CN115079054A - 一种电力系统交流断面失电判别方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力系统交流断面失电判别方法和系统，获取电力系统各级变电站基础信息，确定需判别与系统连通的站内元件和交流断面，针对各个变电站上级断面和下级断面线路，生成各级变电站上级断路线路与下级线路的连通状态，构成连通矩阵，从而计算站内元件与系统连通状态，可以用于多级站点串联长链式结构的交流断面，能够准确全面判别交流断面线路失电的情况，可靠性和准确性相对于现有的电力系统都得到了提高，解决了现有的交流断面失电判别系统交流断面失电判别可靠性和准确性低的技术问题。

Description

一种电力系统交流断面失电判别方法和系统

技术领域

本发明涉及断面失电检测技术领域，尤其涉及一种电力系统交流断面失电判别方法和系统。

背景技术

直流输电是电力传输的重要手段，然而，当直流受端换流站无交流通道送出时，换流站设备(如换流阀、避雷器)会因过电压而损坏。直流受端换流站交流断面失电指的是受端换流站的交流出线异常断开导致无法送出直流功率的情况。当直流受端交流出线较少时，通常配置交流断面失电判别系统，在判别运行中的换流站在与交流交流系统失去连接时，向直流控制保护系统发送交流断面失电状态信息来闭锁直流。

目前的交流断面失电系统主要在下一级变电站配置交流断面失电判别装置，仅判别下一级变电站侧的交流断面失电情况，而换流站侧的交流断面情况由直流控保进行判别。现有的这种交流断面失电系统的判别方式存在以下问题：

(1)对于两级结构的交流断面而言，当有一回交流线路换流站侧开关断开而下一级变电站侧开关闭合，其他交流线路换流站侧开关闭合而下一级变电站侧开关断开的情况，现有的交流断面失电判别方法无法准确判别交流断面失电情况；

(2)对于多级站点串联长链式结构的交流断面而言，第一级变电站与第二级变电站断面失电，或者第二级以后变电站交流断面失电的情况，现有的交流断面失电判别方法同样无法准确判别交流断面失电情况。

因此，提高电力系统交流断面失电判别的可靠性和准确性，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种电力系统交流断面失电判别方法和系统，用于解决现有的交流断面失电判别系统交流断面失电判别可靠性和准确性低的技术问题。

有鉴于此，本发明第一方面提供了一种电力系统交流断面失电判别方法，包括：

采集电力系统各个变电站的基础信息，基础信息包括拓扑结构信息、母线信息、回路信息、开关信息和站内元件保护动作信息，并根据基础信息确定需要判别与系统连通状态的站内元件的信息；

根据各个变电站之间的拓扑连接关系，确定各个变电站站内元件与系统连接的交流断面和连接线路；

根据各个变电站的上级断面线路和下级断面线路，生成各个变电站上级断面第i条连接线路与下级断面第j条线路的连通状态C_k,ij，其中，第一级变电站只需要判别元件与下一级断面线路的连通状态，最后一级变电站则只需判别上一级断面线路的连通状态，i∈[1,n]，j∈[1,m]，n为变电站上级断面的连接线路数，m为变电站下级断面的连接线路数，k为变电站级数编号；

根据连通状态C_k,ij生成电力系统变电站连通矩阵，其中，电力系统变电站连通矩阵包括第一级变电站的连通矩阵、最后一级变电站的连通矩阵和中间级变电站的连通矩阵；

根据电力系统变电站连通矩阵计算站内元件与系统的连通状态，得到交流断面失电判别结果。

可选地，根据电力系统变电站连通矩阵计算站内元件与系统的连通状态的计算公式为：

其中，P为站内元件与系统的连通状态，C_k为第k级变电站的连通矩阵，f为变电站总级数。

可选地，还包括：

实时检测电力系统状态是否发生变化，若是，则返回重新计算连通状态C_k,ij。

可选地，还包括：

检测各个变电站是否发生非断面失电故障或与主站通信异常，若存在发生非断面失电故障或与主站通信异常的变电站，则发生非断面失电故障或与主站通信异常的变电站不参与元件与系统的连通性判别。

可选地，第一级变电站的连通矩阵为：

C₁＝[C_1,11,…,C_1,1j，…，C_1,1m]。

可选地，最后一级变电站的连通矩阵为：

可选地，中间级变电站的连通矩阵为：

本发明第二方面提供了一种电力系统交流断面失电判别系统，包括：

采集模块，用于采集电力系统各个变电站的基础信息，基础信息包括拓扑结构信息、母线信息、回路信息、开关信息和站内元件保护动作信息，并根据基础信息确定需要判别与系统连通状态的元件的信息；

