一种特高压交流输电线路纵差保护的方法和系统与流程

本发明涉及特高压交流输电线路继电保护，具体涉及一种特高压交流输电线路纵差保护的方法和系统。

背景技术：

1、特高压交流输电具有输送容量大、传输成本低、有利于长距离输电等显著优势。然而，特高压交流输电存在线路距离长、导线分裂数较多、分布电容较大等特点，使得故障发生后暂态过程持续时间增加，不利于传统保护的正确动作。若不能及时切除故障，则可能引发连锁故障最终造成电网大停电等严重后果。因此，提高特高压交流输电线路保护装置的可靠性和速动性，增强电力系统运行的稳定性和安全性，研究具备高灵敏度的新型纵联保护原理拥有重大的社会经济价值及现实意义。

2、目前，纵联保护主要包含纵联电流差动保护、纵联方向保护和纵联距离保护三大类。其中，纵联方向保护、纵联距离保护对方向元件的要求程度较高，且额外依赖电压互感器(tv)所测得的电压量，保护逻辑复杂化的同时，也增加了保护的整体投入成本。一旦发生tv断线，将导致该套保护完全闭锁，对于仅配置单套保护的线路而言，这将意味着失去主保护。此外，尽管工程上普遍配置双重主保护以提高保护的可靠性，但在上述情况下保护系统也将退化为单重运行状态，使得保护的可靠性显著降低，进而对电网的安全稳定运行构成严重威胁。而纵联电流差动保护仅需比较线路两侧电流量的差异来判断保护是否动作，因其原理简单、判断快速、选择性强及具备天然选相能力等优点，广泛应用于220kv及以上电压等级的交流输电工程中，已然成为输电线路主保护的首选之一。然而，在实际运行过程中，不可避免的受诸如故障位置、分布电容、高阻接地、同步对时误差等一系列因素的影响，保护灵敏度难以进一步提升。同时，受制于傅里叶滤波算法固有数据窗的延时特性，很难满足特高压输电线路保护对速动性和可靠性的双重需要。

3、另外，随着电力系统的复杂程度日益加深，系统短路阻抗逐渐下降，故障短路电流水平不断攀升，由此导致的ct饱和问题也愈发严重。一方面，短路阻抗的下降，使得衰减时间常数增大，导致非周期暂态分量明显增加，故障后暂态过程持续时间延长；另一方面，若是线路近区发生短路故障，此时系统阻抗中几乎不包含线路电阻，是区外最容易饱和的故障位置。以上因素的存在使得现有电力系统的线路保护发生ct饱和的风险较以往有所增加。因此，鉴于目前特高压纵联主保护中差动保护的地位基本难以逾越，ct饱和的妥善应对是其必须解决的问题。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种特高压交流输电线路纵差保护的方法和系统。

2、为了解决上述技术问题，本技术实施例公开了如下技术方案：

3、第一方面，本发明实施例公开了一种特高压交流输电线路纵差保护的方法，包括：

4、s100.采集特高压交流输电线路保护安装处的线路两侧电流值；

5、s200.采用特征离散化的方式对所述电流值进行处理，提取线路两侧的电流故障分量，将所述故障分量转化为wasserstein距离表示的状态向量w；

6、s300.获取所述状态向量w的补集ws，将所述补集ws作为特高压交流输电线路纵联保护判据，对特高压交流输电线路进行纵差保护。

7、进一步地，s200中，采用特征离散化的方式对所述电流值进行处理，提取线路两侧的电流故障分量，将所述故障分量转化为wasserstein距离表示的状态向量w；具体方法包括：获取特高压交流输电线路保护安装处的线路两侧电流值s1a和s2a，所述线路两侧电流值为s1a和s2a：将所述故障分量转化为wasserstein距离表示的状态向量w，所述wasserstein距离为：

8、其中：δisa1-1,δisa1-2,......,δisa1-m表示特高压交流输电线第一侧第1个到第n个电流增量，δisa2-1,δisa2-2,......,δisa2-n表示特高压交流输电线第二侧第1个到第m个电流增量，∫∫γ(δisa1,δisa2)为满足δisa1和δisa2边缘分布的联合概率密度函数的集合；d(δisa1,δisa2)为特高压交流输电线第一侧和第二侧的距离；inf表示期望距离的下确界。

