[发明专利]基于广域测量系统的具有可靠选择性的快速线路后备保护方法

权利要求书

1.一种广域线路后备保护方法，所述后备保护方法利用广域测量系统实现对全网范围内线路的首末端电压、电流相量的同步实时量测，并将实时量测的数据集中到广域测量系统主站，经主站中的广域后备保护服务器的计算分析，定位故障位置，并下发控制命令到子站，利用通讯系统和主站判断决策系统的固有延迟，实现线路主保护和线路后备保护的时间配合；在开关拒动的情况下，通过拓扑分析，选择所有相邻线路进行开断，该方法将具有不同级别时间延迟的线路后备保护，由快到慢分别称为I段后备保护、II段后备保护以至多段后备保护，其特征在于所述方法包括以下步骤：

1)子站的相量测量单元PMU实时量测线路的首末端电压、电流相量，根据实时量测的电压、电流相量计算得到电压、电流的幅值和相位以及频率，并把幅值、相位和频率计算结果以及所采集的断路器位置、刀闸位置状态量连同相应时刻的GPS时标通过网络上送到主站的相量数据集中器；

2)所述主站中的广域后备保护服务器获取上述上送到主站相量数据集中器的数据进行计算分析，并判定故障所在的线路和相别，当发现并确定线路故障后，主站立刻向子站控制装置发出跳闸命令；

3)利用通讯系统和主站判断决策系统的固有延迟，实现主保护和I段后备保护的时间配合；

4)在开关拒动的情况下，通过拓扑分析，选择所有相邻线路进行开断，即实现线路的II段后备保护，依次类推可实现线路的多段后备保护。

2.根据权利要求1所述的广域线路后备保护方法，其特征在于：该保护方法基于广域测量系统WAMS的硬件设施，利用分布于全网各子站的相量测量单元PMU同步实时采集被保护线路两端的电压和电流相量，上送到广域测量系统WAMS主站，并进一步转送到广域后备保护服务器，所述通信系统采用电力数据以太网或者采用专线，实时采集的同步相量数据采用TCP协议传输，而主站广域后备保护服务器下发的控制命令采用UDP协议传输。

3.根据权利要求1所述的广域线路后备保护方法，其特征在于：根据上送到广域测量系统WAMS主站的各线路的首末端的相量电流和相量电压，判断线路各侧的电流突变量是否达到设定值，基于分相电流差动的原理，计算相应线路两侧电流的相量和的幅值作为差动电流，以两侧电流相量差的幅值作为制动电流，采用比率制动特性判断故障所在的线路和相别。

4.根据权利要求1所述的广域线路后备保护方法，其特征在于：当发现故障后主站立刻向子站控制装置发出跳闸命令，在子站控制装置处，若识别到主保护已断开相应开关或者本地的线路电流已经小于额定电流的10％，则该主站命令不出口，否则执行该主站命令，并返回主站命令被执行的信息；由于网络数据传输的延时以及主站集中计算的延时，来自于广域线路后备保护主站的即刻跳闸命令会比就地的线路主保护延迟100-300毫秒，由此实现主保护和后备保护的配合。

5.根据权利要求1所述的广域线路后备保护方法，其特征在于：主站发出跳闸命令后，经设定延时时间后，若发现故障线路电流仍然大于额定电流的10％，则说明跳闸命令没被执行，判定相应侧的开关拒动，则主站根据网络拓扑分析的结果，对相应开关的所有相邻线路两端的断路器发送跳闸命令，即实现线路的II段后备保护，依次类推可实现线路的多段后备保护。

6.根据权利要求1所述的广域线路后备保护方法，其特征在于：所述子站的跳闸执行装置的核心由与逻辑跳闸控制器构成，其输入是断路器的开合状态、线路电流是否大于预设值、来自于广域后备保护主站的跳闸信号；只有当断路器处于合闸状态并且线路电流大于预设值并且有来自于广域后备保护主站的跳闸信号时，与逻辑跳闸控制器输出为1，才跳开相应的线路断路器。

7.根据权利要求1所述的广域线路后备保护方法，其特征在于：线路同时配备测量CT和保护CT，所述子站的相量测量单元PMU同时采集测量CT和保护CT的数据，其中保护CT的数据用于计算故障时的电流相量，并供广域后备保护系统的主站和子站的分析使用。

8.根据权利要求1所述的广域线路后备保护方法，其特征在于：所述主站广域后备保护服务器的计算分析时间不超过200ms。

9.根据权利要求2所述的广域线路后备保护方法，其特征在于：测量数据到控制主站的延迟不超过150ms；控制命令发出到控制子站执行，延迟不超过50ms。