CN109473951A - 一种电气物理约束变电站系统及信息纠错方法 - Google Patents

Abstract

一种电气物理约束变电站系统，用于采集变压器保护模块采集包括变压器各端的电压电流信息的若干数据读入模块，设置在各级变压器输入输出端，输出端均与信息辨识模块电连接；数量与数据读入模块相等的信息辨识模块，输入端与数据读入模块的输出端电连接，输出端与信息融合模块电连接；信息融合模块，用于根据信息错误情况和各保护动作情况进行信息融合，与信息辨识模块电连接，与保护动作模块电连接；保护动作模块，用于判断故障位置并向相应的断路器发送跳闸信号，与信息融合模块电连接；提高智能变电站保护的可靠性，改善信息缺失或错误情况下集中式保护的性能，提出了一种智能变电站集中式保护应对信息缺失错误情况的新方法。

Description

一种电气物理约束变电站系统及信息纠错方法

技术领域

本发明属于电力系统继电保护技术领域，具体涉及变电站信息融合及信息纠错方法。

背景技术

随着我国变电站网络通信技术的发展和电子式互感器的应用，基于IEC61850标准的智能变电站在我国逐步发展起来。常规变电站的监控、控制、保护、故障录波、测量与计量等装置几乎都是功能单一、相互独立的系统，这些系统存在硬件配置重复、信息不共享及投资成本大的缺点，智能变电站实现二次系统装置信息集成及功能优化处理，可以有效避免上述问题的发生。

智能变电站采用了电子式互感器，使得变电站的信息采集、传递、应用模式发生了根本性的变化，信息的集成应用使信息利用的有效性得到了极大的提高，变电站内的保护配置从装置冗余向信息冗余转变。但是，电子式互感器与传统的电磁式互感器在实现原理上有很大的不同，电子式互感器采用很多新的电子元件，由于材料器件方面的缺陷导致电子式互感器的可靠性较电磁式互感器低。在智能变电站集中式保护无法正常获得部分信息的情况下如果发生故障，保护装置往往只能依靠后备保护动作；当电子式互感器由于电磁干扰、信息阻塞等原因可能出现测量值错误，直接导致保护误动。信息集中处理后，智能变电站利用信息集中处理的优势，来实现保护的优化，利用数字变电站信息共享的优势。

为了提高智能变电站保护的可靠性，改善信息缺失或错误情况下集中式保护的性能，提出了一种智能变电站集中式保护应对信息缺失错误情况的新方法。

中国公开专利号CN 106841909A，公开日2017年6月13日，公开了一种基于方向分层模糊Petri网的多源信息融合配电网故障分析涉及配电网故障分析领域，特别涉及基于方向分层模糊Petri网的多源信息融合配电网故障分析的方法。本发明提出一种基于多源信息融合的模糊Petri网配电网故障分析的方法，包括以下步骤：步骤1、根据SCADA系统、WAMS系统，提取保护、断路器的动作信息、时序信息和相关的电气量信息。建立基于保护方向的行向量，并利用保护、断路器的电气量信息进行信息纠错；步骤2、通过修正后的断路器变位信息中获取一个故障区域边界断路器，沿其停电侧方向，采用深度优先搜索方法，以快速确定故障区域。若故障区域只有一个元件，直接输出该元件为故障元件。

但是其不足之处是不能通过现有信息来判断以及纠错，不具备信息融合的优势。

发明内容

本发明是实现对智能变电站的信息融合，基于各点电气量间的物理约束通过多信息的校核，实现对错误信息的辨识。且能够在发生变电站电气量信息错误或缺失的情况下，通过信息融合的优势，进行信息纠错，提高保护的可靠性。

一种电气物理约束变电站系统，包括：用于采集变压器保护模块采集包括变压器各端的电压电流信息的若干数据读入模块，设置在各级变压器输入输出端，输出端均与信息辨识模块电连接；数量与数据读入模块相等的信息辨识模块，输入端与数据读入模块的输出端电连接，输出端与信息融合模块电连接；信息融合模块，用于根据信息错误情况和各保护动作情况进行信息融合，与信息辨识模块电连接，与保护动作模块电连接；保护动作模块，用于判断故障位置并向相应的断路器发送跳闸信号，与信息融合模块电连接；作为优选，所述的数据读入模块，包括：

根据保护装置状态发送二进制信号的保护识别模块，与报送模块电连接；互感式电流读取模块，与报送模块电连接；互感式电压读取模块，与报送模块电连接；用于数据整合的报送模块，输入端与保护识别模块、互感式电流读取模块以及互感式电压读取模块电连接，输出端与信息辨识模块电连接。

