大电网分布式智能继电保护定值自动管控方法研究

发表时间:2020/7/15   来源:《电力设备》2020年第7期   作者:陈俊生
[导读] 摘要:大电网分布式智能继电保护装置是保障电网可靠稳定运行的基础性设施设备,大电网分布式智能继电保护装置通过高压中断复位控制实现电网、线路和输电设备的自动管控,实现对电网过载下的实时监控,确保电力传输安全,大电网分布式智能继电保护过程中,需要通过定值自动管控方法实现对大电网的继电保护实时管控,提高大电网分布式智能保护性能。
        (国网长治供电公司  山西省长治市  046000)
        摘要:大电网分布式智能继电保护装置是保障电网可靠稳定运行的基础性设施设备,大电网分布式智能继电保护装置通过高压中断复位控制实现电网、线路和输电设备的自动管控,实现对电网过载下的实时监控,确保电力传输安全,大电网分布式智能继电保护过程中,需要通过定值自动管控方法实现对大电网的继电保护实时管控,提高大电网分布式智能保护性能。对大电网分布式智能继电保护定值自动管控的研究是建立在输电信号的特征分析和自动检测基础上,采用大电网分布式智能继电保护信号的滤波检测方法,提取信号的主成分特征量,结合特征分类技术实现大电网分布式智能继电保护定值管控。本文提出一种基于大数据融合调度的大电网分布式智能继电保护定值自动管控方法。
        关键词:大电网;分布式;智能继电保护定值;自动管控方法
        1继电保护装置定值自动管控信号采集与预处理
        1.1大电网分布式智能继电保护装置定值自动管控信号检测
        为了实现对大电网分布式智能继电保护装置的定值自动管控,需要对电网传输信号和继电保护装置的保护信号进行有效检测和诊断,进行定值自动管控数据采集和信号提取与分析是第一步,采用信号形成技术构建大电网分布式智能继电保护装置定值自动管控的信号模型,将采集的定值自动管控的采样信号输入到专家系统诊断库中,结合信号特征提取和大数据融合方法进行大电网分布式智能继电保护装置的定值自动管控,对大电网智能继电信号定值自动管控的数据采集传感阵元为N,根据大电网分布式智能继电保护定值自动管控输出特征信息进行信号调制处理,得到第m个阵元接收到的大电网分布式智能继电保护装置的采样信号可以表示为:
 
        其中,A表示电网分布式智能继电保护定值自动管控脉冲的包络幅值,采用自适应波束形成器进行大电网分布式智能继电保护装置管控和输出波束控制,求得大电网分布式智能继电保护信号的平均测度,上式中为一个2M×2q阶矩阵,得到大电网分布式智能继电保护信号的瞬时谱为:
 
        采用自适应匹配滤波方法对采集的大电网分布式智能继电保护信号进行波束形成处理,得到输出的波束为:
        采用分布式传感器进行大电网分布式智能继电信号定值自动管控信息采集,对采集的电网分布式智能继电信号采用空间阵列分布式设计方法进行传感融合跟踪识别,得到控制约束参量为:
 
        其中,ΛE是大电网分布式智能继电保护信号定值自动管控瞬时频率Λ的估计值,{ρF(i)}1≤i≤I和{ρG(i)}1≤i≤I分别为矩阵F和G的非零特征值。大电网分布式智能继电保护传输阵列F和G具有与A相同的特征向量空间,采用联合检测方法得到大电网分布式智能继电保护信号定值自动管控鉴频输出为:
       
        采用相关波束谱分析方法,提取大电网分布式智能继电保护信号的高阶统计特征量,将信源载频s(t)进行鉴频扩展处理,得到继电保护信号的输出带宽为W,由此实现大电网分布式智能继电保护装置定值自动管控信号检测。
        1.2继电保护的信号滤波设计
        在上述信号采集和特征分析的基础上,进行继电保护的信号滤波设计,采用时间-频率联合估计方法,得到大电网分布式智能继电保护定值自动管控脉冲的包络幅值输出为:
 
        2大电网分布式智能继电保护定值自动管控优化
        2.1特征提取
        在采用分布式传感器进行大电网分布式智能继电信号定值自动管控信息采集和滤波处理的基础上,进行大电网分布式智能继电保护定值自动管控优化设计,提出一种基于大数据融合调度的大电网分布式智能继电保护定值自动管控方法,假设大电网分布式智能继电保护装置信号的能量最大值用max{E(ni,d)}表示,以λ作为相关系数,用于描述大电网分布式智能继电保护定值自动管控的分辨率和灵敏度,以大电网分布式智能继电保护装置定值自动管控波束的幅值为有效特征量,计算大电网分布式智能继电保护装置定值自动管控的最大波峰和波谷差值。
 
        图1大电网分布式智能继电保护定值管控信号分析结果
        2.2定值管控参量估计及优化实现
        设计级联滤波器进行大电网分布式智能继电保护信号滤波,根据提取大电网分布式智能继电保护信号的高阶统计特征量进行自动匹配,根据包络幅值大小进行分布式阵列传感模式下的大电网分布式智能继电保护装置信号输出自动混频处理,结合包络和频谱变化进行放电脉冲检测,由此实现大电网分布式智能继电保护信号的自动检测和定值自动管控。
        3仿真实验分析
        为了测试本文方法在实现大电网分布式智能继电保护定值管控中的性能,进行仿真实验,实验采用Matlab 7设计,大电网分布式智能继电保护信号采样模型为正弦信号模型,调制信号的线性调频信号,输出信号包括100 Hz和150 Hz两个频率分量,定值管控的采样频率为1 200 kHz,仿真时间长度为2 000 s,载波频率为24 kHz,根据上述仿真参量设定,进行大电网分布式智能继电保护定值管控,得到信号分析结果如图1所示。
        分析图1得知,采用本文方法能有效抑制信号中的干扰分量,实现对大电网分布式智能继电信号的定值自动管控。测试不同频率偏移下进行大电网分布式智能继电信号定值自动管控的准确性,得到测试结果见表1,分析表1得知,采用本文方法进行大电网分布式智能继电保护定值管控的精度较高,时间开销较短,说明管控时效性较好。
        表1准确性对比
 
        4结语
        为了确保电力传输安全,在大电网分布式智能继电保护过程中,需要通过定值自动管控方法实现对大电网的继电保护实时管控,提高大电网分布式智能保护性能,提出一种基于大数据融合调度的大电网分布式智能继电保护定值自动管控方法。采用分布式传感器进行大电网分布式智能继电信号定值自动管控信息采集,采用空间阵列分布式设计方法进行继电保护的自动管控控制系统设计,采用级联陷波检测法对大电网分布式智能继电保护信号进行干扰滤波处理,提取大电网分布式智能继电保护信号的高阶统计特征量,采用经验模态分解方法进行大电网分布式智能继电保护信号的特征分解,实现大电网继电保护信号的自动检测和自动管控。研究得知,本文方法进行大电网分布式智能继电保护管控的自动性较好,性能稳定可靠。
        参考文献:
        [1]黎静华,梁浚杰.灵活电源的协调运行策略与配电网潮流计算[J].电源学报,2018,16(4):87-98.
        [2]杨晓滨,吕守国,姜建平,等.空载状态下500kV单相变压器直流偏磁噪声研究分析[J].中国电子科学研究院学报,2018,13(04):446-451.
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