断面线路检测模块，用于根据各个变电站之间的拓扑连接关系，确定各个变电站站内元件与系统连接的交流断面和连接线路；

断面状态检测模块，用于根据各个变电站的上级断面线路和下级断面线路，生成各个变电站上级断面第i条连接线路与下级断面第j条线路的连通状态C_k,ij，其中，第一级变电站只需要判别元件与下一级断面线路的连通状态，最后一级变电站则只需判别上一级断面线路的连通状态，i∈[1,n]，j∈[1,m]，n为变电站上级断面的连接线路数，m为变电站下级断面的连接线路数，k为变电站级数编号；

连通矩阵计算模块，用于根据连通状态C_k,ij生成电力系统变电站连通矩阵，其中，电力系统变电站连通矩阵包括第一级变电站的连通矩阵、最后一级变电站的连通矩阵和中间级变电站的连通矩阵；

元件连通状态检测模块，用于根据电力系统变电站连通矩阵计算元件与系统的连通状态。

可选地，还包括：

系统状态检测模块，用于实时检测电力系统状态是否发生变化，若是，则返回断面状态检测模块重新计算连通状态C_k,ij。

可选地，还包括：

故障检测模块，用于在根据各个变电站的上级断面线路和下级断面线路，生成各个变电站上级断面第i条连接线路与下级断面第j条线路的连通状态C_k,ij之前，检测各个变电站是否发生非断面失电故障或与主站通信异常，若存在发生非断面失电故障或与主站通信异常的变电站，则发生非断面失电故障或与主站通信异常的变电站不参与元件与系统的连通性判别。

从以上技术方案可以看出，本发明提供的电力系统交流断面失电判别方法和系统具有以下优点：

本发明提供的电力系统交流断面失电判别方法和系统，获取电力系统各级变电站基础信息，确定需判别与系统连通的站内元件和交流断面，针对各个变电站上级断面和下级断面线路，生成各级变电站上级断路线路与下级线路的连通状态，构成连通矩阵，从而计算站内元件与系统连通状态，可以用于多级站点串联长链式结构的交流断面，能够准确全面判别交流断面线路失电的情况，可靠性和准确性相对于现有的电力系统都得到了提高，解决了现有的交流断面失电判别系统交流断面失电判别可靠性和准确性低的技术问题。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明中提供的一种电力系统交流断面失电判别方法的一流程示意图；

图2为本发明中提供的一种电力系统交流断面失电判别方法的另一流程示意图；

图3为本发明中提供的多级厂站链式结构的系统架构示意图；

图4为本发明中提供的应用例中的换流器多级变电站链式送出结构示意图；

图5为本发明中提供的一种电力系统交流断面失电判别系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了便于理解，请参阅图1，本发明中提供了一种电力系统交流断面失电判别方法的实施例，包括：

步骤101、采集电力系统各个变电站的基础信息，基础信息包括拓扑结构信息、母线信息、回路信息、开关信息和站内元件保护动作信息，并根据基础信息确定需要判别与系统连通状态的站内元件的信息。

需要说明的是，本发明实施例中，首先采集电力系统各个变电站的基础信息，包括各个变电站的拓扑结构信息、母线信息、回路信息、开关信息和站内元件保护动作信息，然后确定需要判别与系统连通状态的站内元件的信息，例如换流站中的换流器或发电机等的信息。

步骤102、根据各个变电站之间的拓扑连接关系，确定各个变电站站内元件与系统连接的交流断面和连接线路。

需要说明的是，结合各个变电站之间的拓扑连接信息，如哪条线路接在哪两个开关之间，哪条线路连接在不同站之间等信息，确定站内元件与系统连接的交流断面和相应线路，包括各级变电站之间连接交流断面和连接线路。

步骤103、根据各个变电站的上级断面线路和下级断面线路，生成各个变电站上级断面第i条连接线路与下级断面第j条线路的连通状态C_k,ij，其中，第一级变电站只需要判别元件与下一级断面线路的连通状态，最后一级变电站只需判别上一级断面线路的连通状态，i∈[1,n]，j∈[1,m]，n为变电站上级断面的连接线路数，m为变电站下级断面的连接线路数，k为变电站级数编号。