采用独立的数据读入模块可以保证数据读入异常时不会出现大面积数据异常，造成保护装置判断失灵以及数据融合和原始数据不足；独立的辨识模块可以优先发现电压电流信息的缺失值，能够加快保护执行速度；采用独立的保护动作模块可以保证保护动作不会受信息融合模块误动而影响。

一种变电站信息融合及信息纠错方法，

M1，设置于变压器各端口的数据读入模块读入数据并发送给信息辨识模块；

M2，设置读取到的各保护模块以电压电流突变量作为保护启动判据，设数据为SZ；

M3，进行数据错误判定，进行数据缺失判定，如果信息出现错误或缺失跳转至步骤M5

M4，数据正常，结束此次检测；

M5，根据数据SZ判断需要启动的保护方式，由保护动作模块模块启动保护；

M6，通知工作人员对电路进行检修，并结束此次检测。

所述的步骤M1，包括以下子步骤：

A1，互感式电流读取模块读取所处端口的电流信息；

A2，互感式电压读取模块读取所处线路的电压信息；

A3，如果所处端口有保护装置则读取保护装置信息，否则跳过A3；

A4，报送模块把信息进行整合并发送给信息辨识模块。

所述的步骤M3，包括以下子步骤：

B1，按顺序设置所有电路编号为I1、I2、I3、I4……In；

B2，根据基尔霍夫电流定律可以计算I1＝-(I2+I3+……+In)，根据方程依次检测所有电流值；

B3，断开预出现故障的电路，对电路进行保护操作，再次判断是否出现保护故障；

B4，如果出现同一电路具有多重数据且不符合基尔霍夫电流定律时，判定出现信息错误；

B5，若电流突然增大且其中ΔU和ΔI为电压电流变化量，Z_s为等值系统阻抗，则认为测量值出现错误；若电流突然减小且则认为测量值出现错误；

B6，如果节点为边界节点，不具备多个互感器或相邻间隔不具有差动保护，则首先跳开该信息错误所在线路的故障，然后断路器断开后，再进行差动保护判断。

本发明的实质性效果在于：提高智能变电站保护的可靠性，改善信息缺失或错误情况下集中式保护的性能，提出了一种智能变电站集中式保护应对信息缺失错误情况的新方法。

附图说明

图1是变电站内部节点信息缺失处理示意图；

图2是变电站内部节点信息错误处理示意图；

图3是变电站边界节点信息缺失或错误处理示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。

实施例1

如图1、图2和图3所示，以某110kV智能变电站为例，建立集中式变电站保护。

数据读入模块用于采集变压器保护模块采集包括变压器各端的电压电流信息，获取变压器相邻母线各级保护动作情况和电流信息。母线保护模块采集包括变压器端和各出线的电压电流信息，获取相邻变压器的保护动作情况和电流信息；

信息辨识模块用于根据采集到的电压电流信息，判断是否发生信息缺失或错误。首先判断是否缺少某点电压电流信息，然后根据电压电流的物理关联关系判断是否发生信息错误；

信息融合模块用于根据信息错误情况和各保护动作情况进行信息融合，实现对错误信息的纠错；

保护动作模块用于根据融合校验后的变电站各点电气量信息，判断故障位置，并向相应的断路器发送跳闸信号。

流程步骤如下：

M1，设置于变压器各端口的数据读入模块读入数据并发送给信息辨识模块；

M2，设置读取到的各保护模块以电压电流突变量作为保护启动判据，设数据为SZ；

M3，进行数据错误判定，进行数据缺失判定，如果信息出现错误或缺失跳转至步骤M5

M4，数据正常，结束此次检测；

M5，根据数据SZ判断需要启动的保护方式，由保护动作模块模块启动保护；

M6，通知工作人员对电路进行检修，并结束此次检测。

下面具体分析典型情况

变压器间隔信息缺失或错误时，保护启动：

如图1所示，当发生变压器某端测量值缺失后，可以通过相邻母线间隔的互感器基于基尔霍夫电流定律获得缺失节点的测量值，由i₁＝－(i₂+…+i_n)可计算得出，其中i₁为变压器间隔缺失的测量值；

如图2所示，当发生变压器某端测量值错误后，且变压器差动保护满足动作判据，首先获取相邻间隔(母线间隔)差动保护动作情况，若相邻间隔差动保护未动作，则判断相邻间隔在该节点上测量值准确，根据基尔霍夫电流定律，由i₁＝－(i₂+…+i_n)可计算得出正确测量值，进行变压器间隔的信息纠错，再进行差动保护判断；若相邻间隔差动保护启动，为了不扩大停电范围，首先由母线间隔保护动作，当断路器跳开后，再进行变压器间隔差动保护判断是否发生故障。

