[发明专利]一种基于增量因子的电力网络后备保护在线整定方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统继电保护领域，具体涉及一种电力网络后备保护在线整定方法。

背景技术

基于单端电气量的后备保护，其定值的保护范围往往依赖于电网结构及运行方式。当运行方式发生变化时，保护范围会缩小或超越。目前后备保护定值是离线计算的，即选择一定范围的运行方式进行计算，由此得到的定值在某种具体方式下往往不是最佳的。随着风电、光伏等新能源技术的发展，电源数量及种类增加，同时电网规模也不断增大，运行方式复杂性日益提高，后备保护离线整定难度越来越大，而电网对后备保护定值的可靠性要求却越来越高。在此背景下，实现后备保护在线实时整定尤为迫切。

长期以来，国内外对保护定值在线整定进行了大量的理论研究，有些成果在辐射性网络或简单的环网中获得应用，但应用于复杂的环网系统或含高渗透率分布式发电的配电网还存在很大的挑战。主要困难是后备保护定值在线计算速度可能跟不上运行方式的变化速度。比如当电网初始故障，保护正确动作切除故障设备，新的运行方式产生，部分后备保护定值应迅速计算并更新，若更新不及时，有可能诱发后备保护不正确动作，产生新的运行方式，直至发展为连锁跳闸事故。

运行方式变化对不同位置后备保护定值的影响是不同的，因此首先需要确定要重新整定的后备保护范围，然后快速计算新定值。目前，整定范围的确定主要有以下两种方法。一种是以运行方式变化处为中心，采用自动扩大范围模式逐级向外搜索，校验保护定值。另一种是以变化前后流经保护的短路电流差值为依据，计算出保护定值影响范围。上述方法均是在运行方式变化后通过故障分析来实现。运行方式变化一般不会使网络的导纳矩阵大规模改变，只有少量电气参数需要修改。当网络规模较大时，通过导纳矩阵的消元和迭代进行故障分析会消耗过多时间，影响在线整定速度。此外，应用于大规模的复杂环网时，由于待确定的主后备保护对数量多，容易出现部分保护整定不足而部分保护整定过剩的矛盾局面。

后备保护一般通过与相邻设备保护配合获得定值，如近后备保护通常与相邻设备的主保护配合，而远后备保护则与相邻设备的近后备保护配合。配合整定计算过程中，若整定设备与配合设备流过的电流不一致，需要引入分支系数。当网络运行方式发生变化时，后备保护定值是否需要重新计算，取决于分支系数是否发生变化以及变化情况。因此，通过一定的分析或计算确定分支系数的变化情况，是实现后备保护在线整定的重点。

发明内容

本发明针对现有技术在后备保护定值适应性、整定难度、整定效率等方面存在的不足，提出了基于增量因子的后备保护在线整定方法：利用运行方式变化前预先计算的增量因子系数，结合实时获取的运行方式变化量信息形成增量因子，使运行方式变化后整定系统无需进行故障计算，即可快速计算出后备保护的分支系数，进而计算出保护新定值。

以往，分支系数是基于运行方式变化后的网络通过故障计算进行求解，而且进行故障计算时是以大地为参考电压的故障分析模型。本发明方法，是以电压源出口为参考电压建立故障分析模型，对运行方式变化前后的分支系数表达式进行分析，得到如下的表达式：                                               ，其中，m表示运行方式变化前后分支系数的变化倍率；A、B称为增量因子，它们分别等于：，；a、b为对应的增量因子常系数，通过对运行方式变化前的导纳矩阵进行行列式计算预先求得；是运行方式变化引起的导纳参数变化量，在运行方式变化后才能获得。因此事先计算获得的常数a、b结合运行方式变化后获取的变化量信息可以迅速确定A、B的数值，进而可求得运行方式变化后的分支系数，进一步可根据整定原则计算得到运行方式变化后的保护新定值。由此可见，本发明在运行方式变化前进行增量因子系数的计算，在运行方式变化后，通过简单的四则运算即可计算保护新定值， 因此计算速度快，效率高，而且定值在新方式下是最佳的。

此外，由于电力系统运行时的非计划运行方式变化一般是切除操作，如元件故障切除，因此通常<0。当a = b时，m = 1，表明分支系数不变；当a < b时，m > 1，分支系数将增大；当a >b时，m < 1，表明分支系数将减小。因此的大小一定程度上能反映保护运行方式变化前后分支系数的变化程度。若满足判断式，就可认为该保护分支系数不变，为一个合理的充分小的正数。

采用上述研究成果可以实现后备保护在线整定方案，通过对实例计算，表明本方案计算速度快，能实现当前方式下的最佳保护定值计算。

本发明方法由在线预计算及实时整定两部分组成，包括以下步骤：