一種配電網(wǎng)區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域在線計算系統(tǒng)及其方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了電力系統(tǒng)繼電保護領(lǐng)域中一種配電網(wǎng)區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域在線計算系統(tǒng)及其方法。系統(tǒng)由順序相連的數(shù)據(jù)采集模塊、保護關(guān)聯(lián)矩陣計算模塊、區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域計算模塊、區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域修正模塊和結(jié)果輸出模塊組成；方法包括根據(jù)開關(guān)狀態(tài)變化信息并結(jié)合保護距離矩陣，對保護關(guān)聯(lián)矩陣進(jìn)行修正，在線計算網(wǎng)絡(luò)動態(tài)調(diào)整后實際的區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域，確保區(qū)域保護有效檢測和隔離故障。本發(fā)明充分考慮到配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)特點和網(wǎng)絡(luò)動態(tài)調(diào)整等因素，在拓?fù)渥兓履苎杆俑卤Ｗo的配合關(guān)系，與傳統(tǒng)拓?fù)渥R別方法相比具有更高的靈活性和適應(yīng)能力，且保護關(guān)聯(lián)域劃分明確，滿足區(qū)域全覆蓋和交疊原則，且適用于配電網(wǎng)多分支多DG的結(jié)構(gòu)特點，滿足電力系統(tǒng)的工程實際。
【專利說明】
-種配電網(wǎng)區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域在線計算系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)繼電保護領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種配電網(wǎng)區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域在線計 算系統(tǒng)及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 含分布式電源的配電網(wǎng)與傳統(tǒng)配電網(wǎng)在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和運行方式上均有很大的區(qū)別， 潮流方向和短路水平均難W判斷。配電系統(tǒng)通常為多分支結(jié)構(gòu)，保護范圍內(nèi)存在T型節(jié)點， 因此傳統(tǒng)高壓系統(tǒng)中基于單一信息的本地保護難W滿足故障檢測和定位要求，新型配電網(wǎng) 保護必須綜合考慮當(dāng)前配電網(wǎng)特點和運行要求，充分利用系統(tǒng)多點信息，確保故障可靠切 除。
[0003] 在結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變的配電網(wǎng)絡(luò)，準(zhǔn)確獲取IED需要采集的節(jié)點信息和保護關(guān)聯(lián)域，是 實現(xiàn)區(qū)域保護的關(guān)鍵問題之一。傳統(tǒng)保護關(guān)聯(lián)域的劃分主要是通過網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龇椒▽?現(xiàn)。常用方法包括深度捜索法和廣度捜索法，由于捜索過程存在重復(fù)路徑，在節(jié)點及分支數(shù) 目眾多的配電系統(tǒng)中應(yīng)用效率較低。鄰接矩陣法采用矩陣運算實現(xiàn)拓?fù)渥R別，算法實現(xiàn)簡 單但需要對整個網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)狀態(tài)信息進(jìn)行分析，難W適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)動態(tài)調(diào)整下保護關(guān)聯(lián)域在線 計算。
