[发明专利]一种电力系统距离Ⅱ段后备保护的快速介入方法

说明书

本发明公开了一种电力系统距离Ⅱ段后备保护的快速介入方法，通过采样线路两端的电流值形成电流矩阵，并对矩阵进行随机矩阵谱分析，以此诊断线路是否故障；然后在线路故障且主保护失效的时候，直接介入距离Ⅱ段后备保护，使距离Ⅱ段保护只配合线路的主保护，通过激进压缩距离Ⅱ段后备保护的动作时间，使故障切除时间进一步缩短，更加接近主保护原有动作时间，缩小了故障在电网中的发展空间，避免故障范围扩大以及电力设备损坏，提高了电力系统的可靠性、运行稳定性以及系统线路和设备的安全性。

技术领域

本发明属于继电保护技术领域，更为具体地讲，涉及一种电力系统距离Ⅱ段后备保护的快速介入方法。

背景技术

继电保护装置对电力系统的安全、稳定运行有着极为关键的作用。当电力系统发生故障或异常工况时，继电保护装置应能反映出电气设备故障或异常，在最短时间和最小区域内，迅速地、有选择性地动作断路器，将故障设备从系统中切除，保证剩余无故障电力系统继续运行，最大限度的保证系统供电可靠性和运行安全性。继电保护必须满足可靠性、速动性、选择性及灵敏性的基本要求，且由主保护和后备保护组成可靠性双重保障体系。主保护可在全线范围提供速动的保护，后备保护不能在全线范围速动，要带一定的延时。如果主保护或断路器拒动时，后备保护应及时介入切除故障，避免扩大故障区域。

为满足更高电压等级复杂网络快速、有选择性地切除故障元件的要求，必须采用性能更加完善的继电保护装置，距离保护就是其中一种。距离保护利用短路发生时电压、电流同时变化的特征，测量电压与电流的比值，该比值反映故障点到保护安装处的距离，将该比值与整定距离相比较，如果比值小于整定值则说明故障在保护范围内，保护应该动作触发断路器跳闸切除故障。如果距离I段保护拒动，距离Ⅱ保护一个固定的时延后开始动作，往往这个时延是比较长的，容易导致故障范围的扩大。

在传统的距离保护整定中，为保证灵敏性，让距离Ⅱ段与相邻元件的距离Ⅱ段配合，从而动作时间也要与相邻元件距离Ⅱ段的动作时间配合，导致动作时间过长，无法满足速动性要求。另一方面，当电网结构较为复杂时，最小分支系数的计算较为困难，需要选择不同的运行方式进行大量的计算，才能找出最小分支系数，整定计算的工作量非常大。在距离保护之间的配合过程中，距离Ⅱ段后备保护的介入时间过晚(至少一个级差)，可能造成故障范围扩大，如果能够快速确切的判定故障线路及主保护的动作状态，完全可以触发后备保护快速介入，提高继电保护系统的完备性和可靠性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电力系统介入距离Ⅱ段后备保护的方法，实时监测判断电力系统主要线路的运行状态及保护动作信息，在线路故障及主保护失效时，快速介入距离Ⅱ段后备保护，并压缩后备保护动作时间，使距离Ⅱ段后备保护快速替代线路的主保护动作时序，从而缩小故障在电网中的发展空间，减少电力设备的损坏，提高了电力系统运行的可靠性和稳定性，更好地保障了系统重要线路和设备的安全性。

为实现上述发明目的，本发明一种电力系统距离Ⅱ段后备保护的快速介入方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、采集电力系统的线路正序电流以及继电保护动作信息；

(2)、根据线路正序电流计算判断线路故障的平均谱半径；

(2.1)、根据线路正序电流，采样线路两端的电流波形，得到采样电流值，记为原始电流数据矩阵I₀；

其中，t₁～t_n表示n个采样时刻，i₁,i₂表示线路两端的采样电流值；

(2.2)、对矩阵I₀进行分块、平移，得到非Hermitian矩阵I；

将矩阵I₀的n列按顺序平均划分为q个块，形成q个子矩阵；