一種基于站域信息共享的同桿雙回線路繼電保護(hù)優(yōu)化配置方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于站域信息共享的同桿雙回線路繼電保護(hù)優(yōu)化配置方法，智能變電站雙回線路中，每回線路中均配置一套繼電保護(hù)裝置，每套繼電保護(hù)裝置均只跳、合各自所在的對應(yīng)的線路；每回線路繼電保護(hù)裝置通過組網(wǎng)模式采集本線路的模擬量與電氣量信息，并通過組網(wǎng)模式跳、合本線路開關(guān)，同時采集相鄰線路的模擬量與電氣量信息，并通過站內(nèi)GOOSE網(wǎng)絡(luò)共享保護(hù)動作信息；采集的數(shù)據(jù)同步后發(fā)送給保護(hù)CPU，由保護(hù)CPU實(shí)現(xiàn)保護(hù)算法，并對同桿雙回線路保護(hù)算法進(jìn)行優(yōu)化。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)站域雙回線路保護(hù)能獲取整個變電站的信息，優(yōu)化現(xiàn)有同桿雙回線路的繼電保護(hù)，進(jìn)一步提高繼電保護(hù)的整體性能，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
【專利說明】—種基于站域信息共享的同桿雙回線路繼電保護(hù)優(yōu)化配置方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于智能變電站中基于站域信息共享的同桿雙回線路繼電保護(hù)優(yōu)化配置方法，屬于電力系統(tǒng)自動化【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著同桿并架線路的增多，同桿雙回線由于共用桿塔，同桿雙回線容易發(fā)生跨線故障，跨線故障可能同時跳開兩回線路，導(dǎo)致兩回線路負(fù)荷的損失。同桿架設(shè)的多回線路間的強(qiáng)磁聯(lián)系破壞了故障分析的對稱分量的可解耦關(guān)系，線間零序互感很大，使得保護(hù)整定時面臨選擇性和靈敏性難以兼顧的困難等；同時同桿并架多回線路在零序互感與跨線故障影響下，導(dǎo)致接地距離、零序保護(hù)的選擇性和靈敏性的矛盾和保護(hù)選相問題更加突出。傳統(tǒng)的同塔雙回線繼電保護(hù)的研究基本局限于僅利用單回線的信息，無法根本上同桿雙回線路復(fù)雜的運(yùn)行方式下對保護(hù)的影響。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明目的是提供一種用于智能變電站中基于站域信息共享的同桿雙回線路繼電保護(hù)優(yōu)化配置方法，實(shí)現(xiàn)站域雙回線路保護(hù)能獲取整個變電站的信息，優(yōu)化現(xiàn)有同桿雙回線路的繼電保護(hù)，進(jìn)一步提高繼電保護(hù)的整體性能，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0005]本發(fā)明的一種基于站域信息共享的同桿雙回線路繼電保護(hù)優(yōu)化配置方法，智能變電站雙回線路中，每回線路中均配置一套繼電保護(hù)裝置，每套繼電保護(hù)裝置均只跳、合各自所在的對應(yīng)的線路；每回線路繼電保護(hù)裝置通過組網(wǎng)模式采集本線路的模擬量與電氣量信息，并通過組網(wǎng)模式跳、合本線路開關(guān)，同時采集相鄰線路的模擬量與電氣量信息，并通過站內(nèi)G00SE網(wǎng)絡(luò)共享保護(hù)動作信息；采集的雙回線路模擬量數(shù)據(jù)同步后發(fā)送給保護(hù)CPU，由保護(hù)CPU實(shí)現(xiàn)保護(hù)算法，并對同桿雙回線路保護(hù)算法進(jìn)行優(yōu)化。
