[发明专利]适应双重线路跳闸的电网线路广域后备保护方法

摘要

本发明公开了一种适应双重线路跳闸的电网线路广域后备保护方法。本方法利用电网现有广域测量系统实现电网各变电站电压、电流相量的同步测量，获取电网同步数据；若发生电网双重线路同时跳闸，广域后备保护系统计算单一线路跳开后电网节点导纳矩阵的逆矩阵，进而计算电网双重线路同时跳闸后电网节点导纳矩阵的逆矩阵，利用计算得到的线路流过的电流与现有广域测量系统测量到线路电流构成继电保护判据。本发明方法在电网双重线路同时跳闸且电网拓扑结构发生变化时，无需修正电网导纳矩阵就可直接计算出电网双重线路同时跳闸后电网每条线路流过的电流，整个计算过程可在200ms时间内完成，保护动作速度快。

主权项

适应双重线路跳闸的电网线路广域后备保护方法，其特征在于，包括如下依序步骤：(1)广域后备保护系统利用电网现有广域测量系统实现电网各变电站电压、电流相量的同步测量，实时获取电网同步数据；若线路ij和线路lk两端的断路器同时跳开后，进入步骤(2)；其中，线路ij连接i变电站和j变电站；线路lk连接l变电站和k变电站；i＝1,...,n；j＝1,...,n；l＝1,...,n；k＝1,...,n；n为电网变电站总数目；线路ij与线路lk为不同线路,(2)广域后备保护系统计算单一线路跳开后电网节点导纳矩阵的逆矩阵：Y^‑1‑Y^‑1M(M^TY^‑1M‑z_ij)^‑1M^TY^‑1其中，z_ij为线路ij的线路阻抗；M＝[0 ... 1 ... ‑1 ... 0]^T为n×1维矩阵，M矩阵中第i行第1列元素为1，M矩阵中第j行第1列元素为‑1，其他元素都为0；i＝1,...,n；j＝1,...,n；n为电网变电站总数目；Y为线路ij和线路lk两端的断路器都未跳开前的电网的节点导纳矩阵；Y‑1为节点导纳矩阵Y的逆矩阵；(M^TY^‑1M‑z_ij)^‑1为M^TY^‑1M‑z_ij的逆矩阵，为1×1维矩阵；M^T为M矩阵的转置矩阵。(3)广域后备保护系统计算线路ij和线路lk两端的断路器同时跳开后电网的节点导纳矩阵Y_t的逆矩阵$\begin{array}{c}{Y}_t^{-1}=\{Y^{-1}-Y^{-1}M{(M^T-Y^{-1}M-z_{\mathrm{ij}})}^{-1}{M}^T{Y}^{-1}\}\{I-H{(H^T(Y^{-1}-Y^{-1}M{(M^T{Y}^{-1}M-z_{\mathrm{ij}})}^{-1}{M}^T{Y}^{-1})H-z_{\mathrm{lk}})}^{-1}\×\\ H^T(Y^{-1}-Y^{-1}M{(M^T{Y}^{-1}M-z_{\mathrm{ij}})}^{-1}{M}^T{Y}^{-1})\}\end{array}$其中，z_lk为线路lk的线路阻抗；H＝[0 ... 1 ... ‑1 ... 0]^T为n×1维矩阵，H矩阵中第l行第1列元素为1，H矩阵中第k行第1列元素为‑1，其他元素都为0；l＝1,...,n；k＝1,...,n；n为电网变电站总数目；Y为线路ij和线路lk两端的断路器都未跳开前的电网的节点导纳矩阵；I为n×n维的单位矩阵，I的对角线元素都为1，I非对角线元素都为0；H^T为H矩阵的转置矩阵；(H^T(Y^‑1‑Y^‑1M(M^TY^‑1M‑z_ij)^‑1M^TY^‑1)H‑z_lk)‑¹为H^T(Y^‑1‑Y^‑1M(M^TY^‑1M‑z_ij)^‑1M^TY^‑1)H‑z_lk的逆矩阵，为1×1维矩阵；(4)广域后备保护系统计算线路ij和线路lk两端的断路器同时跳开后电网各变电站的电压相量矩阵$\stackrel{.}{U}=Y_t^{-1}\stackrel{.}{I};$其中，$\stackrel{.}{I}={\left[\begin{array}{ccccccc}{\stackrel{.}{I}}_1& {\stackrel{.}{I}}_2& {\stackrel{.}{I}}_3& ...& {\stackrel{.}{I}}_{n-2}& {\stackrel{.}{I}}_{n-1}& {\stackrel{.}{I}}_n\end{array}\right]}^T$为n×1维矩阵，分别为线路ij和线路lk两端的断路器都跳开后编号为第1、2、3、...、n‑2、n‑1、n变电站的节点注入电流；$\stackrel{.}{U}={\left[\begin{array}{ccccccc}{\stackrel{.}{U}}_1& {\stackrel{.}{U}}_2& {\stackrel{.}{U}}_3& ...& {\stackrel{.}{U}}_{n-2}& {\stackrel{.}{U}}_{n-1}& {\stackrel{.}{U}}_n\end{array}\right]}^T$为n×1维矩阵，分别为线路ij和线路lk两端的断路器都跳开后编号为第1、2、3、...、n‑2、n‑1、n变电站的电压相量；(5)广域后备保护系统计算线路ij和线路lk两端的断路器都跳开后线路pq上流过的电流并判断是否成立，若成立，则广域后备保护系统判断线路pq为故障线路，向线路pq两端的断路器发送跳闸命令，跳开线路pq两端的断路器；其中，p＝1,...,n；q＝1,...,n；线路pq与线路ij、线路lk为互不相同线路；n为电网变电站总数目；z_pq为线路pq的线路阻抗；为线路ij和线路lk两端的断路器都跳开后现有广域测量系统测量到线路pq上流过的电流；线路pq连接p变电站和q变电站；I_set为整定电流门槛值，取0.3倍线路pq额定电流；分别为线路ij和线路lk两端的断路器都跳开后p变电站、q变电站的电压相量。