具有容错性能的广域后备保护算法

广域信息采集易受干扰而出现信息丢失或信息畸变,现有广域保护理论对此考虑不足,文中提出了一种高容错性的广域后备保护算法,用于变电站集中式后备保护.集中式后备保护系统根据本站元件电压、电流信息计算得到的故障方向信息和故障距离信息,以及从相邻变电站收集到的故障方向信息和故障距离信息,通过容错判别来确定故障位置.算例表明,当保护范围内任何一个保护元件误动、拒动或其故障信息丢失时不会造成后备保护系统的错误判别.该算法简单可靠,具有极高的容错性.     

基于保护元件与PMU数据多源的广域后备保护算法

为了提高广域后备保护的准确性与容错性,提出了一种同时利用传统保护元件和相量测量单元(PMU)数据的广域后备保护算法。将实时获得的广域保护动作加权,得到综合判断值,然后采用高斯函数获得对应的故障概率。同时,根据统计数据,由正序电压幅值、线路两侧正序电流相角差,计算得到PMU数据对应的故障概率,再将两种故障概率加权综合。在理论上定量地分析了广域保护容错的极限位数。在IEEE 14节点系统上的多组案例实验结果表明,该算法对多个保护误动与拒动有较高的容错性,并且能够检测多重故障。     

应用复合阻抗比较原理的广域方向保护算法

广域差动保护和广域综合阻抗保护均能够利用广域多信息实现快速识别故障,具有受过渡电阻、分布电容等影响较小的优点,但需要广域信息严格同步,特别是保护范围存在负荷电流时保护明显存在误判。以解决上述问题为出发点,提出基于复合阻抗比较原理的广域方向保护新算法。该算法依据常规纵联电流差动保护的同步信息,利用单端母线电压与线路差电流比值提出复合阻抗定义,进一步分析区内外故障下复合阻抗的动作特性,构建故障区域判断和故障支路判断方向信息,并应用广域多源方向信息提出广域方向保护新算法。该算法既保留了广域差动保护和广域综合阻抗保护的优点,同时克服了广域严格的同步性、高阻接地、负载电流等的影响;从工程意义上讲保护系统通信量小,易于实现。基于IEEE 10机39节点系统仿真结果验证该算法的有效性。     

基于证据理论融合的广域后备保护新方法

为降低广域后备保护(WABP)通信流量,提高信息出错或丢失情况下保护决策的正确性,提出一种基于证据理论融合的WABP新算法。该算法在电网发生故障后,各子站首先根据启动元件动作情况和本站故障电流的分布特性,向主站上传站内少量线路的电流信息。然后,主站通过群体比幅识别候选疑似故障线路,并向相关子站索取故障疑似线路的保护信息域内的传统保护动作信息,采用改进的证据理论方法对相关信息进行融合判断,进而识别实际故障线路。仿真实例表明,该WABP算法具有采样同步要求低、广域通信流量小、在局部信息错误或丢失时仍能正确决策等良好性能。     

基于分区域广域继电保护系统的故障识别算法

随着电网的日趋扩大化与复杂化,基于广域多点信息的广域继电保护系统在向工程实际化转变的过程中越来越受到通信水平的制约。基于广域继电保护系统有限性的思想,对复杂结构的电网进行有序的区域划分,并将故障的识别与保护的动作在各个区域内完成,减小了对通信系统的压力。针对已划分的保护区域,提出了基于故障方向信息比较原理的区域故障识别算法,利用故障时方向元件判别的故障方向,经简单的运算,判断故障的位置。以IEEE10机39节点系统为例,对保护区域进行了划分,并对其中一个保护区域内的故障情况进行了仿真验证,其结果验证了故障识别算法的可行性。     

适应于广域后备保护的复合方向元件

提出一种适应于广域后备保护的复合方向元件。分析了正序突变量方向元件和负序方向元件的动作特性。针对二者存在的缺陷提出一种虚拟变化量方向元件,通过构造某相虚拟电压和电流使三相故障时保护元件中出现长期有效的虚拟变化量,实现故障判别。结合以上3种基本方向元件,提出复合方向元件的构成逻辑,用于识别故障方向。仿真结果表明,复合方向元件能够在各种类型故障下可靠启动,准确判断故障方向,持续反应故障状态,且在元件出口三相短路无死区,大电源侧有足够灵敏度,外部故障切除后可以自动返回,动作特性良好,能够满足广域后备保护的应用需求。     