母线间隔信息缺失或错误时，保护启动：

当发生母线某端测量值缺失后，若相邻间隔为变压器间隔，如图1所示，则处理流程与变压器发生信息缺失时类似，可以通过相邻母线间隔的互感器基于基尔霍夫电流定律获得缺失节点的测量值，由i₁＝－(i₂+…+i_n)可计算得出，其中i₁为变压器间隔缺失的测量值；若相邻间隔为线路，则如图3所示，为不扩大停电面积，首先断开线路断路器，再进行信息处理，重新进行信息辨识，执行母线保护。

当发生母线某端测量值错误后，且变压器差动保护满足动作判据，如图1所示，首先获取相邻间隔(变压器间隔)差动保护动作情况，若相邻间隔差动保护未动作，则判断相邻间隔在该节点上测量值准确，根据基尔霍夫电流定律，由i₁＝－(i₂+…+i_n)可计算得出正确测量值，进行母线间隔的信息纠错，再进行差动保护判断；如图3所示，若相邻为线路，且不具备差动保护时，为了不扩大停电范围，首先由线路保护动作，当断路器跳开后，再进行母线间隔差动保护判断是否发生故障。

线路信息缺失或错误时，保护启动：

如图3所示，当发生线路测量值缺失或错误后，可以通过相邻母线间隔的互感器基于基尔霍夫电流定律获得缺失节点的测量值，由i₁＝－(i₂+…+i_n)可计算得出，其中i₁为变压器间隔缺失的测量值，得出该测量值后由保护进行判断是否故障，若无故障则完成判断，若判断线路发生故障，则跳开线路断路器，再继续执行上述2的逻辑，判断母线是否发生故障。

信息正常时，保护启动：

信息正常，信息缺失或错误逻辑判断不启动，不进入信息纠错逻辑，保护正常运行。

验证结果表明，所提变电站错误信息辨识及纠错方法可以有效提升测量信息的可靠性，避免错误信息造成保护误动，提升在信息缺失情况下后备保护动作的速度。

Claims (4)

1.一种电气物理约束变电站系统，其特征在于，包括：

用于采集变压器保护模块采集包括变压器各端的电压电流信息的若干数据读入模块，设置在各级变压器输入输出端，输出端均与信息辨识模块电连接；

数量与数据读入模块相等的信息辨识模块，输入端与数据读入模块的输出端电连接，输出端与信息融合模块电连接；

信息融合模块，用于根据信息错误情况和各保护动作情况进行信息融合，与信息辨识模块电连接，与保护动作模块电连接；

保护动作模块，用于判断故障位置并向相应的断路器发送跳闸信号，与信息融合模块电连接；

所述的数据读入模块，包括：

根据保护装置状态发送二进制信号的保护识别模块，与报送模块电连接；

互感式电流读取模块，与报送模块电连接；

互感式电压读取模块，与报送模块电连接；

用于数据整合的报送模块，输入端与保护识别模块、互感式电流读取模块以及互感式电压读取模块电连接，输出端与信息辨识模块电连接。

2.一种变电站信息融合及信息纠错方法，适用于权利要求书1所述的一种电气物理约束变电站系统，其特征在于，包括：

M1，设置于变压器各端口的数据读入模块读入数据并发送给信息辨识模块；

M2，设置读取到的各保护模块以电压电流突变量作为保护启动判据，设数据为SZ；

M3，进行数据错误判定，进行数据缺失判定，如果信息出现错误或缺失跳转至步骤M5

M4，数据正常，结束此次检测；

M5，根据数据SZ判断需要启动的保护方式，由保护动作模块模块启动保护；

M6，通知工作人员对电路进行检修，并结束此次检测。

3.根据权利要求1所述的一种变电站信息融合及信息纠错方法，其特征在于，所述的步骤M1，包括以下子步骤：

A1，互感式电流读取模块读取所处端口的电流信息；

A2，互感式电压读取模块读取所处线路的电压信息；

A3，如果所处端口有保护装置则读取保护装置信息，否则跳过A3；

A4，报送模块把信息进行整合并发送给信息辨识模块。

4.根据权利要求1所述的一种变电站信息融合及信息纠错方法，其特征在于，所述的步骤M3，包括以下子步骤：

B1，按顺序设置所有电路编号为I1、I2、I3、I4……In；

B2，根据基尔霍夫电流定律可以计算I1＝-(I2+I3+……+In)，根据方程依次检测所有电流值，；

B3，断开预出现故障的电路，对电路进行保护操作，再次判断是否出现保护故障；

B4，如果出现同一电路具有多重数据且不符合基尔霍夫电流定律时，判定出现信息错误；

B5，若电流突然增大且其中ΔU和ΔI为电压电流变化量，Z_s为等值系统阻抗，则认为测量值出现错误；若电流突然减小且则认为测量值出现错误；

B6，如果节点为边界节点，不具备多个互感器或相邻间隔不具有差动保护，则首先跳开该信息错误所在线路的故障，然后断路器断开后，再进行差动保护判断。