CN102185293A - 线路故障跳闸可信度分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种线路故障跳闸可信度分析方法,属于电力系统智能分析与控制技术领域，其特征在于：实时接收电网稳态和动态数据，从线路故障跳闸的特征信息出发，结合数据的不同特性，同时考虑电网实际运行中出现信息遗漏或异常的情况，建立多个严密程度不同的线路故障跳闸判据；在上述判据的基础之上，采取逻辑组合的方式，根据其判据严密程度的不同，对线路故障跳闸的可信度进行分析。本发明解决了现有技术中线路故障跳闸判定正确性对数据精确性要求过于苛刻的弊端，难以适应调度运行实用化的问题。提供了一种线路故障跳闸可信度分析方法，提高了线路故障跳闸判断的正确率，有利于提升调度员应对线路故障跳闸的处理能力。
Description
技术领域
本发明属于电力系统智能分析与控制技术领域，特别是涉及一种线路故障跳闸可信度分析方法。
背景技术
受限于调度自动化水平的发展，以往线路故障跳闸的判定都是基于单一数据源，分析结果正确性对数据精确度的要求过于苛刻，在面对电网实际运行情况中出现的信息不完整、异常情况时，经常出现漏判或错判的告警信息，难以适应调度运行实用化的要求。
随着计算机和通信技术水平的快速发展以及在电力系统中的广泛应用，基于GPS的同步相量测量单元（PMU）已成为变电站测控单元中必不可少的一环，PMU数据具有对时精准，采样频率高（一般不低于25帧/秒）的特点，利用其信息能够对电网短路故障过程加以辨识，将其作为线路故障跳闸判据的一部分，结合传统基于电网稳态数据的线路故障跳闸判据，可以显著提高线路故障跳闸的准确性，并综合多种判据建立线路故障跳闸的可信度评估体系。
发明内容
本发明解决了现有技术中线路故障跳闸判定正确性对数据精确性要求过于苛刻的弊端，经常出现漏判或错判的告警信息，难以适应调度运行实用化的问题。提供了一种线路故障跳闸可信度分析方法，提高了线路故障跳闸判断的正确率，有利于提升调度员应对线路故障跳闸的处理能力。
本发明的工作原理为：
线路故障跳闸过程从时序上分析，首先是线路发生故障，反映在电气量上是故障相电压、电流的突变，紧接着是保护动作，开关跳开故障线路，将故障从电网中隔离开来，反映在开关量上是保护动作信号、事故总信号以及开关变位信号。
从电气量的角度进行分析，电网故障后电压突然降低、电流突然增大，利用上述特性即可对故障进行识别。考虑到目前超高压电网中，绝大部分厂站已具备PMU布点，还有少量厂站不具备PMU布点，故障若发生在未布点的PMU厂站时，只能在邻近的厂站感受到故障，因此基于电气量的线路故障跳闸绝大部分情况下可定位到故障线路，在少数情况下识别故障的大致范围。
从开关量的角度分析，电网故障后有保护动作信号、事故总信号以及开关保护动作信号，然而在实际生产中，并不是所有站都具备保护动作信号和事故总信号，只有部分厂站具备上述条件，在线路故障跳闸的判据制定时需要考虑上述情况。同时，在实际运行中，也会出现线路故障跳闸时信息的丢失以及部分厂站信号异常频繁报警的情况，判据的制定也要同时考虑这种情况。
仅利用电气量进行判断时，若故障发生在距离PMU布点电气距离较远时或长线路高电阻接地故障情况下，均有可能出现电压、电流突变灵敏度不足的情况，导致出现漏判的问题。仅利用开关量进行判断时，难以解决线路由运行转停运、保护开关传动试验以及信息严重丢失情况下的误判或漏判等弊端。
通过对电气量判据和开关量判据的综合判定，根据其判据的严密程度以及逻辑组合，可以实现对线路故障跳闸的可信度分析，提高调度员应对线路事故跳闸的处理能力。
为了解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：