[0006]開關(guān)量信息可以通過G00SE網(wǎng)絡(luò)獲取，保護(hù)跳合閘命令也通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)發(fā)出。
[0007]兩套繼電保護(hù)裝置通過站內(nèi)G00SE網(wǎng)絡(luò)共享兩回線路的電氣量信息及與線路相連的設(shè)備的電氣量信息。
[0008]計(jì)算接地距離阻抗繼電器算法優(yōu)化步驟包含:
[0009]采集兩回線路的模擬量，綜合得到兩回線路的零序電流，再利用公式(1)運(yùn)算分別獲得兩回線路的綜合零序補(bǔ)償系數(shù)，
v (Z0-Z丨)-(/(;//0)ZM
[0010]A=-—-
(1)
[0011]其中，z0和\分別為線路單位長度的零序和正序阻抗，ZM為單位長度的線路零序互感抗，Ιο和I’ ^分別為故障線路和相鄰線路的零序電流。
[0012]主保護(hù)退出時投入雙線相繼速動邏輯優(yōu)化步驟包含:
[0013](la)站域雙回線路繼電保護(hù)裝置通過判別開關(guān)位置及刀閘信息得出同桿雙回線路均正常運(yùn)行，且任意一回線路主保護(hù)由于壓板退出或通道原因退出；
[0014](2a)退出主保護(hù)的線路故障阻抗在距離II段范圍內(nèi)，且滿足動作條件；
[0015](3a)另外一回線路阻抗在距離III段范圍內(nèi)，滿足動作時間后，然后返回；
[0016](4a)在滿足上述全部三個條件后，經(jīng)短延時仍不返回，則退出主保護(hù)的線路距離II段加速動作。
[0017]步驟(3a)中，滿足動作時間至少20ms后，然后返回；
[0018]步驟(4a)中，經(jīng)20ms的短延時仍不返回，則退出主保護(hù)的線路距離II段加速動作。
[0019]同桿雙回線路實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)三相運(yùn)行優(yōu)化步驟包含:
[0020](lb)同桿雙回線路發(fā)生故障時，按照只跳故障相的策略跳開故障相，然后通過獲取的兩回線路的模擬量和開關(guān)量利用斷開相恢復(fù)電壓的特性來判別故障性質(zhì)，如果為瞬時性故障，則執(zhí)行合閘命令，如果是永久性故障，則執(zhí)行準(zhǔn)三相運(yùn)行策略；
[0021](2b)利用雙回線路跳閘信息和斷路器位置信息，判斷兩回線路遺留的健全相是否含有三相，即判別剩下的健全相別能不能構(gòu)成準(zhǔn)三相運(yùn)行，如果可以，則把多余的健全運(yùn)行相跳開，使雙回線路處于平衡運(yùn)行狀態(tài)；
[0022](3b)完成以上步驟后，雙回線路進(jìn)入準(zhǔn)三相運(yùn)行后，將兩回線路剩下的健全三相作為一個新的三相線路，并重新構(gòu)建基于健全三相的距離保護(hù)和零序功率方向保護(hù)。
[0023]本發(fā)明利用基于站域信息共享的同桿雙回線路保護(hù)能利用雙回線路的模擬量信息能得出兩回線路的零序綜合補(bǔ)償系數(shù)，精確計(jì)算兩回線路的接地距離阻抗；利用基于站域信息共享的同桿雙回線路能同時對兩回線路的故障量進(jìn)行分析，通過相應(yīng)特征來加速后備保護(hù)，提高雙回線路繼電保護(hù)的可靠性；當(dāng)同桿雙回線路發(fā)生跨線永久性故障時，如僅切除故障相，兩回線剩下的健全相能構(gòu)成健全的三相，能降低異名相永久性故障對系統(tǒng)帶來的沖擊，為電網(wǎng)調(diào)度員調(diào)整運(yùn)行方式贏得時間，從而將故障的損失盡可能降到最小。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1為同桿雙回線路示意圖；
[0025]圖2為雙回線接線示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0027]本發(fā)明深入分析在智能變電站信息共享的優(yōu)勢下探索同桿雙回線路保護(hù)方案的優(yōu)化，以提高同桿并架多回線安全穩(wěn)定運(yùn)行性能。充分利用該優(yōu)勢提供一種適用于智能變電站的同桿雙回線路繼電保護(hù)配置方案，實(shí)現(xiàn)站域信息共享，提高繼電保護(hù)整體性能。
