基于信息融合的站間保護故障識別系統(tǒng)及其方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)故障識別技術領域，尤其涉及一種基于信息融合的站間保護故障識別系統(tǒng)及其方法。其特征在于，基于信息融合的站間保護故障識別系統(tǒng)包括順序相連的保護信息上傳模塊、站間信息交互模塊、信息融合動作模塊；保護信息上傳模塊基于保護線路間隔輸出結(jié)果，提取距離保護和零序電流保護動作信息；站間信息交互模塊基于信息上傳模塊上傳的動作信息計算并發(fā)送站間交互信息；信息融合動作模塊依據(jù)站間交互信息和本地保護動作信息識別站間故障。本發(fā)明對各類型故障時均能得到準確的判斷結(jié)果，保護性能靈敏可靠，不僅實現(xiàn)了加速后備保護動作時間，同時還成功解決了保護定值整定難的問題。
【專利說明】
基于信息融合的站間保護故障識別系統(tǒng)及其方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明屬于變電站電力系統(tǒng)故障識別技術領域，尤其設及一種基于信息融合的站 間保護故障識別系統(tǒng)及其方法。
【背景技術】
[0002] 隨著大規(guī)模新能源的接入和交直流混合超/特高壓互聯(lián)大電網(wǎng)的發(fā)展，僅利用本 地信息的階段式保護，在解決適應網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)和運行方式多變等方面捉襟見肘；同時，分布式 電源的接入使配電網(wǎng)由單福射網(wǎng)絡變成雙端或多端網(wǎng)絡，潮流分布及故障時短路電流的大 小和流向發(fā)生根本性變化，原有靠定值整定的保護方式存在很大局限性，導致繼電保護的 靈敏性和選擇性不能有效兼顧。在國內(nèi)外發(fā)生的多次大停電事故中，保護的不合理動作通 常是事故誘發(fā)和擴散的主因之一，并最終成為促使電網(wǎng)崩潰的助力。
[0003] 擺脫局部或本地信息的束縛，站在電力系統(tǒng)全局角度，充分利用電網(wǎng)中的多點多 元廣域信息是解決傳統(tǒng)保護上述問題的根本途徑。國內(nèi)外開展了基于多源信息的廣域保護 研究工作，并取得了一系列的成果。但目前的廣域保護研究主要針對固定電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，功能較 為單一，對復雜事件的處理能力W及對運行環(huán)境變化的適應能力差。業(yè)界對于廣域保護在 諸多問題上還未能達成共識，例如是采用集中式還是分布式系統(tǒng)構(gòu)成模式，基于電氣量還 是邏輯量進行故障定位、構(gòu)建保護算法等，造成了上傳的信息量龐大、信息傳輸模式復雜、 信息共享機制不明確等問題。另外，研究成果多聚焦于理論分析與仿真驗證，對于工程實用 性和可行性還欠缺考慮。
[0004] 鑒于此，廣域保護勢必成為未來繼電保護的發(fā)展方向，W改善傳統(tǒng)保護性能，彌補 現(xiàn)有保護不足。國家電網(wǎng)公司新一代智能變電站建設過程中，使用了更為先進的通信技術、 傳感器技術、智能化小型設備，為廣域保護的發(fā)展提供了必要的技術支撐。與此同時，國家 電網(wǎng)公司也大力支持廣域保護研究，密集出臺了一系列政策和規(guī)范。截止2014年底，國家電 網(wǎng)已有6個首批新一代智能變電站示范工程投入運行。根據(jù)《2014年新一代智能變電站擴大 示范工程建設計劃》，國家電網(wǎng)公司還將在2014-2016年建設50個新一代智能變電站示范工 程。而層次化保護是新一代智能變電站建設的重點內(nèi)容之一，《2014年新一代智能變電站擴 大示范工程技術要求》（國家電網(wǎng)智能〔2014)867號)和《2014年新一代智能變電站擴大示范 技術方案符合性評審意見》（智能〔2014)6號文）中明確將層次化保護列入智能二次系統(tǒng)的 關鍵技術。綜上，國家電網(wǎng)公司的技術基礎與政策支持均已齊備，必將進一步完善層次化保 護體系和推進新一代智能變電站建設。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種基于信息融合的站間保護故障識別系統(tǒng)， 其特征在于，所述識別系統(tǒng)包括保護信息上傳模塊、站間信息交互模塊、信息融合動作模 塊；
[0006] 所述保護信息上傳模炔基于保護線路間隔輸出結(jié)果，提取距離保護和零序電流保 護動作信息；