一种线路故障跳闸可信度分析方法，其特征在于：包括下列步骤：
（1）、在电网调度中心侧实时接收子站侧上送的稳态数据，包括开关变位信号、事故总信号、线路保护动作信号以及遥测数据；
（2）、在电网调度中心侧实时接收子站侧上送的动态数据，包括三相电压、三项电流；
（3）、根据开关变位信号、事故总信号以及线路保护动作信号的关联关系，判断线路是否发生故障跳闸；
（4）、根据遥测的潮流突变信息，判断线路是否发生故障跳闸;
（5）、根据动态数据的三相电压、三相电流，提取其突变量信息是否同时满足设定的门槛值，判断线路是否发生跳闸或故障的大致范围；
（6）、将线路故障跳闸的可信度分为很高、高、中、低四类，根据步骤（3）、（4）、（5）中的判据进行组合，对线路跳闸可信度进行分析评价并归入不同的类别中。
前述的一种线路故障跳闸可信度的分析方法，其特征在于：利用电网遥信信息，判断线路故障跳闸，判据包括如下4个：
判据1：当线路所连开关发生变位且同时伴有该线路所在厂站事故总信号时，则认为该线路故障跳闸；
判据2：当线路所连开关发生变位且同时伴有该线路保护动作信号时，则认为该线路故障跳闸；
判据3：当线路所连的多个开关同时发生变位时，则认为该线路故障跳闸；
判据4：当线路所连开关只有一个发生变位时，则认为该线路故障跳闸；
前述的一种线路故障跳闸可信度分析方法，其特征在于：利用电网遥测信息，判断线路故障跳闸，其判据如下：
判据5：当线路潮流从大于某一门槛值突变为零时，则认为该线路故障跳闸。
前述的一种线路故障跳闸可信度分析方法，其特征在于：利用电网动态数据，实时提取三相电压、三相电流突变信息，判断线路是否故障跳闸或故障大致范围，判据包括如下2个：
判据6：线路三相电压、三相电流发生突变，且满足上述条件的某条线路电流从大于某一门槛值突变为零，则该线路故障跳闸；
判据7：线路三相电压、三相电流发生突变，且满足突变设定值条件之内无线路电流突变为零，则满足突变条件的所有线路其所在厂站邻近区域为可能的故障区域。
前述的一种线路故障跳闸可信度分析方法，其特征在于：利用电网动态数据，实时提取每相电压、每相电流突变信息，计算公式如下：
其中: 
为t时刻电压突变量，U(t)为t时刻电压值，U(t+1)为t+1时刻电压值；
前述的一种线路故障跳闸可信度分析方法，其特征在于：满足突变的线路邻近区域为可能的故障区域,包括以下步骤：首先计算满足突变条件的线路，然后结合网络拓扑分析，在该线路所在厂站基础之上进一步向外扩展两层，则该线路所在厂站及其向外扩展两层所在区域的厂站为可能故障区域。
前述的一种线路故障跳闸可信度分析方法，其特征在于：其可信度为很高的判据如下：
1）、判据1和判据6同时满足，且判据1和判据6的跳闸线路为同一线路时，则线路故障跳闸可信度很高；
2）、判据2和判据6同时满足，且判据2和判据6的跳闸线路为同一线路时，则线路故障跳闸可信度很高；
3）、判据3和判据6同时满足，且判据3和判据6的跳闸线路为同一线路时，则线路故障跳闸可信度很高；
前述的一种线路故障跳闸可信度分析方法，其特征在于：其可信度为高的判据如下：
1）、判据1和判据7同时满足，且判据1的跳闸线路在判据7的故障范围之内时，则线路故障跳闸可信度高；
2）、判据2和判据7同时满足，且判据2的跳闸线路在判据7的故障范围之内，则线路故障跳闸可信度高；
3）、判据3和判据7同时满足，且判据3的跳闸线路在判据7的故障范围之内，则线路故障跳闸可信度高；
4）、判据4和判据6同时满足，且判据4和判据6的跳闸线路为同一线路时，则线路故障跳闸可信度高；
5）、判据5和判据6同时满足，且判据5和判据6的跳闸线路为同一线路时，则线路故障跳闸可信度高。
前述的一种线路故障跳闸可信度分析方法，其特征在于：其可信度为中的判据如下：
