域后備II段關(guān)聯(lián)矩陣R'_II；然后，根據(jù)各反方向故障廣域后備II段關(guān)聯(lián)矩陣R'_II，獲取與各變電站母線位置IED模塊直接相鄰的IED模塊共同形成的II段關(guān)聯(lián)域并集，所述II段關(guān)聯(lián)域并集為反方向故障下廣域后備II段保護關(guān)聯(lián)域。

上述的基于行波信息的廣域后備保護關(guān)聯(lián)域識別方法，其特征在于：步驟201中采用電壓互感器和電流互感器分別讀取線路中電壓和電流信號，所述電壓和電流信號均通過控制器離散采樣。

上述的基于行波信息的廣域后備保護關(guān)聯(lián)域識別方法，其特征在于：步驟206中一階消失矩的二次B樣條小波的濾波器系數(shù)

上述的基于行波信息的廣域后備保護關(guān)聯(lián)域識別方法，其特征在于：步驟702中對所述反方向故障啟動矩陣S'非零元素所在行列編號，保留網(wǎng)絡(luò)描述矩陣A位于反方向故障啟動矩陣S'非零元素所在行列元素，其余位置元素為0，構(gòu)建對應(yīng)的反方向故障廣域后備I段關(guān)聯(lián)矩陣R'_I。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：

1、本發(fā)明通過實際電網(wǎng)結(jié)構(gòu)構(gòu)建適合當前電網(wǎng)輸電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)描述矩陣，操作簡單，實現(xiàn)便捷，使輸電系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)清晰。采用Karenbauer變換實現(xiàn)輸電系統(tǒng)中采樣電壓故障分量的解耦和采樣電流故障分量的解耦，得到采樣電壓模量，再通過快速二進小波變換，分別獲取線路中電壓初始行波和電流初始行波到達對應(yīng)IED模塊的時間和極性信息，自適應(yīng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)動態(tài)變化，便于推廣使用。

2、本發(fā)明通過設(shè)置廣域控制主機，實時檢測各個IED模塊的行波信息，當某一個IED模塊的直流電源消失，則無法采集相應(yīng)變電站信息，無法完成故障監(jiān)測和保護功能，此時形成廣域后備II I段保護關(guān)聯(lián)域，保護關(guān)聯(lián)域隨故障區(qū)域位置不同，自適應(yīng)的形成保護區(qū)域，保護關(guān)聯(lián)域劃分充分考慮后備保護配合關(guān)系，兼顧故障元件識別，斷路器失靈和變電站直流消失保護。

3、本發(fā)明利用初始行波到達時間選擇觸發(fā)變電站母線位置處各個IED模塊，并判斷該變電站母線位置處各個IED模塊的初始行波極性是否一致，通過該變電站母線位置處各個IED模塊的初始行波極性一致性判斷為正方向故障或反方向故障，最終形成正方向故障下廣域后備I段保護關(guān)聯(lián)域和II段保護關(guān)聯(lián)域，或者反方向故障下廣域后備I段保護關(guān)聯(lián)域和II段保護關(guān)聯(lián)域，相應(yīng)的劃分保護關(guān)聯(lián)域，能保證故障在最小范圍內(nèi)快速切除，實現(xiàn)故障元件識別與跳閘策略有機結(jié)合。

綜上所述，本發(fā)明設(shè)計新穎合理，通過初始行波達到時間和極性信息選擇故障區(qū)域，能夠反映故障點與保護關(guān)聯(lián)區(qū)域的關(guān)系，能保證故障在最小范圍內(nèi)快速切除，實現(xiàn)故障元件識別與跳閘策略有機結(jié)合，便于推廣使用。