基于遗传算法广域继电保护的故障定位

广域继电保护的信息采集方式是分布式、保护大范围,且易收到外界客观等因素的影响,易引起信息出错,丢失,甚至信息通道受损。运用遗传算法,在广域输电网络单一故障情况下,根据电网实时拓扑结构,得出故障方向元件信息的准确期望函数,结合输电网络主保护以及断路器失灵保护,建立了故障定位的数学模型。仿真实验验证了上述模型的正确性和有效性及该故障定位算法在输电网故障定位中的容错性和准确性。     

广域后备保护故障识别方案

在广域信息基础上,提出了一种基于集中式结构的故障识别方案,根据各序分量排序情况确定故障区域,利用方向和纵差原理来判别故障元件。启动方式保证了经高阻短路故障情况下保护启动的灵敏性;故障区域划分方法既能缩小故障搜索范围,又能准确涵盖各故障元件;故障判别算法能够快速、准确地识别出线路及母线的简单、复合故障。提出了在断路器拒动、一点或一个站信息丢失情况下的故障识别策略。基于河北南网系统实际参数和运行断面进行了大量仿真,仿真结果验证了该方案的合理性和有效性。     

基于负序功率方向比较与聚类算法的改进继电保护算法研究

分析了负序功率方向比较原理和聚类算法及其特点,提出了将两者有效结合的改进继电保护算法。利用系统广域信息量及实际系统拓扑结构划定相关母线和线路保护的关联域,建立关联保护的特征向量,给出系统状态信息矩阵,由矩阵的输出值进行故障判别。通过典型算例的故障定位及后备保护实现过程和结果,验证了该算法能够定位故障区域和故障元件。该算法应用于广域后备保护可提高信息冗余度,增强系统容错性。     

基于同侧电流变化的线路方向保护算法研究

在输电线路发生故障时,故障电流与正常运行负荷电流的相位变化存在一定的规律,利用此规律可以构成一种新的方向元件.通过上述对负荷电流与故障电流相位关系的定性分析,提出了一种基于同侧电流变化的线路方向保护算法,它通过判断故障前后的电流的相位关系构成了一种新型的方向元件,来判断故障区域.这种判别方法作为方向元件只用到了电流信息,可以应用于双端以及多电源的线路故障判断,尤其是电压过小时的故障判断,可以较好解决传统方法在电压过低时误判而导致误动的情况.通过大量的EMTDC/MATLAB仿真验证,表明这种新型的判别算法是正确可行的.     

基于纵联比较原理的广域继电保护算法研究

提出了基于纵联比较原理的广域继电保护算法。该算法通过广域继电保护系统收集特定保护范围内各智能电子设备(IED)的故障方向信息,结合文中定义的IED动作系数AF和关联系数RF进行简单运算,即可确定出故障的位置。借鉴电力系统分析中的N?1原则,提出广域继电保护系统N个元件中的某一个元件失效时整个系统应仍能正确工作的N?1概念,分析了继电保护系统的N?1运行状况,提出了基于广域信息应对该运行状况的继电保护策略。算例分析表明:文中提出的广域继电保护算法原理简单、运算方便、判断结果准确,能较好地克服N?1运行状况带来的影响,可明显提高继电保护系统的性能。     

基于负序功率方向比较原理的广域继电保护算法

提出一种基于负序功率方向比较原理的广域继电保护算法。根据智能电子设备（Intelligent Electric Device,IED）的安装位置,形成包含有母线及线路在内的IED关联域。系统发生故障后,通过IED在关联域内对故障信息的采集和共享,结合定义的故障判别原则,确定故障的位置;并根据IED预定的动作策略,快速地切除故障。该算法既能做系统发生故障后快速动作的主保护,同时又兼顾后备保护的功能。通过仿真验证了该算法的有效性,表明该算法可以很好地实现主保护和后备保护的功能。     