[0007] 所述站間信息交互模炔基于保護信息上傳模塊上傳的動作信息計算并發(fā)送站間 交互信息；
[0008] 所述信息融合動作模塊依據(jù)站間交互信息和本地保護動作信息識別站間故障。
[0009] 所述保護信息上傳模塊利用出線的距離保護信號和零序電流信號，其中距離保護 在傳統(tǒng)整定值的基礎上增設廣域整定值:I段不變，Π 段按本線路末端1.25靈敏度整定，III 段按相鄰線路末端1.3靈敏度整定。
[0010] 所述站間信息交互模塊在故障發(fā)生后，若本站出線距離保護I或者零序I啟動，貝U 確認本線路出線發(fā)生故障，在跳開本側(cè)線路斷路器的同時，向?qū)?cè)變電站主機傳送"直接跳 閩"信號，同時向其余相鄰變電站傳"允許遠后備跳閩"信號；
[0011] 故障發(fā)生后，若本站出線距離保護II或者零序II/III啟動，故障發(fā)生在本線路出 線或者本線路下級線路，本變電站向?qū)?cè)變電站主機傳送"允許近后備跳閩"信號；
[0012] 故障發(fā)生后，若本側(cè)出線斷路器收到跳閩指令，需通知相鄰變電站為其提供失靈 保護，本變電站向相鄰變電站主機傳送"允許遠后備跳閩"信號。
[0013] 所述信息融合動作模塊在故障發(fā)生后，若本站出線距離保護II或者零序II/III啟 動，同時又收到對側(cè)變電站發(fā)來的"直接跳閩信號"，確認故障位于本線路，跳開本線路斷路 器，相對傳統(tǒng)保護而言，消除了保護延時，加速了近后備動作，同時向其余站發(fā)出信號，為其 充當后備保護；
[0014] 同理，故障發(fā)生后，若本站出線距離保護II或者零序II/III啟動，同時又收到對側(cè) 變電站發(fā)來的"允許近后備跳閩"信號，確認故障位于本線路，跳開本線路斷路器，相對傳統(tǒng) 保護而言，消除了保護延時，加速了近后備動作，同時向其余站發(fā)出信號，為其充當后備保 護；
[0015] 故障發(fā)生后，若本站出線距離保護IVIII或者零序II/IIVIV啟動，同時又收到對 側(cè)變電站發(fā)來的"允許遠后備跳閩"信號，確認故障位于本線路上級線路，延時跳開本線路 斷路器，為上級線路提供遠后備，相對傳統(tǒng)保護而言大大加速了遠后備動作時間。
[0016] 基于信息融合的站間保護故障識別方法，其特征在于，該方法步驟為：
[0017] 步驟1:保護信息上傳模炔基于保護線路間隔輸出結(jié)果，提取距離保護和零序電流 保護動作信息，并傳輸至站間信息交互模塊；
[0018] 步驟2:站間信息交互模塊利用保護動作信息，計算站間交互信息，并傳輸至信息 融合動作模塊；
[0019] 步驟3:信息融合動作模塊依據(jù)站間交互信息和本地保護動作信息識別站間故障。
[0020] 有益效果
[0021] 本發(fā)明提出一種基于信息融合的站間保護故障識別系統(tǒng)及其方法，不僅適用于常 規(guī)的單電壓等級電網(wǎng)，同時也適用于包含變壓器在內(nèi)的多電壓等級電網(wǎng)。本專利提出的基 于信息融合的站間保護故障識別系統(tǒng)及其方法，該方法在站域保護的基礎上，W變電站為 基本單元，利用站域主機，僅與一級相鄰的站域主機進行通信，獲得線路兩側(cè)信息，故障發(fā) 生后，保護系統(tǒng)經(jīng)邏輯判斷排除故障，實現(xiàn)本站出線和下級出線的保護功能，具有W下優(yōu) 占 . y ?、、·
[0022] 1、由于僅與相鄰變電站進行信息交互，通信方式簡單、布線方便易行，每個站都設 有保護單元，獨立判斷故障，可靠性高；
[0023] 2、該構(gòu)成模式與具體電網(wǎng)結(jié)構(gòu)無關，是一種通用的標準化構(gòu)成模式，具有很強的 普適性；
[0024] 3、當廣域保護主機故障退出時，各保護變電站使用傳統(tǒng)保護方式，即可自然蟻化 到傳統(tǒng)的保護模式。
[0025] 基于RTDS平臺的算例驗證結(jié)果表明，本發(fā)明對各類型故障時均能得到準確的判斷 結(jié)果，保護性能靈敏可靠。該系統(tǒng)實現(xiàn)了加速后備保護動作時間，同時還成功解決了保護定 值整定難的問題。
【附圖說明】
[0026] 圖1為本發(fā)明所提出的基于信息融合的站間保護故障識別系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027] 圖2為Ξ個變電站的典型配置圖。
[0028] 圖3為距離保護I動作站間信號傳遞邏輯圖。
