CN115588961A

CN115588961A - 一种基于配电网全模型保护的整定值自适应整定方法

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Publication number: CN115588961A
Application number: CN202211559814.XA
Authority: CN
Inventors: 钱肖; 徐洁; 马坤隆; 施美新; 郑燃; 倪红华; 贾立忠; 吴哲慧; 吕磊炎; 李佶; 徐海江; 寿政; 杨永峰; 陈哲峰; 盛晏
Original assignee: Hangzhou Youth Information Technology Co ltd; Jinhua Power Supply Co of State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
Current assignee: Hangzhou Youth Information Technology Co ltd; Jinhua Power Supply Co of State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
Priority date: 2022-12-07
Filing date: 2022-12-07
Publication date: 2023-01-10
Anticipated expiration: 2042-12-07
Also published as: CN115588961B

Abstract

本发明提出了一种基于配电网全模型保护的整定值自适应整定方法，包括：构建配电网一次设备模型，通过拓扑分析，确定配电网的主干线路和分支线路；分别获取主干线路以及分支线路中一次设备的历史整定值序列，通过计算历史整定值序列之间的皮尔逊系数，确定配电网的整定路径；通过比较整定路径中一次设备的当前整定灵敏度，确定关键整定节点；当关键整定节点发生拓扑变化时，生成第一整定策略；当关键整定节点发生设备变化时，生成第二整定策略；当关键整定节点发生变化时，根据变化类型，选取第一整定策略和第二整定策略中的至少一个整定策略计算自适应整定值。本发明充分结合了配电网中不同线路之间的配合关系，提高了整定效率。

Description

一种基于配电网全模型保护的整定值自适应整定方法

技术领域

本发明属于配电网保护技术控制领域，尤其涉及一种基于配电网全模型保护的整定值自适应整定方法。

背景技术

保护整定是指电气设备在投入正常运行前必须先测试设备正常运行电流的大小，是否在上级保护开关的整定电流范围之内。因为电气设计的理论值和设备的运行值是存在客观偏差的，如果这个偏差过大，超过了整定值，就会触发继电保护设备的动作，从而保护人身设备安全。传统配电网的保护整定多采用人工离线计算的方式，此种方式依赖整定计算人员的个人经验，受人为因素影响较大，且需要手动建模。目前虽已开发出相关的配电网整定计算工具，但其中涉及的多个模块、系统相互独立，功能粘合度不足。因此现有的整定方法普遍存在整定效率较低的问题，耗费大量人力和物力。

发明内容

为了解决现有技术中存在的依赖整定计算人员的个人经验或依赖配电网整定计算工具独立整定，造成整定效率较低、耗费大量人力和物力的缺点和不足，本发明提出了一种基于配电网全模型保护的整定值自适应整定方法，包括以下步骤：