[0004] 鑒于此，本發(fā)明利用局部保護動作信息構(gòu)成基于邏輯量的區(qū)域保護方案，并給出 區(qū)域保護系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)步驟，在此基礎(chǔ)上，提出網(wǎng)絡(luò)動態(tài)調(diào)整下區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域在線計 算方法。首先，在傳統(tǒng)鄰接矩陣基礎(chǔ)上，考慮保護與各條支路的連接關(guān)系，建立保護-支路關(guān) 聯(lián)矩陣和支路-保護連接矩陣。然后利用矩陣運算得到保護關(guān)聯(lián)矩陣和保護配合關(guān)系，并通 過保護距離矩陣對保護關(guān)聯(lián)矩陣進(jìn)行修正，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)動態(tài)調(diào)整下區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域在線計 算。配電網(wǎng)IEEE典型算例驗證了該方法的正確性和有效性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決上述問題，本發(fā)明提出了 1、一種配電網(wǎng)區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域在線計算系統(tǒng)， 其特征在于，所述系統(tǒng)由順序相連的數(shù)據(jù)采集模塊、保護關(guān)聯(lián)矩陣計算模塊、區(qū)域保護關(guān)聯(lián) 域計算模塊、區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域修正模塊和結(jié)果輸出模塊組成；
[0006] 所述數(shù)據(jù)采集模塊用于獲取配電網(wǎng)中各支路與保護裝置之間的配置關(guān)系并發(fā)送 至保護關(guān)聯(lián)矩陣計算模塊；
[0007] 所述保護關(guān)聯(lián)矩陣計算模塊借助鄰接矩陣法和各支路與保護裝置之間的配置關(guān) 系構(gòu)建保護-支路關(guān)聯(lián)矩陣A、支路-保護連接矩陣C，進(jìn)而計算得到保護關(guān)聯(lián)矩陣N;
[000引所述區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域計算模塊通過遍歷保護關(guān)聯(lián)域矩陣獲得同一供電路徑下所 有保護配合關(guān)系，再根據(jù)斷路器配置情況，計算得到區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域，并發(fā)送至區(qū)域保護關(guān) 聯(lián)域修正模塊；
[0009]所述區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域修正模塊通過監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)調(diào)整情況并借助保護距離矩陣對保 護關(guān)聯(lián)矩陣進(jìn)行在線修正，實現(xiàn)區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域的準(zhǔn)確、快速更新；
[0010] 所述結(jié)果輸出模塊用于輸出區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域在線計算結(jié)果。
[0011] -種配電網(wǎng)區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域在線計算方法，其特征在于，所述方法包括 [0012]步驟1、數(shù)據(jù)采集
[0013] 獲取配電網(wǎng)中各支路與保護裝置之間的配置關(guān)系；
[0014] 步驟2、計算保護關(guān)聯(lián)矩陣
[0015] 借助鄰接矩陣法和各支路與保護裝置之間的配置關(guān)系構(gòu)建保護-支路關(guān)聯(lián)矩陣A、 支路-保護連接矩陣C，進(jìn)而計算得到保護關(guān)聯(lián)矩陣N;
[0016] 步驟3、區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域在線計算
[0017] 通過遍歷保護關(guān)聯(lián)域矩陣獲得同一供電路徑下所有保護配合關(guān)系，再根據(jù)斷路器 配置情況，確定區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域；
[0018] 步驟4、區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域修正
[0019] 當(dāng)發(fā)生故障或負(fù)荷轉(zhuǎn)供等網(wǎng)絡(luò)調(diào)整后，區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域也會發(fā)生相應(yīng)改變;根據(jù) 開關(guān)狀態(tài)信息并結(jié)合保護距離矩陣，對保護關(guān)聯(lián)矩陣N進(jìn)行修正，在線計算網(wǎng)絡(luò)動態(tài)調(diào)整后 實際的區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域，確保區(qū)域保護有效檢測和隔離故障；