[0028]本發(fā)明的智能變電站中站域信息的雙回線路保護(hù)共享兩回線的電氣量信息及與線路，將各路數(shù)據(jù)同步后發(fā)送給保護(hù)CPU，由保護(hù)CPU實(shí)現(xiàn)保護(hù)算法，開關(guān)量信息可以通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)獲取，保護(hù)跳合閘命令也通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)發(fā)出。在獲得豐富的數(shù)據(jù)流后，基于站域信息共享的雙回線路保護(hù)利用變電站實(shí)時信息集中決策，實(shí)現(xiàn)對保護(hù)對象自適應(yīng)的后備保護(hù)及相關(guān)控制，主要從以下三個方對雙回線路繼電保護(hù)算法進(jìn)行性能的優(yōu)化:
[0029](1)精確計(jì)算接地阻抗繼電器的零序補(bǔ)償系數(shù)
[0030]單回線路的零序補(bǔ)償系數(shù)僅與本線路參數(shù)有關(guān)，一般情況可以認(rèn)為全線各處的零序補(bǔ)償系數(shù)是恒定不變的。對于存在零序互感的同桿雙回線路，其零序補(bǔ)償系數(shù)不僅與線路參數(shù)有關(guān)，還與兩側(cè)系統(tǒng)參數(shù)有關(guān)，表現(xiàn)為與本線及鄰線的零序電流有關(guān)。以圖1所示系統(tǒng)為例，F(xiàn)點(diǎn)發(fā)生故障，該點(diǎn)對應(yīng)的零序補(bǔ)償系數(shù)為K。
[0031]為實(shí)現(xiàn)故障回路阻抗的準(zhǔn)確測量，Μ側(cè)保護(hù)的Κ的取值如下式所示。
Zr, — — (/a / /?) * Z,f
[0032]K=j~~I
[0033]其中Z(^PZ1分別為線路單位長度的零序和正序阻抗；ZM為單位長度的線路零序互感抗；?ο和I’ ^分別為故障線路和相鄰線路的零序電流。
[0034](2)主保護(hù)退出時投入雙線相繼速動邏輯
[0035]同桿雙回線路當(dāng)主保護(hù)壓板退出或由于通道異常時失去主保護(hù)，當(dāng)線路末端發(fā)生故障時，距離I段保護(hù)范圍不夠，距離II段延時又較長，基于站域信息共享的同桿雙回線路可以配置雙回線路相繼速動功能，以圖2為例來具體說明，當(dāng)I回線路Ν側(cè)出口 Κ1點(diǎn)故障時，II回線路的Μ側(cè)的阻抗III段啟動，當(dāng)I回線路Ν側(cè)保護(hù)2跳閘后，II回線路Μ側(cè)的阻抗III段返回，I回線路Μ側(cè)的阻抗II段可以利用這個特性進(jìn)行加速動作，這樣可以縮短距離II段保護(hù)的動作時間，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0036]距離II段加速動作的判據(jù)可如下:
[0037]1)、同桿雙回線路均正常運(yùn)行，且I回線路主保護(hù)退出；
[0038]2)、退出主保護(hù)的線路故障阻抗在距離II段范圍內(nèi)，且滿足動作條件(包括方向?yàn)檎较蚝瓦x相為故障相)；
[0039]3)、另外一回線路阻抗在距離III段范圍內(nèi)(包括方向?yàn)檎较蚝瓦x相為故障相)，滿足動作時間至少20ms后，然后返回；
[0040]4)、在滿足上述全部三個條件后經(jīng)20ms的短延時仍不返回，則退出主保護(hù)的線路距離II段加速動作。
[0041](3)同桿雙回線路準(zhǔn)三相運(yùn)行策略實(shí)施