需要说明的是，针对各个变电站的上级断面线路和下级断面线路，生成各个变电站上级断面第i条连接线路与下级断面第j条线路的连通状态C_k,ij，i∈[1,n]，j∈[1,m]，n为变电站上级断面的连接线路数，m为变电站下级断面的连接线路数，k为变电站级数编号，C_k,ij的值为1时，表示连通，C_k,ij的值为0时，表示不连通。对于第一级变电站只需要判别元件与下一级断面线路的连通状态。最后一级变电站只需判别上一级断面线路的连通状态，即判别上级断面线路与变电站母线的连通性，或者与外部线路的连通性。

步骤104、根据连通状态C_k,ij生成电力系统变电站连通矩阵，其中，电力系统变电站连通矩阵包括第一级变电站的连通矩阵、最后一级变电站的连通矩阵和中间级变电站的连通矩阵。

需要说明的是，根据连通状态C_k,ij可生成电力系统变电站连通矩阵如下：

对于中间级变电站的连通矩阵，有：

对于第一级变电站的连通矩阵，有：

C₁＝[C_1,11,…,C_1,1j，…，C_1,1m]

对于最后一级变电站的连通矩阵，有：

步骤105、根据电力系统变电站连通矩阵计算站内元件与系统的连通状态，得到交流断面失电判别结果。

需要说明的是，得到电力系统变电站连通矩阵之后，可计算出站内元件与系统的连通状态。具体地，计算站内元件与系统的连通状态的计算公式为：

其中，P为站内元件与系统的连通状态，C_k为第k级变电站的连通矩阵，f为变电站总级数。P为1则表示站内元件与系统连通，P为0则表示站内元件与系统断开连通，即发生交流断面失电。

本发明实施例提供的电力系统交流断面失电判别方法，获取电力系统各级变电站基础信息，确定需判别与系统连通的站内元件和交流断面，针对各个变电站上级断面和下级断面线路，生成各级变电站上级断路线路与下级线路的连通状态，构成连通矩阵，从而计算站内元件与系统连通状态，可以用于多级站点串联长链式结构的交流断面，能够准确全面判别交流断面线路失电的情况，可靠性和准确性相对于现有的电力系统都得到了提高，解决了现有的交流断面失电判别系统交流断面失电判别可靠性和准确性低的技术问题。

如图2所示，在一个实施例中，在步骤105之后，还包括：

步骤106、实时检测电力系统状态是否发生变化，若是，则返回重新计算连通状态C_k,ij。

需要说明的是，电力系统状态的变化，例如开关变位或可导致开关变位的保护触发，可能会使站内元件与系统的连通状态C_k,ij发生改变，因此，需要实时检测电力系统状态是否发生变化，在检测到电力系统状态发生变化时，返回步骤103重新计算站内元件与系统的连通状态C_k,ij。

在一个实施例中，在根据各个变电站的上级断面线路和下级断面线路，生成各个变电站上级断面第i条连接线路与下级断面第j条线路的连通状态C_k,ij之前，还包括以下步骤：

检测各个变电站是否发生非断面失电故障或与主站通信异常，若存在发生非断面失电故障或与主站通信异常的变电站，则发生非断面失电故障或与主站通信异常的变电站不参与元件与系统的连通性判别。

需要说明的是，如图3所示，图3为多级厂站链式结构的系统架构示意图，各级变电站判别子站仅判别本站的上级断面线路与下级断面线路的连通状态，并将连通状态矩阵发送给判别主站。判别主站综合各变电站子站的连通矩阵信息，判别站内元件与系统的连接和失电状态。当任一子站发生非断面失电的故障或者与判别主站通信异常时，判别主站收相应子站的判别矩阵的元素均为1，即认为相应变电站上级断面线路与下级断面线路均处于连通状态，不参与元件与系统的连通性判别，仅其他有效子站参与连通性判别。

请参阅图4，为更方便理解本发明实施例提供的电力系统交流断面失电判别方法的实现原理和效果，本发明中提供了一个电力系统交流断面失电判别方法的应用例。应理解的是，本发明中提供的应用例只是针对于3级变电站链式送出结构的场景，对于其它级数的变电站链式送出结构可同理得出。图4为本发明应用例中提供的换流器多级变电站链式送出结构示意图，其中，换流器接入变电站1，变电站1与变电站2通过线路L1和L2相连、变电站2与变电站3通过线路L3和L4相连，变电站又通过两回线路、母线与外系统相连接。a1-a3、b1-b3为变电站1内的开关、d1-d3、e1-e3为变电站2内的开关、x1-x3、y1-y3为变电站3内的开关。