[0029] 圖4為距離保護II動作站間信號傳遞邏輯圖
[0030] 圖5為出線斷路器收到跳閩指令站間信號傳遞邏輯圖。
[0031 ]圖6為本地距離保護II結(jié)合"直接跳閩"信息跳閩邏輯圖。
[0032] 圖7為本地距離保護II結(jié)合"允許近后備跳閩"信息跳閩邏輯圖。
[0033] 圖8為本地距離保護ΙΠ 結(jié)合"允許遠后備跳閩"信息跳閩邏輯圖。
[0034] 圖9為RTDS仿真模型圖。
【具體實施方式】
[0035] 下面結(jié)合附圖和實施例進一步說明本發(fā)明。
[0036] 本發(fā)明提出一種基于信息融合的站間保護故障識別系統(tǒng)及其方法。圖1為本發(fā)明 所提出的基于信息融合的站間保護故障識別系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037] 基于信息融合的站間保護故障識別系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括保護信息上傳模塊、站間信 息交互模塊和信息融合動作模塊;保護信息上傳模炔基于保護線路間隔輸出結(jié)果，提取距 離保護和零序電流保護動作信息;站間信息交互模炔基于信息上傳模塊上傳的動作信息計 算并發(fā)送站間交互信息；最后，信息融合動作模塊依據(jù)站間交互信息和本地保護動作信息 識別站間故障。
[0038] 本發(fā)明提供的基于信息融合的站間保護故障識別系統(tǒng)的工作方式為：
[0039] 1.保護信息上傳模塊
[0040] W如圖2所示Ξ個變電站的典型配置為例，介紹廣域保護具體實施方案。具體實施 方案中，主要利用出線的距離保護信號和零序電流信號，其中距離保護在傳統(tǒng)整定值的基 礎上增設廣域整定值:I段不變，Π 段按本線路末端1.25靈敏度整定，III段按相鄰線路末端 1.3靈敏度整定。
[0041] 2.站間信息交互模塊
[0042] 2.1直接跳閩邏輯
[0043] 故障發(fā)生后，若出線距離保護I或者零序I啟動，則確認本線路出線發(fā)生故障，在跳 開本側(cè)線路斷路器的同時，向?qū)?cè)變電站主機傳送"直接跳閩"信號，同時向其余相鄰變電 站傳"允許遠后備跳閩"信號，廣域域保護信號發(fā)送邏輯和圖例如圖3。
[0044] 2.2允許近后備跳閩邏輯
[0045] 故障發(fā)生后，若出線距離保護II或者零序II/III啟動，故障有可能發(fā)生在本線路 出線或者本線路下級線路，本變電站向?qū)?cè)變電站主機傳送"允許近后備跳閩"信號，廣域 域保護信號發(fā)送邏輯和圖例如圖4。
[0046] 2.3允許遠后備跳閩邏輯
[0047] 故障發(fā)生后，若本側(cè)出線出線斷路器收到跳閩指令，需通知相鄰變電站為其提供 失靈保護，本變電站向相鄰變電站主機傳送"允許遠后備跳閩"信號，廣域域保護信號發(fā)送 邏輯和圖例如圖5。
[004引3.信息融合動作模塊
[0049] 3.1加速近后備邏輯
[0050] 故障發(fā)生后，若本站出線距離保護II或者零序II/III啟動，同時又收到對側(cè)變電 站發(fā)來的"直接跳閩信號"，確認故障位于本線路，跳開本線路斷路器。相對傳統(tǒng)保護而言， 消除了保護延時，加速了近后備動作。同時向其余站發(fā)出信號，為其充當后備保護。具體跳 閩邏輯和圖例如圖6。
[0051] 同理，故障發(fā)生后，若本站出線距離保護II或者零序II/III啟動，同時又收到對側(cè) 變電站發(fā)來的"允許近后備跳閩"信號，確認故障位于本線路，跳開本線路斷路器。相對傳統(tǒng) 保護而言，消除了保護延時，加速了近后備動作。同時向其余站發(fā)出信號，為其充當后備保 護。具體跳閩邏輯和圖例如圖7。
[0化2] 3.2加速遠后備邏輯
[0053] 故障發(fā)生后，若本站出線距離保護IVIII或者零序II/IIVIV啟動，同時又收到對 側(cè)變電站發(fā)來的"允許遠后備跳閩"信號，確認故障位于本線路上級線路，延時跳開本線路 斷路器，為上級線路提供遠后備。相對傳統(tǒng)保護而言大大加速了遠后備動作時間。具體跳閩 邏輯和圖例如圖8。
[0054] 基于信息融合的站間保護故障識別方法的步驟為：
[0055] 步驟1:保護信息上傳模炔基于保護線路間隔輸出結(jié)果，提取距離保護和零序電流 保護動作信息，并傳輸至站間信息交互模塊；
[0056] 步驟2:站間信息交互模塊利用保護動作信息，計算站間交互信息，并傳輸至信息 融合動作模塊；