1）、当判据1满足且判据6和判据7均不满足时，则线路故障跳闸可信度中；
2）、当判据2满足且判据6和判据7均不满足时，则线路故障跳闸可信度中；
3、）当判据3满足且判据6和判据7均不满足时，则线路故障跳闸可信度中；
4）、当判据6满足且判据1、判据2和判据3均不满足时，则线路故障跳闸可信度中；
5）、判据4和判据7同时满足，且判据4的跳闸线路在判据7的故障范围之内时，则线路故障跳闸可信度中；
6）、判据5和判据7同时满足，且判据5的跳闸线路在判据7的故障范围之内时，则线路故障跳闸可信度中。
前述的一种线路故障跳闸可信度分析方法，其特征在于：其可信度为低的判据为：
1）、当判据4满足且判据6和判据7均不满足时，则线路故障跳闸可信度中；
2）、当判据5满足且判据6和判据7均不满足时，则线路故障跳闸可信度中。
本发明的有益效果是：
本发明的一种线路故障跳闸可信度分析方法，从反映线路故障跳闸特征信息的开关量和电气量两个角度建立判据，根据其判据的严密程度以及逻辑组合，建立了线路故障跳闸的可信度分析方法，改变了以往基于单一数据源或单一判据进行线路故障跳闸分析的弊端，提高了线路故障跳闸判断的正确率，有利于提升调度员应对线路故障跳闸的处理能力。
附图说明
图1为本发明一种线路故障跳闸可信度分析方法的逻辑框图；
图2为本发明一种线路故障跳闸可信度分析方法中可信度很高的判断逻辑框图；
图3为本发明一种线路故障跳闸可信度分析方法中可信度高的判断逻辑框图；
图4为本发明一种线路故障跳闸可信度分析方法中可信度中的判断逻辑框图；
图5为本发明一种线路故障跳闸可信度分析方法中可信度低的判断逻辑框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。图1为本发明一种线路故障跳闸可信度分析方法的逻辑框图。
本发明的线路故障跳闸可信度分析方法分为三个部分，即基于电网稳态数据的线路故障跳闸判据模块、基于电网动态数据的线路故障跳闸判据模块以及多判据组合的线路故障跳闸可信度分析模块。
本发明的处理流程为：
1）、基于电网稳态数据的线路故障跳闸判据。
基于电网稳态数据的线路故障跳闸判据分析模块实时接收电网的遥测和遥信数据，当电网中发生线路开关变位时，通过网络拓扑分析，得到开关所线路，启动基于遥信数据的线路故障跳闸判据，判据如下：
若该线路开关变位的同时伴随有该线路所在厂站事故总信号，则认为该线路故障跳闸，记为判据1；
若该线路开关变位的同时伴随有该线路的保护动作信号，则认为该线路故障跳闸，记为判据2；
若该线路所连多个开关同时变位，则认为该线路故障跳闸，记为判据3；
若该线路只有一个开关变位，则认为该线路故障跳闸，记为判据4。
或者当线路潮流从大于某一设定值突变为零时，启动基于遥测数据的线路故障跳闸判据，判据如下：
若线路潮流从大于某一门槛值突变为零时，则认为该线路故障跳闸，记为判据5。
2）、基于电网动态数据的线路故障跳闸判据。
基于电网动态数据的线路故障跳闸判据分析模块实时接收PMU装置上送的三相电压、三相电流数据，提取每相的电压、电流突变量信息，计算公式为下式（1）和(2):
其中: 
为t时刻电压突变量，U(t)为t时刻电压值，U(t+1)为t+1时刻电压值；
为t时刻电流突变量，I(t)为t时刻电流值，I(t+1)为t+1时刻电流值；
若线路电压、电流突变量同时大于某一设定门槛值，且满足条件范围内的某条线路电流从大于某一设定门槛值突变为零时，则认为该线路故障跳闸，记为判据6；
若线路电压、电流突变量同时大于某一设定门槛值，且满足条件范围内无线路电流从大于某一设定门槛值突变为零时，则在满足条件范围内的线路进行网络拓扑分析，将每条线路所在厂站分别向外扩展两层，则拓扑后的厂站以及原线路所在厂站均为可能的故障范围，记为判据7。
3）、多判据组合的可信度分析。