[0020] 步驟5:結(jié)果輸出
[0021 ]輸出區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域在線計算結(jié)果。
[0022] 所述步驟2中的保護-支路關(guān)聯(lián)矩陣A的構(gòu)建方法為
[0023] 規(guī)定支路為配電饋線段，饋線段開關(guān)處均設(shè)有保護裝置，保護-支路關(guān)聯(lián)矩陣反應(yīng) 了保護與饋線的連接關(guān)系;保護安裝于某條饋線段首端或末端，則表示保護與支路相關(guān)聯(lián)； 設(shè)配電系統(tǒng)含有b條支路，n個保護，則保護-支路關(guān)聯(lián)矩陣A為一個n X b的矩陣，它的行對應(yīng) 保護，列對應(yīng)支路，元素au表示保護i與支路j的連接關(guān)系，取具體數(shù)值時的含義為
[0024] 1)保護i與支路j直接相連，且保護i位于支路j首端，au = l;
[0025] 2)保護i與支路j直接相連，且保護i位于支路j末端，au = -l;
[002引3)保護i與支路j不直接相連，aij = 0。
[0027] 所述步驟2中的支路-保護連接矩陣C的構(gòu)建方法為
[0028] 支路-保護連接矩陣表示支路首端和末端與保護連接關(guān)系，設(shè)配電系統(tǒng)含有b條支 路，n個保護，則支路-保護連接矩陣C為一個n X b的矩陣，它的行對應(yīng)支路，列對應(yīng)保護，其 元素CU表示支路i首端或末端與保護j的連接關(guān)系，取具體數(shù)值時的含義為
[0029] (1)當(dāng)支路i首端或末端有保護j，且保護不位于變電站出線開關(guān)處，CU = I;
[0030] (2)當(dāng)支路i首端或末端未裝設(shè)保護j，且保護不位于變電站出線開關(guān)處，CU = O;
[0031] (3)當(dāng)支路i首端裝設(shè)保護j，且保護位于變電站出線開關(guān)處，CU = O;
[0032] (4)當(dāng)支路i首端未裝設(shè)保護j，且保護位于變電站出線開關(guān)處，CU = -Id
[0033] 所述保護關(guān)聯(lián)矩陣N為
[0034] N=AC (1)
[0035] 其中，矩陣A為保護-支路關(guān)聯(lián)矩陣，矩陣C為支路-保護連接矩陣，保護關(guān)聯(lián)矩陣N 是一個nXn的矩陣，其行列均代表保護;通過保護關(guān)聯(lián)矩陣獲得任意保護的同級保護W及 所有相鄰的次級保護，其確定原則為:如果矩陣中任意行X存在為1的元素，則該元素所在列 對應(yīng)的保護為第X行對應(yīng)保護的次級保護，且運些次級保護互為同級保護，同級保護是安裝 于同一節(jié)點、不同分支的保護。
[0036] 所述步驟3中區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域在線計算步驟為
[0037] 通過遍歷保護關(guān)聯(lián)域矩陣獲得同一供電路徑下所有保護配合關(guān)系，再根據(jù)斷路器 配置情況，確定區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域;具體為
[0038] (1)由矩陣N出線開關(guān)處的保護所在行開始遍歷，找到其次級保護；
[0039] (2)分別遍歷矩陣N出線開關(guān)的次級保護所在行尋找再次級保護，W此類推；
[0040] (3)當(dāng)某保護的次級保護是出線開關(guān)處的保護或不存在次級保護時停止，運些保 護依次構(gòu)成一條順次連接的供電路徑；
[0041] (4)供電路徑上每個斷路器及其下游所有負(fù)荷開關(guān)對應(yīng)的饋線段屬于同一區(qū)域， 饋線段上的保護構(gòu)成區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域。
[0042] 步驟4的具體過程為
[0043] 步驟401、配電線路在發(fā)生故障或進(jìn)行負(fù)荷轉(zhuǎn)供時，首先會斷開某些分段開關(guān)，根 據(jù)分段開關(guān)狀態(tài)變化列出開關(guān)狀態(tài)行向量T，再將T與支路-保護連接矩陣C的每行進(jìn)行點 乘，得到網(wǎng)絡(luò)變化后的支路-保護連接矩陣Cl;其中開關(guān)狀態(tài)行向量T中開關(guān)處于常態(tài)則對 應(yīng)元素為1，開關(guān)處于非常態(tài)則對應(yīng)元素為0;
[0044] 保護-支路關(guān)聯(lián)矩陣A與Cl相乘得分段開關(guān)斷開后保護關(guān)聯(lián)矩陣Nl;
[0045] Nl=ACl (2)