S100：构建配电网一次设备模型，通过对配电网一次设备模型进行拓扑分析，确定配电网的主干线路和分支线路；

S200：分别获取主干线路以及分支线路中各个一次设备的历史整定值序列，通过计算历史整定值序列之间的皮尔逊系数，确定配电网的整定路径；

S300：通过比较整定路径中一次设备的当前整定灵敏度，确定整定路径中的关键整定节点；

S400：当所述关键整定节点发生拓扑变化时，基于所述关键整定节点在所述整定路径中的位置，生成第一整定策略；

S500：当所述关键整定节点发生设备变化时，根据所述关键整定节点的电气参数变化，生成第二整定策略；

S600：当所述关键整定节点发生变化时，根据变化类型，选取第一整定策略和第二整定策略中的至少一个整定策略计算自适应整定值；

所述步骤S200包括：

获取主干线路中各个一次设备的第一历史整定值序列，以及分支线路中各个一次设备的第二历史整定值序列；

分别针对每个第一历史整定值序列，计算第一历史整定值序列与第二历史整定值序列之间的皮尔逊系数；

通过判断所述皮尔逊系数是否达到预设值，确定配电网的整定路径。

可选的，所述构建配电网一次设备模型，包括：

通过SVG方式接入配电网一次设备的线路图模数据；

通过CIM方式接入配电网一次设备的线路拓扑和台账数据，进行数据解析，结合线路图模数据建立配电网一次设备模型。

可选的，所述一次设备包括发电机、线路、开关、站室、变压器、母线、负荷以及储能设备。

可选的，所述通过判断所述皮尔逊系数是否达到预设值，确定主干线路与分支线路的整定路径，包括：

当所述皮尔逊系数达到预设值时，以所述皮尔逊系数对应的主干线路上的一次设备为起点，将所述起点与所述皮尔逊系数对应的分支线路之间的连通拓扑作为整定路径。

可选的，所述步骤S300包括：

分别获取整定路径中各个一次设备的当前整定灵敏度，将当前整定灵敏度最小的节点作为关键整定节点。

可选的，所述步骤S400包括：

若所述关键整定节点位于主干线路，则基于拓扑变化后的主干线路进行离线整定值计算，再基于拓扑变化后的主干线路与分支线路的拓扑关系，对分支线路进行离线整定值计算；

若所述关键整定节点位于分支线路，则确定所述分支线路在拓扑变化后与主干线路的连接节点，查找整定路径中具有共同连接节点的其他分支线路进行拓扑匹配，基于匹配到的其他分支线路的整定值，确定所述关键整定节点所在分支线路的自适应整定值。

可选的，所述步骤S500包括：

获取关键整定节点在设备变化前后的电气参数的比值，将所述比值作为调整系数，对当前关键整定节点所在的整定路径的当前整定值进行调整。

可选的，所述步骤S600包括：

当所述关键整定节点发生拓扑变化时，基于第一整定策略进行自适应整定；

当所述关键整定节点发生设备变化时，基于第二整定策略进行自适应整定；

当所述关键整定节点同时发生设备变化和拓扑变化时，先基于第一整定策略计算自适应整定值，再基于第二整定策略对自适应整定值进行调整。

可选的，在所述步骤S600后，所述方法还包括基于自适应整定值对配电网一次设备模型进行灵敏度校验仿真，根据仿真结果对自适应整定值进行调整。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：

本方法在建立配电网全模型的基础上，确定关键整定节点，并以关键整定节点的变化作为自适应整定的触发依据，采用不同的自适应策略进行自适应整定，充分结合了配电网中不同线路之间的配合关系，实现对配电网整体的动态自适应整定，提高了整定效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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的附图。

图1为本发明实施例提出的一种基于配电网全模型保护的整定值自适应整定方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等（如果存在）是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

应当理解，在本发明的各种实施例中，各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

应当理解，在本发明中，“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应当理解，在本发明中，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“包含A、B和C”、“包含A、B、C”是指A、B、C三者都包含，“包含A、B或C”是指包含A、B、C三者之一，“包含A、B和/或C”是指包含A、B、C三者中任1个或任2个或3个。

应当理解，在本发明中，“与A对应的B”、“与A相对应的B”、“A与B相对应”或者“B与A相对应”，表示B与A相关联，根据A可以确定B。根据A确定B并不意味着仅仅根据A确定B，还可以根据A和/或其他信息确定B。A与B的匹配，是A与B的相似度大于或等于预设的阈值。

取决于语境，如在此所使用的“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

实施例：

如图1所示，本实施例提出了一种基于配电网全模型保护的整定值自适应整定方法，所述方法包括以下步骤：

S600：当所述关键整定节点发生变化时，根据变化类型，选取第一整定策略和第二整定策略中的至少一个整定策略计算自适应整定值。

本实施例通过对配电网的深度感知和海量数据处理技术的运用，建立标准的配电网一次设备模型，并以此进行拓扑分析，找出配电网的主干线路及各个分支线路。本实施例中构建配电网一次设备模型的具体过程包括：

通过SVG方式接入配电网一次设备的线路图模数据；

在本实施例中，所述一次设备包括发电机、线路、开关、站室、变压器、母线、负荷以及储能设备，由上述各类一次设备共同构建的配电网一次设备模型需要符合IEC61970/61968规定的电网设备CIM全模型规则。

在本实施例中，通过对配电网一次设备模型进行拓扑分析，确定配电网的主干线路和分支线路，具体包括：基于当前网络运行方式下进行全局拓扑分析，从馈线末端至首端进行分析，判断线路是否连通，得到出线开关主干段、线路主干段、出线开关过流Ⅰ段、主干开关过流I段、一级分支开关过流I段，二级分支开关过流I段，并判断得出出线开关、主干分段及分支开关节点连接关系，并最终整理确定主干线路和分支线路。