[0057] 步驟3:信息融合動作模塊依據(jù)站間交互信息和本地保護動作信息識別站間故障。 [005引實施例：
[0059] 在RTDS上搭建貴州六盤水的模型做仿真驗證，模型仿真圖如圖9所示，分別在3號 站1號線出口、中點、末端，下級線路出口、中點、末端，設置單相短路、相間短路、Ξ相短路、 兩相接地短路、發(fā)展性故障W及轉(zhuǎn)移性故障，對廣域保護功能進行驗證。驗證結(jié)果如表1所 /J、- 〇
[0060] 表1 RTDS仿真結(jié)果
[0061]
[0067]驗證結(jié)果表明，本發(fā)明所提出的基于信息融合的站間保護故障識別系統(tǒng)及其方法 能夠準確識別站間各種故障，滿足保護快速性、選擇性、靈敏性要求，加速后備保護動作時 間，同時為下級線路提供后備保護。
【主權(quán)項】
1. 基于信息融合的站間保護故障識別系統(tǒng)，其特征在于，所述識別系統(tǒng)包括保護信息 上傳模塊、站間信息交互模塊、信息融合動作模塊； 所述保護信息上傳模炔基于保護線路間隔輸出結(jié)果，提取距離保護和零序電流保護動 作信息； 所述站間信息交互模炔基于保護信息上傳模塊上傳的動作信息計算并發(fā)送站間交互 信息； 所述信息融合動作模塊依據(jù)站間交互信息和本地保護動作信息識別站間故障。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于信息融合的站間保護故障識別系統(tǒng)，其特征在于，所述保 護信息上傳模塊利用出線的距離保護信號和零序電流信號，其中距離保護在傳統(tǒng)整定值的 基礎上增設廣域整定值:1段不變，II段按本線路末端1.25靈敏度整定，III段按相鄰線路末 端1.3靈敏度整定。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于信息融合的站間保護故障識別系統(tǒng)，其特征在于，所述站 間信息交互模塊在故障發(fā)生后，若本站出線距離保護I或者零序I啟動，則確認本線路出線 發(fā)生故障，在跳開本側(cè)線路斷路器的同時，向?qū)?cè)變電站主機傳送"直接跳閘"信號，同時向 其余相鄰變電站傳"允許遠后備跳閘"信號； 故障發(fā)生后，若本站出線距離保護II或者零序Π/ΙΙΙ啟動，故障發(fā)生在本線路出線或 者本線路下級線路，本變電站向?qū)?cè)變電站主機傳送"允許近后備跳閘"信號； 故障發(fā)生后，若本側(cè)出線斷路器收到跳閘指令，需通知相鄰變電站為其提供失靈保護， 本變電站向相鄰變電站主機傳送"允許遠后備跳閘"信號。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于信息融合的站間保護故障識別系統(tǒng)，其特征在于，所述信 息融合動作模塊在故障發(fā)生后，若本站出線距離保護II或者零序Π/ΙΙΙ啟動，同時又收到 對側(cè)變電站發(fā)來的"直接跳閘信號"，確認故障位于本線路，跳開本線路斷路器，相對傳統(tǒng)保 護而言，消除了保護延時，加速了近后備動作，同時向其余站發(fā)出信號，為其充當后備保護； 同理，故障發(fā)生后，若本站出線距離保護II或者零序Π/ΙΙΙ啟動，同時又收到對側(cè)變電 站發(fā)來的"允許近后備跳閘"信號，確認故障位于本線路，跳開本線路斷路器，相對傳統(tǒng)保護 而言，消除了保護延時，加速了近后備動作，同時向其余站發(fā)出信號，為其充當后備保護； 故障發(fā)生后，若本站出線距離保護Π/ΙΙΙ或者零序II/III/IV啟動，同時又收到對側(cè)變 電站發(fā)來的"允許遠后備跳閘"信號，確認故障位于本線路上級線路，延時跳開本線路斷路 器，為上級線路提供遠后備，相對傳統(tǒng)保護而言大大加速了遠后備動作時間。5. 基于信息融合的站間保護故障識別方法，其特征在于，該方法步驟為： 步驟1:保護信息上傳模炔基于保護線路間隔輸出結(jié)果，提取距離保護和零序電流保護 動作信息，并傳輸至站間信息交互模塊； 步驟2:站間信息交互模塊利用保護動作信息，計算站間交互信息，并傳輸至信息融合 動作t吳塊； 步驟3:信息融合動作模塊依據(jù)站間交互信息和本地保護動作信息識別站間故障。
【文檔編號】H02J13/00GK105871063SQ201610282314
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月29日
【發(fā)明人】王增平, 馬靜, 孫呂祎, 林峰, 林一峰
【申請人】華北電力大學