下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的方法流程框圖。

圖2為本發(fā)明輸電系統(tǒng)正方向故障的示意圖。

圖3為本發(fā)明采用的廣域后備保護關(guān)聯(lián)域識別設(shè)備的電路原理框圖。

圖4a為本發(fā)明正方向故障下IED1采樣電流行波的小波變換仿真圖。

圖4b為本發(fā)明正方向故障下IED1采樣電壓行波的小波變換仿真圖。

圖5a為本發(fā)明正方向故障下IED2采樣電流行波的小波變換仿真圖。

圖5b為本發(fā)明正方向故障下IED2采樣電壓行波的小波變換仿真圖。

圖6a為本發(fā)明正方向故障下IED3采樣電流行波的小波變換仿真圖。

圖6b為本發(fā)明正方向故障下IED3采樣電壓行波的小波變換仿真圖。

圖7a為本發(fā)明正方向故障下IED4采樣電流行波的小波變換仿真圖。

圖7b為本發(fā)明正方向故障下IED4采樣電壓行波的小波變換仿真圖。

圖8a為本發(fā)明正方向故障下IED5采樣電流行波的小波變換仿真圖。

圖8b為本發(fā)明正方向故障下IED5采樣電壓行波的小波變換仿真圖。

圖9a為本發(fā)明正方向故障下IED6采樣電流行波的小波變換仿真圖。

圖9b為本發(fā)明正方向故障下IED6采樣電壓行波的小波變換仿真圖。

圖10a為本發(fā)明正方向故障下IED7采樣電流行波的小波變換仿真圖。

圖10b為本發(fā)明正方向故障下IED7采樣電壓行波的小波變換仿真圖。

圖11a為本發(fā)明正方向故障下IED8采樣電流行波的小波變換仿真圖。

圖11b為本發(fā)明正方向故障下IED8采樣電壓行波的小波變換仿真圖。

圖12a為本發(fā)明正方向故障下IED9采樣電流行波的小波變換仿真圖。

圖12b為本發(fā)明正方向故障下IED9采樣電壓行波的小波變換仿真圖。

圖13a為本發(fā)明正方向故障下IED10采樣電流行波的小波變換仿真圖。

圖13b為本發(fā)明正方向故障下IED10采樣電壓行波的小波變換仿真圖。

圖14a為本發(fā)明正方向故障下IED11采樣電流行波的小波變換仿真圖。

圖14b為本發(fā)明正方向故障下IED11采樣電壓行波的小波變換仿真圖。

圖15a為本發(fā)明正方向故障下IED12采樣電流行波的小波變換仿真圖。

圖15b為本發(fā)明正方向故障下IED12采樣電壓行波的小波變換仿真圖。

圖16為本發(fā)明輸電系統(tǒng)反方向故障的示意圖。

圖17a為本發(fā)明反方向故障下IED3采樣電流行波的小波變換仿真圖。

圖17b為本發(fā)明反方向故障下IED3采樣電壓行波的小波變換仿真圖。

圖18a為本發(fā)明反方向故障下IED4采樣電流行波的小波變換仿真圖。

圖18b為本發(fā)明反方向故障下IED4采樣電壓行波的小波變換仿真圖。

圖19a為本發(fā)明反方向故障下IED5采樣電流行波的小波變換仿真圖。

圖19b為本發(fā)明反方向故障下IED5采樣電壓行波的小波變換仿真圖。

圖20a為本發(fā)明反方向故障下IED6采樣電流行波的小波變換仿真圖。

圖20b為本發(fā)明反方向故障下IED6采樣電壓行波的小波變換仿真圖。

圖21a為本發(fā)明反方向故障下IED7采樣電流行波的小波變換仿真圖。

圖21b為本發(fā)明反方向故障下IED7采樣電壓行波的小波變換仿真圖。

圖22a為本發(fā)明反方向故障下IED8采樣電流行波的小波變換仿真圖。

圖22b為本發(fā)明反方向故障下IED8采樣電壓行波的小波變換仿真圖。

附圖標記說明:

1—直流電源； 2—IED模塊； 3—廣域控制主機。

具體實施方式

如圖1所示，本發(fā)明基于行波信息的廣域后備保護關(guān)聯(lián)域識別方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

步驟一、構(gòu)建輸電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)描述矩陣：首先，根據(jù)實際電網(wǎng)建立輸電系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)及各個IED模塊2的連接關(guān)系；然后，根據(jù)各個IED模塊2的連接關(guān)系構(gòu)建M條母線和N條線路的輸電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)描述矩陣A且其中，m為母線編號且m＝1,2，……，M，n為線路編號且n＝1,2，……，N，a_mn為第m個母線與第n個線路連接關(guān)系且a_mn＝0或1，a_mn＝0表示第m個母線與第n個線路上沒有連接，a_mn＝1表示第m個母線與第n個線路直接連接；

如圖2所示，輸電網(wǎng)搭建500kV系統(tǒng)，構(gòu)建6個母線6條線路的輸電系統(tǒng)，其中，6個母線分別為母線B1～B6，6條線路分別為線路L1～L6，，每條線路的兩端均安裝一個IED模塊2監(jiān)測電網(wǎng)信息，本實施例中，構(gòu)建輸電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)描述矩陣