假设图4中，变电站1内开关a1、b1闭合，其他开关断开；变电站2内开关d2、d3、e1、e2、e3闭合，其开关断开；变电站3内开关y2、y3闭合，其他开关断开。

对于变电站1而言，元件(即图4中的换流器)与下级断面线路1(即图4中的L1)和线路2(即图4中的L2)连通状态的计算结果为：

C_1,11＝1，C_1,12＝0

变电站1连通矩阵的计算结果为：

C₁＝[C_1,11 C_1,12]＝[1 0]

对于变电站2而言，上级断面线路1(即图4中的L1)和线路2(即图4中的L2)与下级断面线路1(即图4中的线路L3)和线路2(即图4中的线路L4)连通状态的计算结果为：

C_2,11＝0，C_2,12＝1，C_2,21＝0，C_2,22＝0

变电站2连通矩阵的计算结果为：

对于变电站3而言，上级断面线路1(即图4中的线路L3)和线路2(即图4中的线路L4)与系统的连接状态的计算结果为：

C_3,11＝0，C_3,21＝1

变电站3连通矩阵的计算结果为：

因此，元件与系统连通状态的计算结果为：

P为1，表示换流器与系统连接。

当变电站2中的开关e2断开后，上级断面线路1(即图4中的线路L1)与下级断面线路2(即图4中的线路L4)连通性断开，即：

因此，元件与系统连通状态的计算结果为：

P为0，表示换流器与系统失电。

为了便于理解，请参阅图5，本发明中提供了一种电力系统交流断面失电判别系统的实施例，包括：

采集模块，用于采集电力系统各个变电站的基础信息，基础信息包括拓扑结构信息、母线信息、回路信息、开关信息和站内元件保护动作信息，并根据基础信息确定需要判别与系统连通状态的元件的信息；

断面线路检测模块，用于根据各个变电站之间的拓扑连接关系，确定各个变电站站内元件与系统连接的交流断面和连接线路；

断面状态检测模块，用于根据各个变电站的上级断面线路和下级断面线路，生成各个变电站上级断面第i条连接线路与下级断面第j条线路的连通状态C_k,ij，其中，第一级变电站只需要判别元件与下一级断面线路的连通状态，最后一级变电站只需判别上一级断面线路的连通状态，i∈[1,n]，j∈[1,m]，n为变电站上级断面的连接线路数，m为变电站下级断面的连接线路数，k为变电站级数编号；

连通矩阵计算模块，用于根据连通状态C_k,ij生成电力系统变电站连通矩阵，其中，电力系统变电站连通矩阵包括第一级变电站的连通矩阵、最后一级变电站的连通矩阵和中间级变电站的连通矩阵；

元件连通状态检测模块，用于根据电力系统变电站连通矩阵计算元件与系统的连通状态。

还包括：

系统状态检测模块，用于实时检测电力系统状态是否发生变化，若是，则返回断面状态检测模块重新计算连通状态C_k,ij。

还包括：

故障检测模块，用于在根据各个变电站的上级断面线路和下级断面线路，生成各个变电站上级断面第i条连接线路与下级断面第j条线路的连通状态C_k,ij之前，检测各个变电站是否发生非断面失电故障或与主站通信异常，若存在发生非断面失电故障或与主站通信异常的变电站，则发生非断面失电故障或与主站通信异常的变电站不参与元件与系统的连通性判别。

根据电力系统变电站连通矩阵计算站内元件与系统的连通状态的计算公式为：

其中，P为站内元件与系统的连通状态，C_k为第k级变电站的连通矩阵，f为变电站总级数。

第一级变电站的连通矩阵为：

C₁＝[C_1,11,…,C_1,1j，…，C_1,1m]。

最后一级变电站的连通矩阵为：

中间级变电站的连通矩阵为：

本发明实施例提供的电力系统交流断面失电判别系统，获取电力系统各级变电站基础信息，确定需判别与系统连通的站内元件和交流断面，针对各个变电站上级断面和下级断面线路，生成各级变电站上级断路线路与下级线路的连通状态，构成连通矩阵，从而计算站内元件与系统连通状态，可以用于多级站点串联长链式结构的交流断面，能够准确全面判别交流断面线路失电的情况，可靠性和准确性相对于现有的电力系统都得到了提高，解决了现有的交流断面失电判别系统交流断面失电判别可靠性和准确性低的技术问题。

本发明实施例提供的电力系统交流断面失电判别系统用于执行前述电力系统交流断面失电判别方法实施例中的电力系统交流断面失电判别方法，其原理与前述电力系统交流断面失电判别方法实施例中的电力系统交流断面失电判别方法相同，在此不再进行赘述。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种电力系统交流断面失电判别方法，其特征在于，包括：