[0042]基于站域信息共享的優(yōu)勢下，同桿雙回線路繼電保護(hù)可以執(zhí)行準(zhǔn)三相運(yùn)行策略，準(zhǔn)三相運(yùn)行模式的前提是按相跳閘和自適應(yīng)重合閘功能，雙回線路發(fā)生故障時執(zhí)行按相跳閘策略，即故障只切除故障相；自適應(yīng)重合閘是指瞬時性故障合閘，永久性故障不合閘。
[0043]只有判別出故障為永久性故障時候才會執(zhí)行準(zhǔn)三相運(yùn)行策略，如果故障是瞬時性故障，保護(hù)按照正常邏輯完成重合閘；當(dāng)判為永久性故障后，保護(hù)即判別是否能夠有條件按照制定的策略進(jìn)入準(zhǔn)三相運(yùn)行。
[0044]基于信息共享的站域雙回線路保護(hù)通過獲取雙回線路跳閘信息和斷路器位置信息，來綜合判別雙回線路是否能構(gòu)成準(zhǔn)三相運(yùn)行，如果可以，則把多余的健全運(yùn)行相跳開，使雙回線路處于平衡運(yùn)行狀態(tài)，為了實(shí)現(xiàn)同桿雙回線路準(zhǔn)三相運(yùn)行，制定了一個二次再跳閘的策略，具體的跳閘策略可按照以下規(guī)則來執(zhí)行。
[0045]雙回線路僅剩3相運(yùn)行時，且雙回線路自然形成準(zhǔn)三相運(yùn)行，保護(hù)不再跳閘，如IA-1IBC的跨線故障。
[0046]雙回線路剩4相運(yùn)行,且雙回線均有跳開相，則投入準(zhǔn)三相功能，此時雙回線存在同名相運(yùn)行，此時還需要跳開一回線路的健全相來構(gòu)成平衡的準(zhǔn)三相運(yùn)行，如IA-1IB的跨線故障，兩回線路均有C相運(yùn)行，需要跳開I線的C相或II線的C相來構(gòu)成準(zhǔn)三相運(yùn)行。
[0047]準(zhǔn)三相運(yùn)行期間，準(zhǔn)三相運(yùn)行期間如果再發(fā)生區(qū)內(nèi)或區(qū)外故障，受非全相零序電流的影響，接地距離存在超越或縮小保護(hù)范圍的可能，從而影響了距離保護(hù)的靈敏度和可靠性，此時重新構(gòu)建基于健全三相的距離保護(hù)與零序保護(hù)。
[0048]準(zhǔn)三相運(yùn)行期間距離保護(hù)動作行為與正常運(yùn)行時功率方向、故障相與斷線相之間相序關(guān)系、負(fù)荷電流大小、故障點(diǎn)位置等因素有關(guān)，即準(zhǔn)三相運(yùn)行期間距離保護(hù)的靈敏性與可靠性都大打折扣，單此時可將兩回線健全相的準(zhǔn)三相作為一個整體配置距離保護(hù)，則基于準(zhǔn)三相的距離保護(hù)性能基本不會受影響。
[0049]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種基于站域信息共享的同桿雙回線路繼電保護(hù)優(yōu)化配置方法，其特征在于，智能變電站雙回線路中，每回線路中均配置一套繼電保護(hù)裝置，每套繼電保護(hù)裝置均只跳、合各自所在的對應(yīng)的線路；每回線路繼電保護(hù)裝置通過組網(wǎng)模式采集本線路的模擬量與電氣量信息，并通過組網(wǎng)模式跳、合本線路開關(guān)，同時采集相鄰線路的模擬量與電氣量信息，并通過站內(nèi)GOOSE網(wǎng)絡(luò)共享保護(hù)動作信息； 采集的雙回線路模擬量數(shù)據(jù)同步后發(fā)送給保護(hù)CPU，由保護(hù)CPU實(shí)現(xiàn)保護(hù)算法，并對同桿雙回線路保護(hù)算法進(jìn)行優(yōu)化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于站域信息共享的同桿雙回線路繼電保護(hù)優(yōu)化配置方法，其特征在于， 開關(guān)量信息可以通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)獲取，保護(hù)跳合閘命令也通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)發(fā)出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于站域信息共享的同桿雙回線路繼電保護(hù)優(yōu)化配置方法，其特征在于， 