在本实施例中，区分主干线路和分支线路的目的在于，以主干线路的基础，分析与主干线路中不同一次设备具有相关联的整定规则的分支线路，并在后续过程中作为一个整体实现自适应整定。具体的，所述S200包括：

进一步的，所述通过判断所述皮尔逊系数是否达到预设值，确定主干线路与分支线路的整定路径，包括：当所述皮尔逊系数达到预设值时，以所述皮尔逊系数对应的主干线路上的一次设备为起点，将所述起点与所述皮尔逊系数对应的分支线路之间的连通拓扑作为整定路径。

本实施例利用皮尔逊系数分析主干线路中的一次设备与分支线路中一次设备的整定规则的相关程度。所述第一历史整定序列和第二历史整定序列为各个一次设备在过去的历史采样时刻的整定值，皮尔逊系数越高，说明参与计算的一次设备之间的整定规则相关性越高，也就是说，当主干线路上的一次设备的整定值变化时，分支线路上的一次设备也随之变化，即视为具有整定规则相关性。因此，本实施例能够通过判断皮尔逊系数是否达到预设值，来判断主干线路上的一次设备在整定值变化时，极大可能受到其影响的分支线路与所述一次设备的连通拓扑作为一个整体进行自适应整定，即划分为一个整定路径。

为了准确监测到配电网的变化，本实施例通过步骤S300在配电网一次设备模型的拓扑中筛选出重点关注的节点，所述步骤S300包括：

整定灵敏度是指配电网故障时各继电保护设备对故障的响应速度，用于表征继电保护对设计规定要求动作的故障及异常状态能够可靠动作的能力。在整定过程中，通常将故障时通入装置的故障量和给定的装置起动值之比，称为继电保护的灵敏系数，整定灵敏度越高，越能可靠地反应于要求动作的故障或异常状态，但同时也愈易于在非要求动作的情况下产生误动作，因而与选择性发生矛盾，需要协调处理。因此，在应对配电网的变化进行自适应整定时，需要重点关注对灵敏度要求较高的一次设备。

需要注意本实施例中所考虑的变化包括配电网运行方式的变化以及配电网设备的变化。所述配电网运行方式的变化即对应所述关键整定节点发生拓扑变化，例如根据不同运行方式进行配电网解列，引起的关键整定节点在配电网一次设备模型中的拓扑位置发生变化。所述配电网设备的变化即对应关键整定节点发生设备变化，例如因设备检修更换，引起的关键整定节点自身改变。

本实施例对应上述两种类型的变化，分别设置了不同的整定策略，具体的：

所述步骤S400包括：

若所述关键整定节点位于主干线路，则基于拓扑变化后的主干线路进行离线整定值计算，再基于拓扑变化后的主干线路与分支线路的拓扑关系，对分支线路进行离线整定值计算。由于主干线路发生拓扑变化，因此可以视为此时的变化对整个配电网均有影响，需要人工介入对配电网的一次设备重新整定。

在本实施例中，所述查找整定路径中具有共同连接节点的其他分支线路进行拓扑匹配，包括：

对于具有共同连接节点的其他分支线路，基于分支线路上的拓扑结构进行匹配，若两者拓扑结构一致，则视为匹配成功。当两个分支线路的拓扑一致且与主干线路连接在共同节点上时，可以视为这两个分支线路所采用的整定规则相同，因此在共同连接节点处的电气参数不变的情况下，发生变化的所述关键整定节点所在的分支线路，可以采用同样的整定规则。

在本实施例中，若匹配失败，则同样需要人工介入对分支线路进行离线整定值计算。

所述步骤S500包括：

在本实施例中，若主干线路与分支线路上各个一次设备的拓扑未变化，此时仅因更换其中部分一次设备导致的电气参数的变化，从而需要自适应调整整定值。因此可以将设备变化前后的电气参数的比值作为调整系数，即此时相关的整定值可以等比例放大或缩小的方式进行自适应整定。