步驟二、獲取輸電系統(tǒng)各個IED模塊的行波信息，過程如下：

步驟201、讀取線路中電壓和電流采樣信號；

本實施例中，步驟201中采用電壓互感器和電壓互感器分別讀取線路中電壓和電流信號，所述電壓和電流信號均通過控制器離散采樣。

步驟202、獲取線路中采樣電壓和采樣電流的故障分量；

本實施例中，采用故障后的電壓、電流與故障前一周的電壓、電流相減得到相對應(yīng)的故障分量；

步驟203、通過Karenbauer變換實現(xiàn)輸電系統(tǒng)中采樣電壓故障分量的解耦，得到采樣電壓模量其中，為步驟202中獲取的線路中采樣電壓故障分量；

步驟204、通過Karenbauer變換實現(xiàn)輸電系統(tǒng)中采樣電流故障分量的解耦，得到采樣電流模量其中，為步驟202中獲取的線路中采樣電流故障分量；

步驟205、根據(jù)公式進行采樣電壓模量u_zh組合及采樣電流模量i_zh組合，k為組合系數(shù)且k＞0；

步驟206、通過一階消失矩的二次B樣條小波對線路中采樣電壓模量u_zh和采樣電流模量i_zh分別進行快速二進小波變換，分別獲取線路中電壓初始行波和電流初始行波到達對應(yīng)IED模塊2的時間以及對應(yīng)IED模塊2中啟動元件電壓初始行波的極性f_u和啟動元件電流初始行波的極性f_i；

本實施例中，步驟206中一階消失矩的二次B樣條小波的濾波器系數(shù)通過一階消失矩的二次B樣條小波對線路中采樣電壓模量u_zh和采樣電流模量i_zh分別進行快速二進小波變換實際為A’Trous算法，A’Trous算法只需滿足二進小波的條件即可，具備平移時不變性的特征。

步驟207、根據(jù)公式F＝f_u×f_i，計算初始行波到達對應(yīng)IED模塊2中啟動元件的極性F，其中，規(guī)定電流的正方向為電網(wǎng)中電流從母線流向線路的方向；

步驟208、多次重復(fù)步驟201至步驟207，獲取輸電系統(tǒng)各個IED模塊的行波時間和極性，并按照從大到小的順序?qū)Ω鱾€IED模塊的行波時間進行排序；

本實施例中，電網(wǎng)發(fā)生故障后，行波在線路上是以電磁波形式傳播的，且速度以接近光速前行，根據(jù)行波的傳播理論，從故障點將產(chǎn)生向線路兩側(cè)傳播的電壓、電流方向行波，行波中包含的時間信息標志著故障發(fā)生，時間的大小表明距離故障點的遠近程度，行波的極性信息可以判斷故障發(fā)生方向，同一變電站母線上連接的IED模塊2初始行波到達時間近似相等，可快速實現(xiàn)初始行波到達時間排序；廣域控制主機3通過Matlab仿真，其中，如圖4a至圖15b可知，IED1至IED12電流和電壓的時間和極性信息。

步驟三、判斷輸電系統(tǒng)中直流電源是否消失：采用廣域控制主機3實時監(jiān)測輸電系統(tǒng)中各個IED模塊2的直流電源1，當廣域控制主機3無法監(jiān)測到IED模塊2對應(yīng)的直流電源1時，輸電系統(tǒng)中發(fā)生直流電源消失，執(zhí)行步驟四；當廣域控制主機3監(jiān)測到IED模塊2對應(yīng)的直流電源1時，輸電系統(tǒng)中未發(fā)生直流電源消失，執(zhí)行步驟五；

步驟四、形成廣域后備III段保護關(guān)聯(lián)域：根據(jù)步驟三中消失的直流電源1，確定對應(yīng)的變電站母線，與該變電站母線直接相連的線路對端上的IED模塊2形成廣域后備III段保護關(guān)聯(lián)域；