[0046] 步驟402、配電自動化在分段開關(guān)斷開后，將聯(lián)絡(luò)開關(guān)閉合，進(jìn)行負(fù)荷轉(zhuǎn)供操作;此 時需要進(jìn)一步對保護關(guān)聯(lián)矩陣Nl進(jìn)行修正，捜尋Nl中同一供電路徑既位于斷開的分段開關(guān) 下游且位于閉合聯(lián)絡(luò)開關(guān)上游的保護，再將運些保護和聯(lián)絡(luò)開關(guān)在保護關(guān)聯(lián)矩陣中所在行 的元素全部乘W-I得到在Nl的基礎(chǔ)上修正的保護關(guān)聯(lián)矩陣N2;
[0047] 步驟403、將保護關(guān)聯(lián)矩陣N2與保護距離矩陣Z進(jìn)行點乘即同維度的矩陣對應(yīng)元素 相乘，得到在N2的基礎(chǔ)上修正的保護關(guān)聯(lián)矩陣N3;
[0048] 步驟404、找出與閉合的聯(lián)絡(luò)開關(guān)在同一供電路徑且具有同級保護的保護，再將N3 中運些保護的同級保護所在行中元素為1的列，疊加到該保護所在行的對應(yīng)列，得到在N3的 基礎(chǔ)上修正的保護關(guān)聯(lián)矩陣M。
[0049] 所述步驟4中保護距離矩陣為
[0050] 保護距離矩陣反應(yīng)了兩個直接相連的保護間的饋線實際阻抗值，研究的配電線路 含有n個保護，則保護距離矩陣Z為一個n X n的矩陣，其行列均代表保護，對于任意元素 ZiJ， 如果第i行對應(yīng)保護和第j列對應(yīng)保護直接相連，則對于元素 ZU = I,否則為0。
[0051] 其中，N1、N2、N3、M分別是配電線路在發(fā)生故障或進(jìn)行負(fù)荷轉(zhuǎn)供后，根據(jù)開關(guān)狀態(tài) 信息并結(jié)合保護距離矩陣，按照子步驟401、402、403、404對原保護關(guān)聯(lián)矩陣加勺修正結(jié)果， 最終得到了網(wǎng)絡(luò)動態(tài)調(diào)整后的保護關(guān)聯(lián)矩陣M，W實現(xiàn)在線計算網(wǎng)絡(luò)動態(tài)調(diào)整后實際的區(qū) 域保護關(guān)聯(lián)域，確保區(qū)域保護有效檢測和隔離故障。
[0化2]有益效果
[0053] 本發(fā)明針對配電網(wǎng)多分支和多DG的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，提出了適用于網(wǎng)絡(luò)動態(tài)調(diào)整的配電 網(wǎng)區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域在線計算系統(tǒng)及其方法，具有W下優(yōu)點：
[0054] (1)充分考慮到配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)特點和網(wǎng)絡(luò)動態(tài)調(diào)整等因素，在拓?fù)渥兓履苎杆俑?新保護的配合關(guān)系，與傳統(tǒng)拓?fù)渥R別方法相比具有更高的靈活性和適應(yīng)能力。
[0055] (2)保護關(guān)聯(lián)域劃分明確，滿足區(qū)域全覆蓋和交疊原則，且適用于配電網(wǎng)多分支多 DG的結(jié)構(gòu)特點，滿足電力系統(tǒng)的工程實際。
【附圖說明】
[0056] 圖1是本發(fā)明提供的一種配電網(wǎng)區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域在線計算系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0057] 圖2是本發(fā)明實施方式中的配電網(wǎng)典型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?br>[0058] 圖3是本發(fā)明實施方式中的保護配合關(guān)系在線計算流程圖。
【具體實施方式】
[0059] 下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明作詳細(xì)說明。本發(fā)明提出了一種配電網(wǎng)區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域 在線計算系統(tǒng)及其方法。
[0060] 圖1是本發(fā)明提供的一種網(wǎng)絡(luò)動態(tài)調(diào)整下配電網(wǎng)區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域在線計算系統(tǒng)結(jié) 構(gòu)圖，包括順序相連的數(shù)據(jù)采集模塊、保護關(guān)聯(lián)矩陣計算模塊、區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域計算模塊、 區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域修正模塊和結(jié)果輸出模塊。