根据判据的严密程度不同，将不同的判据进行组合分析与校验，并建立可信度的分析指标，包括很高、高、中、低四个级别，完成对线路故障跳闸的可信度分析。
下面结合附图对多判据组合的可信度分析作进一步说明。图2为本发明的线路故障跳闸可信度很高的判据组合逻辑框图，其判断逻辑为：
(1)、当判据1和判据6通过“与门”同时满足，且判据1和判据6得到的跳闸线路为同一线路时，则线路故障跳闸可信度很高。
(2)、当判据2和判据6通过“与门”同时满足，且判据2和判据6得到的跳闸线路为同一线路时，则线路故障跳闸可信度很高。
(3)、当判据3和判据6通过“与门”同时满足，且判据3和判据6得到的跳闸线路为同一线路时，则线路故障跳闸可信度很高。
图3为本发明的线路故障跳闸可信度高的判据组合逻辑框图，其判断逻辑为：
(1)、判据1和判据7通过“与门”同时满足，且判据1的跳闸线路在判据7的故障范围之内时，则线路故障跳闸可信度高；
(2)、判据2和判据7通过“与门”同时满足，且判据2的跳闸线路在判据7的故障范围之内，则线路故障跳闸可信度高；
(3)、判据3和判据7通过“与门”同时满足，且判据3的跳闸线路在判据7的故障范围之内，则线路故障跳闸可信度高；
(4)、判据4和判据6通过“与门”同时满足，且判据4和判据6的跳闸线路为同一线路时，则线路故障跳闸可信度高；
(5)、判据5和判据6通过“与门”同时满足，且判据5和判据6的跳闸线路为同一线路时，则线路故障跳闸可信度高。
图4为本发明的线路故障跳闸可信度中的判据组合逻辑框图，其判断逻辑为：
(1)、当判据1满足且判据6和判据7均不满足时，则线路故障跳闸可信度中；
(2)、当判据2满足且判据6和判据7均不满足时，则线路故障跳闸可信度中；
(3)、当判据3满足且判据6和判据7均不满足时，则线路故障跳闸可信度中；
(4)、当判据6满足且判据1、判据2和判据3均不满足时，则线路故障跳闸可信度中；
(5)、判据4和判据7通过“与门”同时满足，且判据4的跳闸线路在判据7的故障范围之内时，则线路故障跳闸可信度中；
(6)、判据5和判据7通过“与门”同时满足，且判据5的跳闸线路在判据7的故障范围之内时，则线路故障跳闸可信度中；
图4为本发明的线路故障跳闸可信度低的判据组合逻辑框图，其判断逻辑为：
(1)、当判据4满足且判据6和判据7均不满足时，则线路故障跳闸可信度中；
(2)、当判据5满足且判据6和判据7均不满足时，则线路故障跳闸可信度中。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界。
Claims (10)
1.一种线路故障跳闸可信度分析方法，其特征在于：包括下列步骤：
（1）、在电网调度中心侧实时接收子站侧上送的稳态数据，包括开关变位信号、事故总信号、线路保护动作信号以及遥测数据；
（2）、在电网调度中心侧实时接收子站侧上送的动态数据，包括三相电压、三项电流；
（3）、根据开关变位信号、事故总信号以及线路保护动作信号的关联关系，判断线路是否发生故障跳闸；
（4）、根据遥测的潮流突变信息，判断线路是否发生故障跳闸;
（5）、根据动态数据的三相电压、三相电流，提取其突变量信息是否同时满足设定的门槛值，判断线路是否发生跳闸或故障的大致范围；
（6）、将线路故障跳闸的可信度分为很高、高、中、低四类，根据步骤（3）、（4）、（5）中的判据进行组合，对线路跳闸可信度进行分析评价并归入不同的类别中。
2.根据权利要求1所述的一种线路故障跳闸可信度的分析方法，其特征在于：利用电网遥信信息，判断线路故障跳闸，判据包括如下4个：
判据1：当线路所连开关发生变位且同时伴有该线路所在厂站事故总信号时，则认为该线路故障跳闸；
判据2：当线路所连开关发生变位且同时伴有该线路保护动作信号时，则认为该线路故障跳闸；