本實施例中，若直流電源消失對應(yīng)的變電站母線為母線B3，此時IED3、IED6和IED8組成后備保護Ⅲ段；

步驟五、判斷故障變電站母線位置處各個IED模塊的行波極性是否一致：根據(jù)步驟208中得到的初始行波到達時間最小的變電站母線位置，判斷該變電站母線位置處各個IED模塊的行波極性，當該變電站母線位置處各個IED模塊的初始行波極性不一致時，發(fā)生正方向故障，執(zhí)行步驟六；當該變電站母線位置處各個IED模塊的初始行波極性一致時，發(fā)生反方向故障，執(zhí)行步驟七；

本實施例中，電網(wǎng)發(fā)生故障時，故障影響范圍有限，為提高保護可靠性，應(yīng)在故障發(fā)生點附近判斷故障，遠離故障點的區(qū)域無需進行故障判斷，距離故障點越近初始行波到達時間越小，由圖4a至圖15b可知，母線B3上連接的IED4、IED5和IED7初始行波到達時間最小，因此，故障點位于母線B3位置處，由圖4a至圖15b可知，IED5的初始行波極性與IED4和IED7的初始行波極性不一致，此時發(fā)生正方向故障。

步驟六、形成正方向故障下廣域后備I段保護關(guān)聯(lián)域和II段保護關(guān)聯(lián)域，過程如下：

步驟601、確定最先檢測到行波信息的變電站母線位置初始行波極性為負的IED模塊并構(gòu)建正方向故障啟動矩陣S且其中，正方向故障啟動矩陣S中故障變電站母線位置初始行波極性為負的IED模塊所在位置元素為1，正方向故障啟動矩陣S其余位置元素均為0；

本實施例中，對IED5構(gòu)建正方向故障啟動矩陣S且

步驟602、構(gòu)建正方向故障廣域后備I段關(guān)聯(lián)矩陣R_I：首先，提取正方向故障啟動矩陣S非零元素所在行列編號；然后，保留網(wǎng)絡(luò)描述矩陣D位于正方向故障啟動矩陣S非零元素所在行列元素，其余位置元素為0；

本實施例中，提取正方向故障啟動矩陣S非零元素所在行列編號第3行第3列，構(gòu)建正方向故障廣域后備I段關(guān)聯(lián)矩陣

步驟603、形成正方向故障下廣域后備I段保護關(guān)聯(lián)域：根據(jù)步驟602中正方向故障廣域后備I段關(guān)聯(lián)矩陣R_I，得到正方向故障廣域后備I段關(guān)聯(lián)矩陣R_I中同一行非零元素所在位置處的IED模塊共同判斷母線故障，形成母線關(guān)聯(lián)域，正方向故障廣域后備I段關(guān)聯(lián)矩陣R_I中同一列非零元素所在位置處的IED模塊共同判斷線路故障，形成線路關(guān)聯(lián)域，所述母線關(guān)聯(lián)域和所述線路關(guān)聯(lián)域形成正方向故障下廣域后備I段保護關(guān)聯(lián)域；

本實施例中，IED5故障時形成正方向故障下廣域后備I段保護關(guān)聯(lián)域中，母線關(guān)聯(lián)域為IED4、IED5和IED7，線路關(guān)聯(lián)域為IED5和IED6，IED5故障時形成正方向故障下廣域后備I段保護關(guān)聯(lián)域為{IED4、IED5、IED7}以及{IED5、IED6}；

步驟604、根據(jù)公式R_II＝R_I-S，構(gòu)建正方向故障廣域后備II段關(guān)聯(lián)矩陣R_II；

本實施例中，根據(jù)公式R_II＝R_I-S，正方向故障廣域后備II段關(guān)聯(lián)矩陣

步驟605、形成正方向故障下廣域后備II段保護關(guān)聯(lián)域：根據(jù)步驟604中正方向故障廣域后備II段關(guān)聯(lián)矩陣R_II，得到與故障變電站母線位置初始行波極性為負的IED模塊直接相鄰的IED模塊2共同形成正方向故障下廣域后備II段保護關(guān)聯(lián)域；

本實施例中，IED5故障時形成正方向故障下廣域后備II段保護關(guān)聯(lián)域為{IED4、IED6、IED7}；

如圖16所示，由圖17a至圖22b可知，IED4、IED5和IED7的初始行波時間最小，輸電網(wǎng)搭建500kV系統(tǒng)構(gòu)建6個母線6條線路的輸電系統(tǒng)中母線B3發(fā)生故障，IED4、IED5和IED7的初始行波極性一致，此時發(fā)生反方向故障。