基于遗传算法的区域电网智能保护

通过对广域保护应用基础研究，提出一种利用区域电网信息的智能保护系统，与现有主保护协同工作，加强电网继电保护水平，简化后备保护。同时，针对广域信息采集易受干扰而出现信息丢失或畸变等实际问题，以及现有广域保护原理对此考虑不足的情况，提出了包括基于状态关联的区域保护原理与基于遗传算法故障判别原理的区域电网智能保护的决策模块及其工作机制。建立了基于遗传算法的故障数学模型，仿真试验验证了该模型的有效性及高容错性。     

基于PSO-LIBSVM的广域后备保护新算法

广域后备保护利用电网线路IED和母线IED采集各元件相关信息,构造基于PSO-LIBSVM的线路和母线故障识别网络。以IED采集的信息作为输入向量,建立故障识别网络的训练样本矩阵;PSO算法寻找最优LIBSVM运行参数并训练故障识别网络,利用随机故障下的测试样本矩阵对线路和母线识别网络进行测试,以识别电网故障元件IED,进而确定故障元件。通过大量实验仿真了多种信息不准确情况下的故障识别,实验证明基于PSO-LIBSVM的广域后备保护新算法,识别准确率高,具有很好的容错性。     

基于区域多信息融合的广域后备保护算法

针对广域保护通信流量大、容错性低等问题,提出了一种基于区域多信息融合的广域后备保护算法。首先,对保护系统进行区域划分,并根据故障电流的分布特性进行故障区域搜索,以减少广域保护的通信流量。其次,对故障区域内的保护动作信息进行归一化处理,并计算线路故障证据的基本概率赋值。最后,采用改进的D-S证据理论进行证据融合,进而识别故障线路。基于PSCAD搭建IEEE 39节点系统进行仿真验证,结果表明该算法能有效识别各类型故障,具有广域通信量小,信息容错性高等良好性能。     

电力系统广域继电保护研究综述

分析了传统继电保护在保障电网安稳运行时存在的问题,对基于广域信息的继电保护研究涉及的主要内容进行了综述,包括:在线自适应整定、潮流转移识别、基于故障元件识别的广域后备保护.在线整定的目的是根据系统运行方式的变化,调整保护定值至最佳状态.计及的运行方式变化包括:电力设备投退、发电机出力与负荷变化等.潮流转移识别旨在防止传统后备保护的不适当动作引发电网连锁跳闸事故,主要方法有:支路开断前后输电断面的有功潮流比较、相邻支路电流比较.广域后备保护利用电网多点量测信息确定故障元件的具体位置,从根本上克服了传统后备保护整定复杂、可靠性低的问题.主要研究包括:基于传统主保护理论的故障识别算法、广域信息的容错性算法.最后,提出了以基于故障元件识别的广域后备保护为基础,构建面向智能电网的广域继电保护系统,并对其发展方向进行了展望.     

广域电流差动保护研究

以广域电流差动保护为例子来说明广域继电保护的工作情况.说明了广域电流差动保护的结构、动作判据和算法,用IEEE5节点电力系统的实例讨论一种基于图论的广域电流差动保护算法.所阐述的广域电流差动保护的判据与算法原理简单,运算方便,判断结果准确,可以明显提高继电保护系统的性能.     

考虑衰减直流分量的动态相量强跟踪测量算法

故障电流信号的频率变化以及包含的衰减直流分量会严重影响基于傅里叶变换的相量测量算法的精度和动态响应速度。文中提出了一种利用强跟踪滤波器滤除衰减直流分量的动态相量测量算法。首先,将衰减直流分量用其二阶泰勒展开多项式来表示,在状态变量中添加衰减直流分量及其一阶导数和二阶导数,建立含有基波角频率、幅值等参数和衰减直流分量参数的故障电流的非线性状态空间模型,减小信号估计的模型误差。其次,为了提高扩展卡尔曼滤波器在系统达到稳定时对系统参数突变的跟踪能力,利用强跟踪滤波器递推估计各状态变量。所提方法能够有效抑制衰减直流分量对相量测量精度的影响,对时变故障电流信号具有良好的动态响应能力。采用所提算法对加噪声的数值信号以及ATP-EMTP故障仿真信号进行相量测量,结果验证了算法的正确性与有效性。