[0061] 圖2為配電網(wǎng)典型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，根?jù)所述方法中保護-支路關(guān)聯(lián)矩陣A的構(gòu)建方法，得 該拓?fù)湎碌谋Ｗo-支路關(guān)聯(lián)矩陣為：
[00 創(chuàng)
a)
[0063] 保護和支路在矩陣中的位置根據(jù)編號大小依次排列，其中S4和S6為聯(lián)絡(luò)開關(guān)，處 于常開狀態(tài)。規(guī)定正方向為系統(tǒng)電源供電方向，負(fù)荷電流由支路首端流向末端。
[0064] 根據(jù)所述方法中支路-保護連接矩陣C的構(gòu)建方法，得該拓?fù)湎碌闹?保護連接 矩陣為：
[0065]
域
[0066] 將保護-支路關(guān)聯(lián)矩陣A和支路-保護連接矩陣C相乘，得到該拓?fù)湎碌谋Ｗo關(guān)聯(lián)矩 陣N:
[0067]
(別
[0068] 根據(jù)區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域在線計算步驟，圖2中SI為出線開關(guān)處的保護，SI所在行的第 二列和第五列為1，表示S2和S5是Sl的次級保護，并且S2和S5是安裝于同一節(jié)點不同分支的 同級保護。再由S2所在行開始遍歷，第=列和第屯列為1，即S3和S7為S2的次級保護，且S3和 S7為同級保護，同樣得到S4是S3的次級保護。由于S4的次級保護為Sl，則終止該條路徑的尋 找，該路徑上保護的配合關(guān)系依次為{51，52,53,54}。再按保護級別從高到低尋找其他供電 路徑，保護配合關(guān)系依次為{Sl，S2，S7，S8}，{Sl，S5，S6}。由于Sl和S2均為斷路器，從矩陣A 的Sl所在行遍歷，找到饋線段化1，L4}、化2，L3}、化2，L5，L6}分別屬于同一保護區(qū)域，饋線 段上的保護依次構(gòu)成區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域。
[0069] 當(dāng)發(fā)生故障或負(fù)荷轉(zhuǎn)供等網(wǎng)絡(luò)調(diào)整后，區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域也會發(fā)生相應(yīng)改變。根據(jù) 開關(guān)狀態(tài)信息并結(jié)合保護距離矩陣，對保護關(guān)聯(lián)矩陣進(jìn)行修正，在線計算網(wǎng)絡(luò)動態(tài)調(diào)整后 實際的區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域，確保區(qū)域保護有效檢測和隔離故障。
[0070] 根據(jù)保護距離矩陣構(gòu)建方法，得到該拓?fù)湎碌谋Ｗo距離矩陣Z:
[0071]
(4)
[0072] 由式(4)知，S2和S6實際距離與S5和S6實際距離相等，但S2和S6的連接關(guān)系受S5影 響，因此S2和S6并未直接相連，對應(yīng)元素 Z26為0。
[0073 ] W圖2為例，當(dāng)分段開關(guān)2斷開，其他開關(guān)處于常態(tài)時，開關(guān)狀態(tài)行向量T得：
[0074] T=U 0 111111} (5)
[0075] 開關(guān)狀態(tài)行向量與支路-保護連接矩陣點乘后，即得修正后的支路-保護連接矩陣 Cl:
[0076]
(6)
[0077] 保護-支路關(guān)聯(lián)矩陣A與Cl相乘得分段開關(guān)斷開后保護關(guān)聯(lián)矩陣Nl，如：
[007引 巧）
[0079] 根據(jù)區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域在線計算步驟得到分段開關(guān)斷開后的區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域。通過 計算知，當(dāng)S2斷開后S2及其下游的保護不再與Sl有配合關(guān)系，只有{S1，S5，S6}供電路徑的 保護依次構(gòu)成一個區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域，位于S2下游的保護停止工作。
[0080] 配電自動化在分段開關(guān)斷開后，將聯(lián)絡(luò)開關(guān)閉合，進(jìn)行負(fù)荷轉(zhuǎn)供操作。當(dāng)S2斷開 后，將聯(lián)絡(luò)開關(guān)S4閉合，根據(jù)供電路徑{51，52,53,54}知，需要修正保護關(guān)聯(lián)矩陣中53和54 對應(yīng)行的元素，修正后的保護關(guān)聯(lián)矩陣N2為：
[0081]
斌
[0082] 式(9)與式(5)中保護距離矩陣點乘后得到矩陣N3為：
[0083]
獄
[0084] 閉合聯(lián)絡(luò)開關(guān)S4所在的路徑{51，52,53,54}，其中52和53都含有同級保護，根據(jù)步 驟(3)，將S2的同級保護S5所在行元素為1的列，疊加到S2所在行的對應(yīng)列，然后將S3的同級 保護S7所在行元素為1的列，疊加到S3所在行的對應(yīng)列，得保護關(guān)聯(lián)矩陣M為：