判据3：当线路所连的多个开关同时发生变位时，则认为该线路故障跳闸；
判据4：当线路所连开关只有一个发生变位时，则认为该线路故障跳闸。
3.根据权利要求2所述的一种线路故障跳闸可信度分析方法，其特征在于：利用电网遥测信息，判断线路故障跳闸，其判据如下：
判据5：当线路潮流从大于某一门槛值突变为零时，则认为该线路故障跳闸。
4.根据权利要求3所述的一种线路故障跳闸可信度分析方法，其特征在于：利用电网动态数据，实时提取三相电压、三相电流突变信息，判断线路是否故障跳闸或故障大致范围，判据包括如下2个：
判据6：线路三相电压、三相电流发生突变，且满足上述条件的某条线路电流从大于某一门槛值突变为零，则该线路故障跳闸；
判据7：线路三相电压、三相电流发生突变，且满足突变设定值条件之内无线路电流突变为零，则满足突变条件的所有线路其所在厂站邻近区域为可能的故障区域。
5.根据权利要求4所述的一种线路故障跳闸可信度分析方法，其特征在于：利用电网动态数据，实时提取每相电压、每相电流突变信息，计算公式如下：
其中: 
为t时刻电压突变量，U(t)为t时刻电压值，U(t+1)为t+1时刻电压值；
6.根据权利要求5所述的一种线路故障跳闸可信度分析方法，其特征在于：满足突变的线路邻近区域为可能的故障区域,包括以下步骤：首先计算满足突变条件的线路，然后结合网络拓扑分析，在该线路所在厂站基础之上进一步向外扩展两层，则该线路所在厂站及其向外扩展两层所在区域的厂站为可能故障区域。
7.根据权利要求6所述的一种线路故障跳闸可信度分析方法，其特征在于：其可信度为很高的判据如下：
1）、判据1和判据6同时满足，且判据1和判据6的跳闸线路为同一线路时，则线路故障跳闸可信度很高；
2）、判据2和判据6同时满足，且判据2和判据6的跳闸线路为同一线路时，则线路故障跳闸可信度很高；
3）、判据3和判据6同时满足，且判据3和判据6的跳闸线路为同一线路时，则线路故障跳闸可信度很高。
8.根据权利要求6所述的一种线路故障跳闸可信度分析方法，其特征在于：其可信度为高的判据如下：
1）、判据1和判据7同时满足，且判据1的跳闸线路在判据7的故障范围之内时，则线路故障跳闸可信度高；
2）、判据2和判据7同时满足，且判据2的跳闸线路在判据7的故障范围之内，则线路故障跳闸可信度高；
3）、判据3和判据7同时满足，且判据3的跳闸线路在判据7的故障范围之内，则线路故障跳闸可信度高；
4）、判据4和判据6同时满足，且判据4和判据6的跳闸线路为同一线路时，则线路故障跳闸可信度高；
5）、判据5和判据6同时满足，且判据5和判据6的跳闸线路为同一线路时，则线路故障跳闸可信度高。
9.根据权利要求6所述的一种线路故障跳闸可信度分析方法，其特征在于：其可信度为中的判据如下：
1）、当判据1满足且判据6和判据7均不满足时，则线路故障跳闸可信度中；
2）、当判据2满足且判据6和判据7均不满足时，则线路故障跳闸可信度中；
3）、当判据3满足且判据6和判据7均不满足时，则线路故障跳闸可信度中；
4）、当判据6满足且判据1、判据2和判据3均不满足时，则线路故障跳闸可信度中；
5）、判据4和判据7同时满足，且判据4的跳闸线路在判据7的故障范围之内时，则线路故障跳闸可信度中；
6）、判据5和判据7同时满足，且判据5跳闸线路在判据7的故障范围之内时，则线路故障跳闸可信度中。
10.根据权利要求6所述的一种线路故障跳闸可信度分析方法，其特征在于：其可信度为低的判据为：
1）、当判据4满足且判据6和判据7均不满足时，则线路故障跳闸可信度中；
2）、当判据5满足且判据6和判据7均不满足时，则线路故障跳闸可信度中。
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