[發(fā)明專利]基于相對保護熵與名義過渡電阻的電網(wǎng)故障在線檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410587103.2
• 申請日: 2014-10-28
• 公開（公告）號: CN104316836A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發(fā)明（設計）人: 童曉陽;王晨;王睿晗
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 張澎

1.基于相對保護熵與名義過渡電阻的電網(wǎng)故障在線檢測方法，變電站檢測到本站內某保護裝置中有保護信號啟動后，將該線路及其相鄰線路列為檢測線路，利用局域網(wǎng)和廣域通信網(wǎng)，收集本區(qū)域內相關保護設備的保護信號，計算出各檢測線路的相對保護熵，并進行排序，把相對保護熵值大于閥值的線路判斷為故障線路；對于相對保護熵小于閥值的線路，構造基于有限PMU的名義過渡電阻的求解方法，求取線路的名義過渡電阻，與名義過渡電阻閾值比較，補充判斷其是否屬于故障線路,其主要步驟包括：

1).在每個變電站層的站控層構建一個區(qū)域保護決策子系統(tǒng)RDS，它位于智能變電站站控層的一個主機中，通過局域網(wǎng)LAN收集本變電站中各保護裝置的保護信號；當發(fā)現(xiàn)某線路有保護信號啟動時，將該線路及其相鄰各線路列為待檢測線路，啟動對各待檢測線路的在線檢測過程；通過局域網(wǎng)、廣域通訊網(wǎng)同步數(shù)字系列SDH收集本站、相鄰變電站中與各待檢測線路相關保護設備中的保護信號；

2)收集各待檢測線路的兩側、其相鄰各線路遠端的保護裝置的七類保護動作值：本線路兩側主保護、本線路兩側距離I段保護、本線路兩側距離II段保護、本線路兩側方向保護、相鄰線路遠端的距離III段保護、相鄰線路遠端的方向保護、相鄰線路遠端的距離II段保護信號；

3)計算得到各待檢測線路的保護熵H_Li、相對保護熵R_Li；其中線路的保護熵H表示為

H=-Σi=17ωipiLn(pi)]]>

其中，p_i表示與該線路相關的七類保護中某類保護動作的頻數(shù)，它等于各類保護動作個數(shù)或處理后保護動作個數(shù)；N_i除以該線路故障發(fā)生時所有期望保護動作之和N，即p_i＝N_i/N；Ln(p_i)是p_i的自然對數(shù)值；-p_iLn(p_i)表示該類保護的自信息量，構成熵分量，如果p_i為0，則其為0；ω_i表示各熵分量的權重系數(shù)；

線路兩側主保護動作個數(shù)N₁＝A₁+A_{1_o}，其中A₁、A_{1_o}分別表示本側和對側的主保護動作值；

線路兩側II段保護動作個數(shù)N₂＝A_II+A_{II_o}，其中A_II、A_{II_o}分別表示本側和對側的距離II段保護動作值；

線路兩側方向保護動作個數(shù)N₃＝|A_D+A_{D_o}|，其中A_D、A_{D_o}分別表示該線路本側和對側的方向保護動作值(取值為+1、0、+1)，指向線路為正；

相鄰線路遠端III段保護動作個數(shù)其中N_n表示該線路兩側相鄰線路的個數(shù)和，A_IIIj表示兩側相鄰線路j遠端的距離III段保護動作值；

相鄰線路遠端方向保護動作個數(shù)其中A_Dj表示相鄰線路j遠端的方向元件動作值，指向線路為正，N_n含義同上；

線路兩側I段保護動作個數(shù)N₆＝A_I+A_{I_o}，其中A_I、A_{I_o}分別表示本側和對側距離I段保護動作值；

相鄰線路遠端II段保護動作個數(shù)其中N_m表示該線路兩側中線路個數(shù)較多那側的線路個數(shù)和，A_IIj表示相鄰線路j遠端的距離II段保護動作值；

式(1)中ω_i表示各熵分量的權重系數(shù)；線路兩側主保護、線路兩側距離II段、線路兩側方向、相鄰線路遠端距離III段、相鄰線路遠端方向這5種保護均保護本線路全線，設ω₁＝1.1、ω₂＝1、ω₃＝1、ω₄＝0.9、ω₅＝0.9；線路兩側距離I段的保護范圍一般是本線路的80～85％，保守設ω₆＝0.9；相鄰線路II段保護范圍延伸到本線路的30～40％，保守設ω₇＝0.5；

線路Li的相對保護熵R_Li，R_Li＝H_Li/H_Li.max，其中H_Li.max為線路Li近端或遠端發(fā)生故障時的最大保護熵，作為基準；在線計算該線路的實時保護熵，將其與自身的基準相比，得到的數(shù)值為該線路的相對保護熵R_Li，它反映了該線路的故障程度，介于0～1之間；

4).對各待檢測線路的相對保護熵從大到小進行排序，將相對保護熵排在前兩名的線路列為疑似線路，并將它們分別與相對保護熵閾值比較；

4A).對于兩條疑似線路，如果只有一條線路的相對保護熵大于相對保護熵閾值，即滿足以下判據(jù)1，就判斷該線路為故障線路；

判據(jù)1：當某線路L_i的相對保護熵大于相鄰線路中任意一條線路L_k的相對保護熵、且只有它大于相對保護熵閾值，即滿足以下條件時，則判定該線路發(fā)生故障；

RLi>∀RLk,k≠iRLi>Rset]]>

判據(jù)1適用于單條線路故障的檢測；

4B).對于兩條疑似線路，如果它們的相對保護熵都大于閾值，有可能是相鄰線路復故障、或單條線路故障時相鄰正常線路上有多個保護誤動造成其保護熵大于閾值的情況，就需要對兩條疑似線路檢查是否滿足以下判據(jù)2；

判據(jù)2：當線路L_i、L_j的相對保護熵都大于相鄰線路中任意一條線路L_k的相對保護熵、且它們都大于相對保護熵閾值，即滿足以下條件時，則判定該線路發(fā)生故障；

RLi>RLj>∀RLk,k≠i,jRLi>RsetRLj>Rset]]>

對于判據(jù)2，有兩條線路L_i、L_j的相對保護熵都大于相對保護熵閾值，首先判定最大相對保護熵對應的線路L_i為故障線路；

另一條相鄰線路L_j可能發(fā)生故障，也可能是有多位保護誤動的正常線路；

然后在切除故障線路L_i之后，重新采集區(qū)域內除去故障線路之外各相關線路的保護信號，對線路L_j的故障情況再次進行判斷，回到步驟2)；

4C).對于兩條疑似線路，如果它們的相對保護熵都不大于閾值，則分兩條不相鄰疑似線路、兩條相鄰疑似線路兩種情況：

(1)如果兩條疑似線路在拓撲上不相連，即針對兩條不相鄰疑似線路：如果其中某線路的名義過渡電阻小于閾值R_f.set，則判斷該線路為故障線路，否則其為正常線路；如果兩條不相鄰疑似線路都為故障線路，則判斷發(fā)生了不相鄰線路雙重故障；

(2)如果兩條疑似線路在拓撲上相連，即針對兩條相鄰疑似線路：如果其中某線路的名義過渡電阻小于閾值R_f.set，則判斷該線路為故障線路，否則其為正常線路；在切除故障線路以后，新增一個PMU點，采集其測量值，計算剩余一條疑似線路的名義過渡電阻，再判斷一次其故障情況；如果其名義過渡電阻小于閾值R_f.set，，則確認該線路故障，否則其為正常線路。