[0085]
(1的
[0086] 聯(lián)絡(luò)開關(guān)閉合后，一部分饋線由原電源供電，另一部分饋線由聯(lián)絡(luò)開關(guān)另一側(cè)的 電源供電，因此需要分別從保護關(guān)聯(lián)矩陣中出線斷路器處的保護和聯(lián)絡(luò)開關(guān)開始遍歷，才 能獲得所有區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域。圖3為區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域在線計算流程圖，描述了區(qū)域保護關(guān)聯(lián) 域的在線計算過程及網(wǎng)絡(luò)動態(tài)調(diào)整下保護關(guān)聯(lián)域修正過程。
[0087] 在示例中，首先由Sl所在行找到S5對應(yīng)列為1，則S5為Sl的次級保護，再由S5所在 行尋找到S5的下級保護為S6,由于S6所在行沒有對應(yīng)的列為1，根據(jù)分段開關(guān)類型知由原電 源供電線路的區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域為{51，55,56}。由聯(lián)絡(luò)開關(guān)54所在行開始捜尋，得到54的次 級保護為S3，再由S3所在行找到其次級保護S8，由于S8不存在次級保護，至此獲得對側(cè)電源 的一條供電路徑，開關(guān)連接依次為{S4，S3，S8}。由于=個開關(guān)均為負(fù)荷開關(guān)，將該條供電路 徑信息與對側(cè)供電路徑信息進(jìn)行整合，得到對側(cè)電源供電線路的區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域。需要注 意，該條供電路徑也經(jīng)過S7,然而，由于負(fù)荷轉(zhuǎn)供后S7與S3處于同一節(jié)點的同一條分支，且 S7位于S3的下游，因此不再需要研究S7的保護配合關(guān)系。
[0088] 從上述分析看出，在聯(lián)絡(luò)開關(guān)閉合后S3和S4由正向配合關(guān)系變?yōu)榱朔聪蚺浜详P(guān) 系，同時S3與S8由不相關(guān)變?yōu)榱苏蚺浜详P(guān)系。利用區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域在線計算方法很好的 適應(yīng)配電線路多分支多聯(lián)絡(luò)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，在網(wǎng)絡(luò)動態(tài)調(diào)整后快速自動生成當(dāng)前拓?fù)湎碌谋?護配合關(guān)系，對繼電保護在線整定工作具有較高的實用價值。
【主權(quán)項】
1. 一種配電網(wǎng)區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域在線計算系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)由順序相連的數(shù) 據(jù)采集模塊、保護關(guān)聯(lián)矩陣計算模塊、區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域計算模塊、區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域修正模塊 和結(jié)果輸出模塊組成； 所述數(shù)據(jù)采集模塊用于獲取配電網(wǎng)中各支路與保護裝置之間的配置關(guān)系并發(fā)送至保 護關(guān)聯(lián)矩陣計算模塊； 所述保護關(guān)聯(lián)矩陣計算模塊借助鄰接矩陣法和各支路與保護裝置之間的配置關(guān)系構(gòu) 建保護-支路關(guān)聯(lián)矩陣A、支路-保護連接矩陣C，進(jìn)而計算得到保護關(guān)聯(lián)矩陣N; 所述區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域計算模塊通過遍歷保護關(guān)聯(lián)域矩陣獲得同一供電路徑下所有保 護配合關(guān)系，再根據(jù)斷路器配置情況，計算得到區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域，并發(fā)送至區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域 修正模塊； 所述區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域修正模塊通過監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)調(diào)整情況并借助保護距離矩陣對保護關(guān) 聯(lián)矩陣進(jìn)行在線修正，實現(xiàn)區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域的準(zhǔn)確、快速更新； 所述結(jié)果輸出模塊用于輸出區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域在線計算結(jié)果。