步驟七、形成反方向故障下廣域后備I段保護關(guān)聯(lián)域和II段保護關(guān)聯(lián)域，過程如下：

步驟701、對最先檢測到行波信息的變電站母線位置處各個IED模塊分別構(gòu)建反方向故障啟動矩陣S'，反方向故障啟動矩陣S'中故障變電站對應(yīng)的IED模塊所在位置元素為1，反方向故障啟動矩陣S'其余位置元素均為0；

本實施例中，IED4、IED5和IED7的初始行波極性一致，對故障變電站母線位置處IED4、IED5和IED7分別構(gòu)建反方向故障啟動矩陣S₄'、S₅'和S₇'，

步驟702、形成反方向故障下廣域后備I段保護關(guān)聯(lián)域：首先，對步驟701中各反方向故障啟動矩陣S'分別構(gòu)建反方向故障廣域后備I段關(guān)聯(lián)矩陣R'_I，反方向故障啟動矩陣S'與反方向故障廣域后備I段關(guān)聯(lián)矩陣R'_I數(shù)量相等；然后，對各反方向故障廣域后備I段關(guān)聯(lián)矩陣R'_I非零行和非零列元素所在位置處的IED模塊構(gòu)建I段關(guān)聯(lián)域并集，所述I段關(guān)聯(lián)域并集為反方向故障下廣域后備I段保護關(guān)聯(lián)域；

本實施例中，步驟702中對所述反方向故障啟動矩陣S'非零元素所在行列編號，保留網(wǎng)絡(luò)描述矩陣D位于反方向故障啟動矩陣S'非零元素所在行列元素，其余位置元素為0，構(gòu)建對應(yīng)的反方向故障廣域后備I段關(guān)聯(lián)矩陣R'_I。

本實施例中，提取反方向故障啟動矩陣S₄'非零元素所在行列編號第3行第2列，構(gòu)建反方向故障廣域后備I段關(guān)聯(lián)矩陣提取反方向故障啟動矩陣S₅'非零元素所在行列編號第3行第3列，構(gòu)建反方向故障廣域后備I段關(guān)聯(lián)矩陣提取反方向故障啟動矩陣S₇'非零元素所在行列編號第3行第4列，構(gòu)建反方向故障廣域后備I段關(guān)聯(lián)矩陣IED4、IED5和IED7故障時形成反方向故障下廣域后備I段保護關(guān)聯(lián)域為{IED4、IED5、IED7}、{IED3、IED4}、{IED5、IED6}、{IED7、IED8}；

步驟703、形成反方向故障下廣域后備II段保護關(guān)聯(lián)域：首先，將各反方向故障廣域后備I段關(guān)聯(lián)矩陣R'_I中對應(yīng)的變電站母線位置處IED模塊元素置為0，得到各反方向故障廣域后備II段關(guān)聯(lián)矩陣R'_II；然后，根據(jù)各反方向故障廣域后備II段關(guān)聯(lián)矩陣R'_II，獲取與各變電站母線位置IED模塊直接相鄰的IED模塊2共同形成的II段關(guān)聯(lián)域并集，所述II段關(guān)聯(lián)域并集為反方向故障下廣域后備II段保護關(guān)聯(lián)域。

本實施例中，反方向故障廣域后備I段關(guān)聯(lián)矩陣R'_I4中對應(yīng)的IED4位置處元素為0，得到反方向故障廣域后備II段關(guān)聯(lián)矩陣反方向故障廣域后備I段關(guān)聯(lián)矩陣R'_I5中對應(yīng)的IED5位置處元素為0，得到反方向故障廣域后備II段關(guān)聯(lián)矩陣反方向故障廣域后備I段關(guān)聯(lián)矩陣R'_I7中對應(yīng)的IED7位置處元素為0，得到反方向故障廣域后備II段關(guān)聯(lián)矩陣IED4、IED5和IED7故障時形成反方向故障下廣域后備II段保護關(guān)聯(lián)域為{IED3、IED5、IED7}、{IED4、IED6、IED7}和{IED4、IED5、IED8}，本發(fā)明無需實時傳輸大幅度變化的電氣量，僅傳輸信息量極小的邏輯量，十分有利于全局性的大范圍、遠距離傳輸，能保證故障在最小范圍內(nèi)快速切除，實現(xiàn)故障元件識別算法與跳閘策略有機結(jié)合。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。