(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211233025.7 (22)申请日 2022.10.10 (71)申请人 云南电网有限责任公司西双版纳供 电局 地址 666199 云南省西双版纳傣族自治州 景洪市勐泐大道6 3号 (72)发明人 庞曙颖　祁有年　丁兰　张海刚　 母平昌　欧阳润曦 　徐贤斌　张昊　 孙镜轩　 (74)专利代理 机构 北京达友众邦知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11904 专利代理师 许文青 (51)Int.Cl. H02H 7/28(2006.01) H02H 3/08(2006.01)H02J 13/00(2006.01) G06K 9/62(2022.01) (54)发明名称 一种用于网状电网的多定值组协调继电保 护方法 (57)摘要 由于电网拓扑结构的变化， 保护多个互连的 电网是一项具有挑战性的任务。 电网可以在孤岛 模式下运行， 也可以连接到另一个电网或直接连 接到主电网。 在多个或联网的电网系统中， 由于 电网的连接状态变化， 短路电流会发生很大变 化。 本专利公开了一种新型的基于多定值组的协 同继电保护方法用于使用定向过电流继电器保 护互联电网。 所提出的方案可以在电网和主电网 之间所有可能的互连下为所有电网提供足够的 保护。 通过为系统中每个可能的电网互连生成一 个向量， 以使用k ‑means聚类将它们分为四组。 考 虑到每组的所有操作方面的继电器的最佳定值 是使用基于非线性规划的算法计算的， 基于系统 中电网的拓扑互连， 可以使用低带宽通信链路启 用其中一个定值组。 所提出的保护方法在互联电 网的基准测试系统上得到验证 。 权利要求书3页 说明书8页 附图3页 CN 115549044 A 2022.12.30 CN 115549044 A 1.一种用于网状电网的多定值组协调继电保护方法， 其特征在于， 包括以下步骤以用 于实现所提出的网状电网的多定值组协调继电保护方法： S1： 互联电网能量管理系统的中心控制器连续接收实时的互联电网的信息。 此信息包 括系统状态、 发电和负载 数据、 断路器 状态和PC C/开关状态。 S2： 互联电网能量管理系统根据拓扑信息， 向定值组启用模块发送合适的定值组选择 命令， 该块包含所有定值组启用命令。 之后， 定值组块向所有继电器发送更新信号， 以启用 特定定值组。 S3： 启用所选定值组后， 继电器向互联电网能量管理系统和定值组启用程序确认定值 信息。 控制中心 一次仅启用一组继电器定值以保护从控制中心到每个继电器的通信链路系 统， 这种自适应保护策略既可靠又便 宜。 S4： 互联电网能量管理系统通过一个非常可靠的通信网络持续监控系统 的所有关键组 件。 为了实施该保护方案， 只需要一个额外的低带宽通信链路来更改定值组。 因为只有当系 统操作拓扑从一个集群更改为另一个集群时才需要更改定值组， 而这一更改频率相对较 低。 2.根据权利要求1所述的一种用于网状电网的多定值组协调继电保护方法， 其特征在 于， 用于实现电网协调继电保护的方法包括： 当主‑备用继电器对的动作时间之间的协调时间间隔大于预先指定的值时， 可以认为 方向过流继电器是协调良好的。 继电器对的动作时间之间的协调时间间隔(CTI)可以定义 为： CTI＝tob‑top 其中， top和tob分别是主继电器和备用继电器的动作时间。 方向过流继电器的反定时限主要用于电网的保护。 对于给定的故障电流值， 继电器的 动作时间取决于其启动电流定值(PCS)和时间倍数定值(TMS)。 继电器(主/备用)的动作时 间表示如下： 其中， TMS是继电器的时间倍数定值； PCS是继电器的启动电流定值； IF为通过继电器的 故障电流。 