2. -種配電網(wǎng)區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域在線計算方法，其特征在于，所述方法包括 步驟1、數(shù)據(jù)采集 獲取配電網(wǎng)中各支路與保護裝置之間的配置關(guān)系； 步驟2、計算保護關(guān)聯(lián)矩陣 借助鄰接矩陣法和各支路與保護裝置之間的配置關(guān)系構(gòu)建保護-支路關(guān)聯(lián)矩陣A、支 路-保護連接矩陣C，進(jìn)而計算得到保護關(guān)聯(lián)矩陣N; 步驟3、區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域在線計算 通過遍歷保護關(guān)聯(lián)域矩陣獲得同一供電路徑下所有保護配合關(guān)系，再根據(jù)斷路器配置 情況，確定區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域； 步驟4、區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域修正 當(dāng)發(fā)生故障或負(fù)荷轉(zhuǎn)供等網(wǎng)絡(luò)調(diào)整后，區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域也會發(fā)生相應(yīng)改變;根據(jù)開關(guān) 狀態(tài)信息并結(jié)合保護距離矩陣，對保護關(guān)聯(lián)矩陣N進(jìn)行修正，在線計算網(wǎng)絡(luò)動態(tài)調(diào)整后實際 的區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域，確保區(qū)域保護有效檢測和隔離故障； 步驟5:結(jié)果輸出 輸出區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域在線計算結(jié)果。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種配電網(wǎng)區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域在線計算方法，其特征在于，所述 步驟2中的保護-支路關(guān)聯(lián)矩陣A的構(gòu)建方法為 規(guī)定支路為配電饋線段，饋線段開關(guān)處均設(shè)有保護裝置，保護-支路關(guān)聯(lián)矩陣反應(yīng)了保 護與饋線的連接關(guān)系;保護安裝于某條饋線段首端或末端，則表示保護與支路相關(guān)聯(lián);設(shè)配 電系統(tǒng)含有b條支路，η個保護，則保護-支路關(guān)聯(lián)矩陣A為一個nXb的矩陣，它的行對應(yīng)保 護，列對應(yīng)支路，元素 aij表示保護i與支路j的連接關(guān)系，取具體數(shù)值時的含義為 1) 保護i與支路j直接相連，且保護i位于支路j首端，aij = 1; 2) 保護i與支路j直接相連，且保護i位于支路j末端，aij = -1; 3) 保護i與支路j不直接相連，aij = 0。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種配電網(wǎng)區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域在線計算方法，其特征在于，所述 步驟2中的支路-保護連接矩陣C的構(gòu)建方法為 支路-保護連接矩陣表示支路首端和末端與保護連接關(guān)系，設(shè)配電系統(tǒng)含有b條支路，η 個保護，則支路-保護連接矩陣C為一個η X b的矩陣，它的行對應(yīng)支路，列對應(yīng)保護，其元素 (?表示支路i首端或末端與保護j的連接關(guān)系，取具體數(shù)值時的含義為 (1) 當(dāng)支路i首端或末端有保護j，且保護不位于變電站出線開關(guān)處，cij = 1; (2) 當(dāng)支路i首端或末端未裝設(shè)保護j，且保護不位于變電站出線開關(guān)處，cij = 0; (3) 當(dāng)支路i首端裝設(shè)保護j，且保護位于變電站出線開關(guān)處，叫=0; (4) 當(dāng)支路i首端未裝設(shè)保護j，且保護位于變電站出線開關(guān)處，cij = -1。