基于支路重要度的繼電保護(hù)在線校核順序排序方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及用于對電力系統(tǒng)網(wǎng)路中繼電保護(hù)進(jìn)行重要度排序的方法，具體為基于 支路重要度的繼電保護(hù)在線校核順序排序方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電網(wǎng)復(fù)雜化的發(fā)展，為保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置作 為電網(wǎng)發(fā)生故障時的第一道安全防線，能準(zhǔn)確動作至關(guān)重要。國內(nèi)外的大量實(shí)例也證明，很 多大面積停電的電力系統(tǒng)事故都與繼電保護(hù)的不正確動作有著直接或者間接的關(guān)系。因 此，提出一種在線校核保護(hù)裝置的有效方法就顯得極其迫切與重要。
[0003] 在線校核是根據(jù)能量管理系統(tǒng)（EM巧和數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA)采集電力系 統(tǒng)的實(shí)時數(shù)據(jù)（包括系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、運(yùn)行方式、保護(hù)配置定值等），實(shí)時校核保護(hù)性能，在線 校核的重點(diǎn)是線路保護(hù)的校核，美中不足是保護(hù)在線校核順序是隨機(jī)校核，存在盲目性。
[0004] 目前，國內(nèi)外對保護(hù)定值校核順序的研究很少，現(xiàn)有的保護(hù)在線校核順序的方法 有從保護(hù)裝置不正常動作的風(fēng)險后果來判定，本末倒置的忽略了被保護(hù)線路的重要性，慕 宗江，徐巖，仇向東等在《電力自動化設(shè)備》上2014年第2期發(fā)表的"基于潮流滴的繼電保 護(hù)定值在線校核評估方法"根據(jù)支路抗沖擊能力和開斷后果定義支路潮流滴，W此作為保 護(hù)裝置重要性；王濤，王興武等在《電力自動化設(shè)備》上2013年第7期發(fā)表的"基于概率及 結(jié)構(gòu)重要度的電力系統(tǒng)事故鏈模型與仿真"同時考慮事故概率重要度和支路結(jié)構(gòu)重要度， 綜合評價了支路保護(hù)重要度。上述文獻(xiàn)指標(biāo)計(jì)算需進(jìn)行潮流計(jì)算，計(jì)算復(fù)雜、計(jì)算量大，在 應(yīng)用過程中很難滿足在線校核的時限要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明為了解決上述問題，提出了基于支路重要度的繼電保護(hù)在線校核順序排序 方法。
[0006] 本發(fā)明是采用如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的；基于支路重要度的繼電保護(hù)在線校核順序 方法，包括W下步驟：
[0007] 步驟一；確定發(fā)電機(jī)-支路功率分布因子和負(fù)荷-支路功率分布因子；網(wǎng)絡(luò)中發(fā) 電機(jī)Gk發(fā)出的功率
網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)i端流入支路ij中的且由 發(fā)電機(jī)Gk提供的功率為
i，j= 1，2. . .，n，本發(fā)明 提出支路ij的發(fā)電機(jī)-支路功率分布因子為
Aib其物理意義是發(fā)電機(jī)Gk向支路ij提供的功率占發(fā)電機(jī)Gk發(fā)電量的比值，現(xiàn)有的交 流功率分布因子的計(jì)算都得使用潮流計(jì)算，該功率分布因子計(jì)算公式只用到阻抗和導(dǎo)納矩 陣，即系統(tǒng)基本參數(shù)，無需潮流計(jì)算，負(fù)荷loadm需要功率
節(jié)點(diǎn)i端流入支路ij中的且最終流入負(fù)荷loadm的功率
負(fù) 荷-支路功率分布因子
I其中Uk、Ui、Um為節(jié) 點(diǎn)電壓，電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時各節(jié)點(diǎn)電壓近似等于額定電壓值，yu為節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣對應(yīng)元 素，Xi^、Xki、Xy、Xmi、Xmj為節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣對應(yīng)元素，4為第m個發(fā)電機(jī)的電流，4第k個發(fā) 電機(jī)的電流，心為第a個負(fù)荷的電流，/L第m個負(fù)荷的電流，q為發(fā)電機(jī)數(shù)，f為負(fù)荷節(jié) 點(diǎn)數(shù)，n為系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)數(shù)，所有物理量均為標(biāo)么值；
