[发明专利]基于行波信息的广域后备保护关联域识别方法

权利要求书

1.基于行波信息的广域后备保护关联域识别方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、构建输电系统的网络描述矩阵：首先，根据实际电网建立输电系统的拓扑结构及各个IED模块(2)的连接关系；然后，根据各个IED模块(2)的连接关系构建M条母线和N条线路的输电系统的网络描述矩阵A且其中，m为母线编号且m＝1,2，……，M，n为线路编号且n＝1,2，……，N，a_mn为第m个母线与第n个线路连接关系且a_mn＝0或1，a_mn＝0表示第m个母线与第n个线路上没有连接，a_mn＝1表示第m个母线与第n个线路直接连接；

步骤二、获取输电系统各个IED模块的行波信息，过程如下：

步骤201、读取线路中电压和电流采样信号；

步骤202、获取线路中采样电压和采样电流的故障分量；

步骤203、通过Karenbauer变换实现输电系统中采样电压故障分量的解耦，得到采样电压模量其中，为步骤202中获取的线路中采样电压故障分量；

步骤204、通过Karenbauer变换实现输电系统中采样电流故障分量的解耦，得到采样电流模量其中，为步骤202中获取的线路中采样电流故障分量；

步骤205、根据公式进行采样电压模量u_zh组合及采样电流模量i_zh组合，k为组合系数且k>0；

步骤206、通过一阶消失矩的二次B样条小波对线路中采样电压模量u_zh和采样电流模量i_zh分别进行快速二进小波变换，分别获取线路中电压初始行波和电流初始行波到达对应IED模块(2)的时间以及对应IED模块(2)中启动元件电压初始行波的极性f_u和启动元件电流初始行波的极性f_i；

步骤207、根据公式F＝f_u×f_i，计算初始行波到达对应IED模块(2)中启动元件的极性F，其中，规定电流的正方向为电网中电流从母线流向线路的方向；

步骤208、多次重复步骤201至步骤207，获取输电系统各个IED模块的行波时间和极性，并按照从大到小的顺序对各个IED模块的行波时间进行排序；

步骤三、判断输电系统中直流电源是否消失：采用广域控制主机(3)实时监测输电系统中各个IED模块(2)的直流电源(1)，当广域控制主机(3)无法监测到IED模块(2)对应的直流电源(1)时，输电系统中发生直流电源消失，执行步骤四；当广域控制主机(3)监测到IED模块(2)对应的直流电源(1)时，输电系统中未发生直流电源消失，执行步骤五；

步骤四、形成广域后备III段保护关联域：根据步骤三中消失的直流电源(1)，确定对应的变电站母线，与该变电站母线直接相连的线路对端上的IED模块(2)形成广域后备III段保护关联域；

步骤五、判断故障变电站母线位置处各个IED模块的行波极性是否一致：根据步骤208中得到的初始行波到达时间最小的变电站母线位置，判断该变电站母线位置处各个IED模块的行波极性，当该变电站母线位置处各个IED模块的初始行波极性不一致时，发生正方向故障，执行步骤六；当该变电站母线位置处各个IED模块的初始行波极性一致时，发生反方向故障，执行步骤七；

步骤六、形成正方向故障下广域后备I段保护关联域和II段保护关联域，过程如下：

步骤601、确定最先检测到行波信息的变电站母线位置初始行波极性为负的IED模块并构建正方向故障启动矩阵S且其中，正方向故障启动矩阵S中故障变电站母线位置初始行波极性为负的IED模块所在位置元素为1，正方向故障启动矩阵S其余位置元素均为0；

步骤602、构建正方向故障广域后备I段关联矩阵R_I：首先，提取正方向故障启动矩阵S非零元素所在行列编号；然后，保留网络描述矩阵A位于正方向故障启动矩阵S非零元素所在行列元素，其余位置元素为0；

步骤603、形成正方向故障下广域后备I段保护关联域：根据步骤602中正方向故障广域后备I段关联矩阵R_I，得到正方向故障广域后备I段关联矩阵R_I中同一行非零元素所在位置处的IED模块共同判断母线故障，形成母线关联域，正方向故障广域后备I段关联矩阵R_I中同一列非零元素所在位置处的IED模块共同判断线路故障，形成线路关联域，所述母线关联域和所述线路关联域形成正方向故障下广域后备I段保护关联域；

步骤604、根据公式R_II＝R_I-S，构建正方向故障广域后备II段关联矩阵R_II；

步骤605、形成正方向故障下广域后备II段保护关联域：根据步骤604中正方向故障广域后备II段关联矩阵R_II，得到与故障变电站母线位置初始行波极性为负的IED模块直接相邻的IED模块(2)共同形成正方向故障下广域后备II段保护关联域；

步骤七、形成反方向故障下广域后备I段保护关联域和II段保护关联域，过程如下：

步骤701、对最先检测到行波信息的变电站母线位置处各个IED模块分别构建反方向故障启动矩阵S'，反方向故障启动矩阵S'中故障变电站对应的IED模块所在位置元素为1，反方向故障启动矩阵S'其余位置元素均为0；

步骤702、形成反方向故障下广域后备I段保护关联域：首先，对步骤701中各反方向故障启动矩阵S'分别构建反方向故障广域后备I段关联矩阵R'_I，反方向故障启动矩阵S'与反方向故障广域后备I段关联矩阵R'_I数量相等；然后，对各反方向故障广域后备I段关联矩阵R'_I非零行和非零列元素所在位置处的IED模块构建I段关联域并集，所述I段关联域并集为反方向故障下广域后备I段保护关联域；

步骤703、形成反方向故障下广域后备II段保护关联域：首先，将各反方向故障广域后备I段关联矩阵R'_I中对应的变电站母线位置处IED模块元素置为0，得到各反方向故障广域后备II段关联矩阵R'_II；然后，根据各反方向故障广域后备II段关联矩阵R'_II，获取与各变电站母线位置IED模块直接相邻的IED模块(2)共同形成的II段关联域并集，所述II段关联域并集为反方向故障下广域后备II段保护关联域。