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種配電網(wǎng)區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域在線計算方法，其特征在于，所述 保護關(guān)聯(lián)矩陣N為 N=AC (1) 其中，矩陣A為保護-支路關(guān)聯(lián)矩陣，矩陣C為支路-保護連接矩陣，保護關(guān)聯(lián)矩陣N是一 個ηΧη的矩陣，其行列均代表保護;通過保護關(guān)聯(lián)矩陣獲得任意保護的同級保護以及所有 相鄰的次級保護，其確定原則為:如果矩陣中任意行X存在為1的元素，則該元素所在列對應(yīng) 的保護為第X行對應(yīng)保護的次級保護，且這些次級保護互為同級保護，同級保護是安裝于同 一節(jié)點、不同分支的保護。6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種配電網(wǎng)區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域在線計算方法，其特征在于，所述 步驟3中區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域在線計算步驟為 通過遍歷保護關(guān)聯(lián)域矩陣獲得同一供電路徑下所有保護配合關(guān)系，再根據(jù)斷路器配置 情況，確定區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域;具體為 (1) 由矩陣Ν出線開關(guān)處的保護所在行開始遍歷，找到其次級保護； (2) 分別遍歷矩陣Ν出線開關(guān)的次級保護所在行尋找再次級保護，以此類推； (3) 當(dāng)某保護的次級保護是出線開關(guān)處的保護或不存在次級保護時停止，這些保護依 次構(gòu)成一條順次連接的供電路徑； (4) 供電路徑上每個斷路器及其下游所有負(fù)荷開關(guān)對應(yīng)的饋線段屬于同一區(qū)域，饋線 段上的保護構(gòu)成區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域。7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種配電網(wǎng)區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域在線計算方法，其特征在于，步驟 4的具體過程為 步驟401、配電線路在發(fā)生故障或進(jìn)行負(fù)荷轉(zhuǎn)供時，首先會斷開某些分段開關(guān)，根據(jù)分 段開關(guān)狀態(tài)變化列出開關(guān)狀態(tài)行向量Τ，再將Τ與支路-保護連接矩陣C的每行進(jìn)行點乘，得 到網(wǎng)絡(luò)變化后的支路-保護連接矩陣C1;其中開關(guān)狀態(tài)行向量Τ中開關(guān)處于常態(tài)則對應(yīng)元素 為1，開關(guān)處于非常態(tài)則對應(yīng)元素為0; 保護-支路關(guān)聯(lián)矩陣Α與C1相乘得分段開關(guān)斷開后保護關(guān)聯(lián)矩陣Ν1; N1=AC1 (2) 步驟402、配電自動化在分段開關(guān)斷開后，將聯(lián)絡(luò)開關(guān)閉合，進(jìn)行負(fù)荷轉(zhuǎn)供操作;此時需 要進(jìn)一步對保護關(guān)聯(lián)矩陣N1進(jìn)行修正，搜尋N1中同一供電路徑既位于斷開的分段開關(guān)下游 且位于閉合聯(lián)絡(luò)開關(guān)上游的保護，再將這些保護和聯(lián)絡(luò)開關(guān)在保護關(guān)聯(lián)矩陣中所在行的元 素全部乘以-1得到在N1的基礎(chǔ)上修正的保護關(guān)聯(lián)矩陣N2; 步驟403、將保護關(guān)聯(lián)矩陣N2與保護距離矩陣Z進(jìn)行點乘即同維度的矩陣對應(yīng)元素相 乘，得到在N2的基礎(chǔ)上修正的保護關(guān)聯(lián)矩陣N3; 步驟404、找出與閉合的聯(lián)絡(luò)開關(guān)在同一供電路徑且具有同級保護的保護，再將N3中這 些保護的同級保護所在行中元素為1的列，疊加到該保護所在行的對應(yīng)列，得到在N3的基礎(chǔ) 上修正的保護關(guān)聯(lián)矩陣N4。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種配電網(wǎng)區(qū)域保護關(guān)聯(lián)域在線計算方法，其特征在于，所述 步驟4中保護距離矩陣為 保護距離矩陣反應(yīng)了兩個直接相連的保護間的饋線實際阻抗值，研究的配電線路含有 η個保護，則保護距離矩陣Z為一個η X η的矩陣，其行列均代表保護，對于任意元素如果 第i行對應(yīng)保護和第j列對應(yīng)保護直接相連，則對于元素 ζυ = 1，否則為0。
【文檔編號】H02H7/26GK105977932SQ201610421395
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月14日
【發(fā)明人】馬靜, 康勝陽, 劉暢
【申請人】華北電力大學(xué)