在本实施例中，所述离线整定值计算以及所述整定规则，均未通用标准的整定规则，例如：

出线开关过流Ⅰ段（电流速断保护）的电流定值按第一分支开关或线路末端故障整定，校核10kV线路出口处金属性短路，有1.3的灵敏度；过流Ⅱ段（延时电流速断保护）按本线路上主干线分段开关及一级分支开关（投跳）处故障灵敏系数应不小于1.5，对配变低压侧故障整定，与下一级保护过流Ⅰ段或电流速断保护配合；过流Ⅲ段（过电流保护）按最大负荷电流整定；

主干开关过流I段保护电流定值按线路末端发生两相短路有足够灵敏度整定，实际工程中按上游的变电所出线保护过流Ⅱ段或分段开关过流I段保护电流定值的0.9倍整定，过流Ⅱ段保护：电流定值按最大负荷电流整定，校核下一级设备末端金属性短路故障时有不小于1.2的灵敏度；

一级分支开关过流I段保护电流定值按本保护线路范围末端金属性短路故障时有不小于1.5的灵敏度，并且多过最大配变低压侧故障短路电流及所供所有变压器合闸涌流。过流Ⅱ段保护电流定值按躲过最大负荷电流整定，校核下一级设备末端金属性短路故障时有不小于1.2的灵敏度；

二级分支开关过流I段保护电流定值按本保护线路范围末端金属性短路故障时有不小于1.5的灵敏度，并且躲过（大于，向上十位取整）最大配变压器低压侧故障短路电流及所供所有变压器合闸涌流。过流Ⅱ段保护电流定值按多过最大负荷电流整定，校核下一级设备末端金属性短路故障时有不小于1.2的灵敏度。

最后，在本实施例中，实时监测各个关键整定节点的情况，当所述关键整定节点发生变化时，根据变化类型，选取第一整定策略和第二整定策略中的至少一个整定策略计算自适应整定值。具体的：当所述关键整定节点发生拓扑变化时，基于第一整定策略进行自适应整定；

由上述可知，当所述关键整定节点同时发生设备变化和拓扑变化时，首先从拓扑结构的角度确定自适应整定值，此时自适应整定值为基于第一整定策略得到的离线计算或相匹配的分支线路的整定值，在基于第二整定策略对自适应整定值进行调整时，需要注意的是，第二整定策略中所指得设备变化前的电气参数为基于第一整定策略确定的自适应整定值。

此外，为了进一步确保自适应整定的准确性，本实施例在所述步骤S600后，所述方法还包括基于自适应整定值对配电网一次设备模型进行灵敏度校验仿真，根据仿真结果对自适应整定值进行调整。

上述实施例中的各个序号仅仅为了描述，不代表各部件的组装或使用过程中的先后顺序。

以上所述仅为本发明的实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于配电网全模型保护的整定值自适应整定方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

所述步骤S200包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于配电网全模型保护的整定值自适应整定方法，其特征在于，所述构建配电网一次设备模型，包括：

通过SVG方式接入配电网一次设备的线路图模数据；

3.根据权利要求2所述的一种基于配电网全模型保护的整定值自适应整定方法，其特征在于，所述一次设备包括发电机、线路、开关、站室、变压器、母线、负荷以及储能设备。

4.根据权利要求1所述的一种基于配电网全模型保护的整定值自适应整定方法，其特征在于，所述通过判断所述皮尔逊系数是否达到预设值，确定主干线路与分支线路的整定路径，包括：

5.根据权利要求1所述的一种基于配电网全模型保护的整定值自适应整定方法，其特征在于，所述步骤S300包括：

6.根据权利要求1所述的一种基于配电网全模型保护的整定值自适应整定方法，其特征在于，所述步骤S400包括：

7.根据权利要求1所述的一种基于配电网全模型保护的整定值自适应整定方法，其特征在于，所述步骤S500包括：

8.根据权利要求1所述的一种基于配电网全模型保护的整定值自适应整定方法，其特征在于，所述步骤S600包括：

9.根据权利要求1所述的一种基于配电网全模型保护的整定值自适应整定方法，其特征在于，在所述步骤S600后，所述方法还包括基于自适应整定值对配电网一次设备模型进行灵敏度校验仿真，根据仿真结果对自适应整定值进行调整。