兩套繼電保護(hù)裝置通過站內(nèi)GOOSE網(wǎng)絡(luò)共享兩回線路的電氣量信息及與線路相連的設(shè)備的電氣量信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于站域信息共享的同桿雙回線路繼電保護(hù)優(yōu)化配置方法，其特征在于， 計(jì)算接地距離阻抗繼電器算法優(yōu)化步驟包含: 采集兩回線路的模擬量，綜合得到兩回線路的零序電流，再利用公式(I)運(yùn)算分別獲得兩回線路的綜合零序補(bǔ)償系數(shù)， K (Zq-Z1)-(KZ10)Zm3zI(I) 其中，Z0和Z1分別為線路單位長度的零序和正序阻抗，Zm為單位長度的線路零序互感抗，10和I’ ^分別為故障線路和相鄰線路的零序電流。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于站域信息共享的同桿雙回線路繼電保護(hù)優(yōu)化配置方法，其特征在于， 主保護(hù)退出時投入雙線相繼速動邏輯優(yōu)化步驟包含: (Ia)站域雙回線路繼電保護(hù)裝置通過判別開關(guān)位置及刀閘信息得出同桿雙回線路均正常運(yùn)行，且任意一回線路主保護(hù)由于壓板退出或通道原因退出； (2a)退出主保護(hù)的線路故障阻抗在距離II段范圍內(nèi)，且滿足動作條件； (3a)另外一回線路阻抗在距離III段范圍內(nèi)，滿足動作時間后，然后返回； (4a)在滿足上述全部三個條件后，經(jīng)短延時仍不返回，則退出主保護(hù)的線路距離II段加速動作。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于站域信息共享的同桿雙回線路繼電保護(hù)優(yōu)化配置方法，其特征在于， 步驟(3a)中，滿足動作時間至少20ms后,然后返回； 步驟(4a)中，經(jīng)20ms的短延時仍不返回，則退出主保護(hù)的線路距離II段加速動作。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于站域信息共享的同桿雙回線路繼電保護(hù)優(yōu)化配置方法，其特征在于， 同桿雙回線路實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)三相運(yùn)行優(yōu)化步驟包含: (Ib)同桿雙回線路發(fā)生故障時，按照只跳故障相的策略跳開故障相，然后通過獲取的兩回線路的模擬量和開關(guān)量利用斷開相恢復(fù)電壓的特性來判別故障性質(zhì)，如果為瞬時性故障，則執(zhí)行合閘命令，如果是永久性故障，則執(zhí)行準(zhǔn)三相運(yùn)行策略； (2b)利用雙回線路跳閘信息和斷路器位置信息，判斷兩回線路遺留的健全相是否含有三相，即判別剩下的健全相別能不能構(gòu)成準(zhǔn)三相運(yùn)行，如果可以，則把多余的健全運(yùn)行相跳開，使雙回線路處于平衡運(yùn)行狀態(tài)； (3b)完成以上步驟后，雙回線路進(jìn)入準(zhǔn)三相運(yùn)行后，將兩回線路剩下的健全三相作為一個新的三相線路，并重新構(gòu)建基于健全三相的距離保護(hù)和零序功率方向保護(hù)。
【文檔編號】H02H7/26GK104253421SQ201410509725
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月28日
【發(fā)明者】周紅陽, 劉之堯, 余江, 陳福鋒, 薛明軍, 彭業(yè), 劉千寬, 陳朝暉 申請人:中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司, 南京國電南自電網(wǎng)自動化有限公司