[0008] 步驟二；通過發(fā)電機(jī)-支路功率分布因子和機(jī)組發(fā)電量確定支路功率；支路ij的 總傳輸功率女1等于網(wǎng)絡(luò)中各個發(fā)電機(jī)對其提供功率的疊加，即；5,-, =Si(3,-1 ;
[0009] 步驟s;根據(jù)步驟二計(jì)算出的支路功率確定支路-負(fù)荷功率分布因子： 支路U流入負(fù)荷loadm的分布功率巧WAt?/，女為負(fù)荷loadm的總 負(fù)荷量，八I。,，為負(fù)荷loadm的負(fù)荷-支路功率分布因子，支路ij的支路-負(fù)荷 功率分布因子是支路ij流入負(fù)荷loadj勺分布功率占其總傳輸功率的比例：即
[0010] 步驟四；根據(jù)支路-負(fù)荷功率分布因子確定發(fā)電機(jī)-負(fù)荷對功率分布因子：設(shè)定 發(fā)電負(fù)荷對佑k，loadm)在支路ij上的發(fā)電機(jī)-負(fù)荷對功率分布因子為，即支路ij 的功率中由發(fā)電機(jī)Gk提供的且最終流入負(fù)荷loadm的功率占支路ij總傳輸功率5=,,的比 值：
[0011] 步驟五；確定支路的結(jié)構(gòu)重要度因子：設(shè)定5ax為支路ij傳輸功率上限， 為支路ij總傳輸功率，G為系統(tǒng)發(fā)電機(jī)集合，L為系統(tǒng)負(fù)荷集合，則支路ij的結(jié)構(gòu)重要度
[0012] 步驟六；確定支路潮流轉(zhuǎn)移度：支路ij潮流轉(zhuǎn)移分布系數(shù)定義為；故障支路mn 斷開后，引起支路ij的有功潮流增量占支路mn上原潮流量的比值，直流潮流模型下，節(jié) 點(diǎn)i在支路ij上的潮流分布因子為4.,=f(.、》, -x~,）定義支路ij的潮流轉(zhuǎn)移度指標(biāo)為y；；m;
式中皿是故障支路，ij是正常運(yùn)行支路，m，n是故障支路皿的兩端節(jié)點(diǎn)號，X。濟(jì)X分別是導(dǎo)納矩陣中第n行i列和第m行i列元素，X歷支路皿的線路阻抗；
[0013] 步驟走；確定支路概率重要度：支路ij的負(fù)載率eu、線路潮流轉(zhuǎn)移度詔"、支 路ij歷史統(tǒng)計(jì)故障率Pu，支路ij結(jié)構(gòu)重要度因子為Fy，支路ij概率重要度Pu為：
其中《1、《2、"3為權(quán)重因子，
[0014] 步驟八；確定支路綜合重要度，具體為；根據(jù)支路概率重要度Pu和支路的結(jié)構(gòu)重 要度為F。.，定義支路綜合重要度Yu;YF山。.；
[0015] 步驟九：根據(jù)支路綜合重要度確定對應(yīng)繼電保護(hù)重要度，進(jìn)而得到繼電保護(hù)在線 校核順序。
[0016] 本發(fā)明W支路重要度來衡量對應(yīng)繼電保護(hù)裝置重要度，提出了潮流轉(zhuǎn)移分布系數(shù) 簡化計(jì)算方法，并結(jié)合支路負(fù)載率和歷史統(tǒng)計(jì)故障率，從風(fēng)險和概率的角度定義了支路概 率重要度；定義了支路功率分布介數(shù)，綜合線路在不同發(fā)電-負(fù)荷對之間傳輸路徑中被利 用的深度和廣度，確定支路的結(jié)構(gòu)重要度。本發(fā)明提出的支路的結(jié)構(gòu)重要度和概率重要度 指標(biāo)的求取只需通過阻抗矩陣的簡單變化，無需進(jìn)行復(fù)雜的潮流計(jì)算，比傳統(tǒng)方法更直接 有效，推進(jìn)了在線校核在實(shí)際中的應(yīng)用的步伐。
【附圖說明】
[0017] 圖1為實(shí)施例中IE邸39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)接線圖。
[0018] 圖2為支路功率分布介數(shù)排序圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 基于支路重要度的繼電保護(hù)在線校核順序方法，包括W下步驟：