采集电力系统各个变电站的基础信息，基础信息包括拓扑结构信息、母线信息、回路信息、开关信息和站内元件保护动作信息，并根据基础信息确定需要判别与系统连通状态的站内元件的信息；

根据各个变电站之间的拓扑连接关系，确定各个变电站站内元件与系统连接的交流断面和连接线路；

根据各个变电站的上级断面线路和下级断面线路，生成各个变电站上级断面第i条连接线路与下级断面第j条线路的连通状态C_k,ij，其中，第一级变电站只需要判别元件与下一级断面线路的连通状态，最后一级变电站则只需判别上一级断面线路的连通状态，i∈[1,n]，j∈[1,m]，n为变电站上级断面的连接线路数，m为变电站下级断面的连接线路数，k为变电站级数编号；

根据连通状态C_k,ij生成电力系统变电站连通矩阵，其中，电力系统变电站连通矩阵包括第一级变电站的连通矩阵、最后一级变电站的连通矩阵和中间级变电站的连通矩阵；

根据电力系统变电站连通矩阵计算站内元件与系统的连通状态，得到交流断面失电判别结果。

2.根据权利要求1所述的电力系统交流断面失电判别方法，其特征在于，根据电力系统变电站连通矩阵计算站内元件与系统的连通状态的计算公式为：

其中，P为站内元件与系统的连通状态，C_k为第k级变电站的连通矩阵，f为变电站总级数。

3.根据权利要求1所述的电力系统交流断面失电判别方法，其特征在于，还包括：

实时检测电力系统状态是否发生变化，若是，则返回重新计算连通状态C_k,ij。

4.根据权利要求1所述的电力系统交流断面失电判别方法，其特征在于，在根据各个变电站的上级断面线路和下级断面线路，生成各个变电站上级断面第i条连接线路与下级断面第j条线路的连通状态C_k,ij之前，还包括：

检测各个变电站是否发生非断面失电故障或与主站通信异常，若存在发生非断面失电故障或与主站通信异常的变电站，则发生非断面失电故障或与主站通信异常的变电站不参与元件与系统的连通性判别。

5.根据权利要求1所述的电力系统交流断面失电判别方法，其特征在于，第一级变电站的连通矩阵为：

C₁＝[C_1,11,…,C_1,1j，…，C_1,1m]。

6.根据权利要求1所述的电力系统交流断面失电判别方法，其特征在于，最后一级变电站的连通矩阵为：

7.根据权利要求1所述的电力系统交流断面失电判别方法，其特征在于，中间级变电站的连通矩阵为：

8.一种电力系统交流断面失电判别系统，其特征在于，包括：

采集模块，用于采集电力系统各个变电站的基础信息，基础信息包括拓扑结构信息、母线信息、回路信息、开关信息和站内元件保护动作信息，并根据基础信息确定需要判别与系统连通状态的元件的信息；

断面线路检测模块，用于根据各个变电站之间的拓扑连接关系，确定各个变电站站内元件与系统连接的交流断面和连接线路；

断面状态检测模块，用于根据各个变电站的上级断面线路和下级断面线路，生成各个变电站上级断面第i条连接线路与下级断面第j条线路的连通状态C_k,ij，其中，第一级变电站只需要判别元件与下一级断面线路的连通状态，最后一级变电站则只需判别上一级断面线路的连通状态，i∈[1,n]，j∈[1,m]，n为变电站上级断面的连接线路数，m为变电站下级断面的连接线路数，k为变电站级数编号；

连通矩阵计算模块，用于根据连通状态C_k,ij生成电力系统变电站连通矩阵，其中，电力系统变电站连通矩阵包括第一级变电站的连通矩阵、最后一级变电站的连通矩阵和中间级变电站的连通矩阵；

元件连通状态检测模块，用于根据电力系统变电站连通矩阵计算元件与系统的连通状态。

9.根据权利要求8所述的电力系统交流断面失电判别系统，其特征在于，还包括：

系统状态检测模块，用于实时检测电力系统状态是否发生变化，若是，则返回断面状态检测模块重新计算连通状态C_k,ij。

10.根据权利要求8所述的电力系统交流断面失电判别系统，其特征在于，还包括：

故障检测模块，用于在根据各个变电站的上级断面线路和下级断面线路，生成各个变电站上级断面第i条连接线路与下级断面第j条线路的连通状态C_k,ij之前，检测各个变电站是否发生非断面失电故障或与主站通信异常，若存在发生非断面失电故障或与主站通信异常的变电站，则发生非断面失电故障或与主站通信异常的变电站不参与元件与系统的连通性判别。

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