[發明專利]一種輸電線路保護特性識別及電壓暫降持續時間估計方法

有效

• 申請號: 202210037298.8
• 申請日: 2022-01-13
• 公開（公告）號: CN114461982B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 汪穎;李順祎;肖先勇;胡文曦;陳韻竹
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G06F17/18
• 分類號: G06F17/18;G06F18/2321;G06Q50/06;H02H7/26;H02J13/00
• 代理公司: 成都禾創知家知識產權代理有限公司 51284
• 代理人: 劉凱

本發明公開了一種輸電線路保護特性識別及電壓暫降持續時間估計方法，首先根據樣本區間均值標準差對線路保護類型進行識別，進而提出一種基于馬氏距離和K近鄰算法優化的DBSCAN聚類方法，對線路保護動作時間特性進行精確計算，最后提出了基于保護動作特性計算結果的電壓暫降持續時間估計方法，為電能質量研究者在實際工程中評估電網電壓暫降頻次和風險提供極為重要的數據支撐，減少主觀假設和對其他系統的依賴性，彌補現有評估技術實施困難和誤差大的缺陷。隨著目前電能質量監測器和故障記錄器等監測設備價格愈發便宜和應用愈發廣泛，該方法的適用性將不斷提高。

技術領域

本發明涉及電壓暫降評估技術領域，具體為一種輸電線路保護特性識別及電壓暫降持續時間估計方法。

背景技術

電壓暫降會引起敏感設備跳閘，造成巨大的工業損失。電壓暫降頻次估計是解決電壓暫降問題的重要前提。在電壓暫降頻次估計中，主要關心的是電壓暫降的兩個單事件特征，一個是電壓幅值，另一個是持續時間。準確的電壓暫降幅值和持續時間估計結果是計算敏感設備和工業過程跳閘概率、評估敏感用戶受影響程度與經濟損失、計算站點電能質量指標和評估風電機低壓穿越性能的關鍵依據之一。對于電壓暫降幅值的估計，現有的研究已較為成熟。然而，在電壓暫降持續時間的估計方面，面臨諸多缺陷和挑戰。

在現有電壓暫降持續時間的評估中，均是利用已知的保護特性、故障位置計算保護動作時間，以此估計電壓暫降持續時間，但是這類方法存在一些不足之處。首先，僅利用故障位置計算保護動作時間是不準確的。這是因為保護的觸發是根據故障電氣量來決定的，而故障電氣量不僅取決于故障位置，還與故障阻抗、故障類型、電網運行方式等因素相關，因此用現有方法估計保護動作時間會造成一定誤差；第二，現有方法通過主觀假設線路的保護配置信息均為已知量在實際工程中是難以實現的。這是因為保護系統和電能質量系統之間是不一樣的系統，其間存在障礙，沒有直接的數據連接。若電能質量人員手動將保護系統的數據采集到電能質量系統中，費時、不方便、易出錯；第三，從保護系統得到的保護動作時間特性可能無法準確描述實際情況。一方面是由于操縱機構的不確定性導致實際動作時間與整定時間有差異，另一方面，電壓電流互感器在保護用繞組上的精度相對測量用繞組的精度較低，因此用保護系統的數據計算動作時間可能產生一定偏差。

此外，對于只有電能質量數據的工程人員來說，通過挖掘電能質量歷史監測數據來計算保護動作時間特性來評估電壓暫降持續時間是可行的。目前，變電站中安裝了大量的電能質量監測儀，記錄了高精度的電壓/電流波形，保存了豐富的、可訪問的歷史故障數據。基于電能質量數據驅動，識別保護類型和保護動作時間特性，計算保護動作時間，從而可建立更為可靠的電壓暫降持續時間評估模型。

術語解釋：

電壓暫降：國際電氣與電子工程師協會(IEEE)將電壓暫降(voltage?sag)定義為供電電壓有效值快速下降到0.1～0.9p.u.，持續時間為0.5個周波至1min的電能質量現象。

電壓暫降幅值：電壓暫降過程中的三相電壓均方根值最小值。

電壓暫降持續時間：電壓暫降事件過程中，電壓幅值小于等于電壓暫降閾值(電壓額定標幺值的0.9倍)的持續時間。

矩形暫降：電壓暫降過程中，最低電壓幅值不隨著時間變化的電壓暫降事件。其電壓有效值隨時間變化的波形圖大致呈矩形。

多級暫降：電壓暫降過程中，由于故障進一步發展、兩端保護動作不一致等因素的影響，最低電壓幅值隨著時間產生階段性變化的電壓暫降事件。其電壓有效值隨時間變化的波形圖呈階梯狀。

保護動作時間：從保護繼電器檢測故障到保護動作機構操作切除故障的時間間隔。

保護動作時間特性：保護動作時間與故障電氣量之間的函數關系，由人為整定。

故障電氣量(Fault?Electrical?Quantity，FEQ)：電力系統發生短路故障時，繼電保護系統所檢測的一系列電氣變量，包括電流、電壓、測量阻抗等。