[0020] 步驟一；確定發(fā)電機(jī)-支路功率分布因子和負(fù)荷-支路功率分布因子；設(shè) 定系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中有n個節(jié)點(diǎn)，q個發(fā)電機(jī)，f個負(fù)荷，系統(tǒng)有qXf個發(fā)電機(jī)-負(fù)荷 對，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)電機(jī)集合為G，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷集合為L網(wǎng)絡(luò)中發(fā)電機(jī)Gk發(fā)出的功 率為
，網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)i端流入支路ij中的且由發(fā)電 機(jī)Gk提供的功率
，支路ij的發(fā)電 機(jī)-支路功率分布因子為
系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行時系 統(tǒng)節(jié)點(diǎn)電壓標(biāo)么值約等于1，近似取Ui=Uk= 1，得：片,1b= 3'；/ f，負(fù)荷 load。需要功率
，節(jié)點(diǎn)i端流入支路ij中的且最終流入 負(fù)荷load。的功率
，負(fù)荷-支路功率分布因子：
，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行時系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)電壓標(biāo)么值約等于1，近似 取Ui=Um= 1，得：
其中Uk、Ui、Um為節(jié)點(diǎn)電壓，電力系統(tǒng)正常運(yùn)行 時各節(jié)點(diǎn)電壓近似等于額定電壓值，yij為節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣對應(yīng)元素，Xkm、Xki、Xy、Xmi、Xmj為節(jié) 點(diǎn)阻抗矩陣對應(yīng)元素，4為第m個發(fā)電機(jī)的電流，4第k個發(fā)電機(jī)的電流，/。,為第a個 負(fù)荷的電流，C第m個負(fù)荷的電流，q為發(fā)電機(jī)數(shù)，f為負(fù)荷節(jié)點(diǎn)數(shù)，n為系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)數(shù)，所有 物理量均為標(biāo)么值；
[0021] 步驟二：通過發(fā)電機(jī)-支路功率分布因子和機(jī)組發(fā)電量確定支路功 率；支路ij的總傳輸功率等于系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中各個發(fā)電機(jī)對其提供功率的疊加，即；
[0022] 步驟根據(jù)步驟二計(jì)算出的支路功率確定支路-負(fù)荷功率分布因子；支路ij流 入負(fù)荷load。的分布功率5已W/ = ，之?/為負(fù)荷m的總負(fù)荷量，為負(fù)荷 load。的負(fù)荷-支路功率分布因子，支路ij的支路-負(fù)荷功率分布因子是支路ij流入負(fù)荷 loadm的分布功率占其總傳輸功率的比例：即
[0023] 步驟四；根據(jù)支路-負(fù)荷功率分布因子確定發(fā)電機(jī)-負(fù)荷對功率分布因子：定義 發(fā)電機(jī)負(fù)荷對佑k，loadm)在支路ij上的發(fā)電機(jī)-負(fù)荷對功率分布因子，即支路ij 的功率中由發(fā)電機(jī)Gk提供的且最終流入負(fù)荷loadm的功率占支路ij總傳輸功率的比值：
[0024] 步驟五；確定支路的結(jié)構(gòu)重要度因子：設(shè)定5 -ax為支路ij傳輸上限，馬為支路 ij總傳輸功率，則支路ij的結(jié)構(gòu)重要度
[0025] 步驟六；確定支路潮流轉(zhuǎn)移度：支路ij潮流轉(zhuǎn)移分布系數(shù)定義為；故障支路mn斷 開后，引起支路ij的有功潮流增量占支路mn上原潮流量的比值；直流潮流模型下，節(jié)點(diǎn)i 在支路ij上的潮流分布因子為Aiii,定義支路ij的潮流轉(zhuǎn)移度指標(biāo)為
式中mn是故障支路，ij是正常運(yùn)行支路，m,n是故障支路mn的兩端節(jié)點(diǎn)號；
[0026] 步驟走；確定支路概率重要度，具體為：若線路的負(fù)載率eU、線路潮流轉(zhuǎn)移度 乂、線路歷史統(tǒng)計(jì)故障率Pu，支路結(jié)構(gòu)重要度因子為Fu，定義支路概率重要度Py為：
[0027] 步驟八；確定支路綜合重要度，具體為：根據(jù)支路ij概率重要度Py和結(jié)構(gòu)重要度 為F。.，定義支路ij綜合重要度Yu;Yu=FuPij;
[0028] 步驟九：根據(jù)支路綜合重要度