主 ‑备继电器对的保护配合状态标识如下： 1)CTI≥M CT： 协调成立； 2)CTI<MCT： 协调不成立； 这里， 最小协调时间(MCT)是主继电器及其备用继电器的动作时间之间为进行适当协 调所需的最小时间 间隔。 最小协调时间的值 一般在0.2 –0.3s之间， 本研究中设置为0.2s。 通常， 方向过流继电器协调的协调时间间隔值没有明确的上限。 但是， 协调时间间隔值 不应太大， 因为如果主继电器不能清除故障， 可能会对系统造成损坏 。 这只是表明备用继电 器的工作时间不应太长， 因此， 所有主 ‑备用继电器对的协调时间间隔值应较低， 但必须高 于前面讨论的最小协调时间。 3.根据权利要求1所述的一种用于网状电网的多定值组协调继电保护方法， 其特征在 于， 用于实现电网协调继电保护的拓扑聚类方法包括：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115549044 A 2为保护协调问题选择代表互联电网拓扑的数据点非常重要。 不同拓扑下通过每个继电 器的最大故障电流的变化是导致 失配的关键。 此外， 在不同的拓扑结构下， 应当关注通过每 个主‑备继电器对的故障电流幅度的急剧变化。 为了将拓扑聚类成组， 每个数据点 都包含有 关通过每个继电器的最大故障电流值和 通过给定拓扑中每个继电器对的故障电流值的信 息。 这些故障电流对应于每个互联电网拓扑形成一个向量。 它被命名为拓扑故障电流矢量 (TFCV)， 定义如下： 其中， 是通过第k个拓扑中所有继电器的最大故障电流的电流矢量； 和Ik back 分别是第k个拓扑中通过所有主 继电器和备用继电器的近端 故障电流矢量； TFCVk代表互联 电网的第k个拓扑。 在本专利中， k ‑means聚类已被用于将互联电网的各种拓扑分为几组。 通过执行轮廓图 检查集群拓扑的有效性。 轮廓值范围从 ‑1到+1。 高轮廓值表示数据点与其自己的集群匹配 良好， 而与相邻集群匹配不佳。 组或集群的数量应小于或等于方向过流继电器中允许的定 值组的数量。 现代数字类型的方向过流继电器可以接受2、 3、 4或8个定值组。 在提出的方案 中， 考虑的定值组总数为 4。 根据网络 拓扑， 可以通过低带宽通信链路启用这些定值组之一。 4.根据权利要求1所述的一种用于网状电网的多定值组协调继电保护方法， 其特征在 于， 用于实现电网协调继电保护的最佳定值组确定方法包括： 需要为所有四个组确定方向过流继电器的最佳定值。 主要任务是获得适合在每组考虑 的所有拓扑下进 行适当保护协调的方向过流 继电器的TMS和PCS值。 这可以通过考虑一个组 的所有拓扑的所有主 ‑备继电器对来完成， 以便获得的可以在这些拓扑中合适协调TMS和 PCS的最佳值。 用于获得定值组的方向过流继电器的保护协调问题可以制定为最小化所有继电器的 动作时间的总和， 同时保持组的所考虑拓扑 的所有可能的主 ‑备继电器对之间的协调时间 间隔。 在数 学上， 这个问题可以表示 为， 约束为， tob,ij.k‑top,ii.k≥MCT PCSi,min≤PCSi≤PCSi,max TMSi,min≤TMSi≤TMSi,max 其中， m是互联电网系统中的继电器数量； TN是所考虑的系统组中可能的拓扑总数； ni,k 是第k个拓扑中主继电器Ri的备用继电器数量； top,ii是第k个拓扑中主继电器Ri的动作时 间； tob,ij是第k个拓扑中继电器Ri的备用继电器Rj的动作时间； PCSi,min为继电器Ri的PCS下 限； PCSi,max为继电器Ri的PCS上限； TMSi,min为继电器Ri的TMS下限； TMSi,max为继电器Ri的TMS 上限； MCT是协调时间 间隔要求。 具体地， top,ii和tob,ij可以定义如下：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115549044 A 3