[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

说明书

技术领域

本发明属于电力系统继电保护技术领域，特别涉及一种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。

背景技术

电力系统中的线路保护用于在电网发生故障后实现对故障线路的自动和快速切除并隔离故障，以保证人身和设备安全以及无故障部分的正常运行。线路的主保护根据线路的就地信息，在故障时即刻跳开就地断路器，切除就地线路，隔离故障。线路的后备保护用于在线路主保护失灵或线路断路器失灵的情况下，跳开本地或其他线路的断路器实现线路故障的隔离。然而现有的线路后备保护存在以下问题：

(1)常规的线路后备保护虽然有比较大的保护范围，但其选择性的获得要以牺牲快速性为代价，动作时间过长，有时候难以发挥应有的保护作用。在现有的继电保护配置当中，后备保护的时限整定遵循阶梯时限原则，为了保证选择性，后备保护的动作时限可能高达数秒。即可靠的选择性和动作的快速性不能兼得，在电网规模和复杂程度越来越大的情况下，这一问题越显突出，至今仍无法很好的解决。

(2)在高压环网系统，仅根据就地信息进行线路后备保护的阶梯整定存在配合上的困难。

上述常规线路后备保护的困难是由于仅根据局部信息进行线路后备保护决策造成的。

近年来广域保护的理论也逐渐涌现，但是已经提出的广域保护方法存在以下问题：

(1)已有的广域保护方法虽然实现了一定范围广域信息的利用，但是其保护决策均是在各保护终端装置(即子站)做出的，有的方法的保护终端虽然与控制中心之间也有信息交互，然而其控制中心主要是对各保护终端起协调作用，而不是做最终的保护动作决策。由于保护终端装置的决策不能基于实时的全网信息进行，因此其灵活性和适应性受到限制，更重要的是由于其只能基于局部的或部分的网络信息进行决策，因此其保护决策算法往往是根据具体的局部网络结构设计的，各个保护终端的算法通用性差，增加了保护终端(子站)开发和维护的难度。

(2)已有的广域保护方法在保护终端装置(即子站)进行广域信息的收集，为了获得必要的全网信息可能需要与很多的其他保护终端进行通讯，尤其在多段后备保护以及需要与稳控装置进行配合的情况下，还需要与不直接相邻的站进行通讯，而这些不直接相邻的站可能会随着网络运行方式的变化而变化。因此要对每一保护终端建立适应不同的电网运行方式的通讯系统的代价极高，甚至不可能。

(3)已有的广域保护方法不是基于由相量测量单元(PMU)组成的广域测量系统(WAMS)实现的，进行广域传输的信息为CT、VT录波数据或相量值和有效值。其中保护录波数据密度(1200～9600帧/秒等)远高于PMU/WAMS相量测量数据传输密度(通常为50帧/秒)，限于实际通讯系统的能力，不可能会有基于连续传输的录波数据的大范围的广域应用。因此只能基于有效值或相量值的传送实现大范围的广域应用，其中相量值的计算方法有可能因保护厂家的不同而不同，因此导致由算法不同造成的相角差异，影响广域保护应用的准确度。

随着基于相量测量单元(PMU)的广域同步相量测量系统(WAMS)的出现以及计算机处理能力的提高，使得集中获得区域电网多点的同步的电气量和状态量，并进行集中的分析决策成为可能。而在PMU/WAMS系统中，由于其相量计算方法和精度需要遵循国际标准和行业标准的要求，因此由于不同厂家算法的不同造成的相量相角的差异会很小。本发明将利用电网中的广域测量系统，通过增加集中决策服务器以及远方控制执行系统实现基于广域信息的具有可靠选择性的快速线路后备保护。

发明内容

为克服现有技术中存在的上述问题，本发明公开了一种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，利用电网中的广域测量系统，通过增加集中决策服务器以及远方控制执行系统实现基于广域信息的具有可靠选择性的快速线路后备保护。

本发明具体采用以下技术方案：

提出了一种广域线路后备保护方法，其利用现有的广域测量系统实现对全网范围内的所有安装有相量测量单元PMU的线路首末端电压、电流相量的同步实时量测，经WAMS主站以及广域后备保护服务器的计算分析，准确定位故障位置，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，实现主保护和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。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：