9、进一步地，求解所述故障分量转化为wasserstein距离表示的状态向量w的具体方法包括：求∫∫γ(δisa1,δisa2)d(δisa1,δisa2)dδisa1dδisa2的最小值，所述最小值满足第一约束条件；所述第一约束条件为：其中，s1a(δisa1)和s2a(δisa2)分别表示特高压交流输电线第一侧和第二侧电流增量。

10、进一步地，求解所述故障分量转化为wasserstein距离表示的状态向量w的具体方法还包括：得到所述第一约束条件后，将所述γ(δisa1,δisa2)和d(δisa1,δisa2)抽象离散化描述，视为向量γ和d；

11、所述向量γ和d分别为：

12、将所述第一约束条件改写为矩阵形式aγ＝b；

13、所述第一约束条件为：

14、将所述wasserstein距离w(s1a,s2a)转化为minγ{<γ,d>∣aγ＝b,γ≥0}的线性规划问题。

15、进一步地，将所述wasserstein距离w(s1a,s2a)转化为minγ{<γ,d>∣aγ＝b,γ≥0}的线性规划问题后，将所述线性规划问题等价转化为线性规划中的最优传输问题，对wasserstein距离进行直接计算，计算得到线路两侧相电流故障分量的wasserstein距离；具体计算过程为：

16、所述目标函数转化为：

17、式中：dij＝|i-j|(i＝1,2,...,m；j＝1,2,...,n)；

18、约束条件转化为：

19、求解fij，得到wasserstein距离为：

20、进一步地，s300中，获取所述状态向量w的补集ws，所述补集ws＝1-w；将所述补集ws作为特高压交流输电线路纵联保护判据。

21、进一步地，s300中，将所述补集ws作为特高压交流输电线路纵联保护判据，对特高压交流输电线路进行纵差保护，具体方法包括：设定ws动作量指示两侧电流故障分量波形的相似程度以此来识别区内故障，并设定保护判据；所述保护判据为：ws＜wsset，wsset为保护动作门槛值；若ws值小于所设门槛值wsset，判定为区内故障；若ws值小于所设门槛值wsset，则判定为区外故障。

22、进一步地，所述保护动作门槛值为wsset＝wstheory/krel；其中krel为可靠系数，wstheory为保护动作理论值。

23、第二方面，本发明实施例公开了一种特高压交流输电线路纵差保护的系统，包括：数据采集模块，电流故障分量wasserstein距离计算模块、故障检测模块和保护动作模块；其中：

24、数据采集模块，用于采集特高压交流输电线路保护安装处的线路两侧电流值；

25、电流故障分量wasserstein距离计算模块，用于采用特征离散化的方式对所述电流值进行处理，提取线路两侧的电流故障分量，将所述故障分量转化为wasserstein距离表示的状态向量w；

26、故障检测模块和保护动作模块，用于获取所述状态向量w的补集ws，将所述补集ws作为特高压交流输电线路纵联保护判据，对特高压交流输电线路进行纵差保护。

27、第三方面，本发明实施例公开了一种电子设备，包括：

28、一个或多个处理器；

29、存储器，用于存储一个或多个程序；

30、当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现所述纵差保护的方法。

31、本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：

32、本发明公开的一种特高压交流输电线路纵差保护的方法，包括：采集特高压交流输电线路保护安装处的线路两侧电流值；采用特征离散化的方式对所述电流值进行处理，提取线路两侧的电流故障分量，将所述故障分量转化为wasserstein距离表示的状态向量w；获取所述状态向量w的补集ws，将所述补集ws作为特高压交流输电线路纵联保护判据，对特高压交流输电线路进行纵差保护。

33、本发明采用的wasserstein距离相较其他统计距离具有较强的鲁棒性，因而判据可耐一定程度的同步误差，且具有良好的抗噪性能。本发明判据只与波形的形状有关，不同大小的波形可以具有相同的ws序列。因此，保护整定值的选取具有普遍意义，与系统模型和参数无关。此外，所提算法对采样频率的要求不高，对于现有硬件平台的微机继电保护装置完全能够胜任。本发明自带良好的抗ct饱和能力，通过计及线路出口处最严重的区外金属性短路故障情形(最不利的误动场景)下ct饱和的影响，并利用可靠系数合理的选取门槛值加以验证。结合算法的平稳输出特点，进一步增强了区外故障时的动作安全性，在保证区内故障不会拒动的条件下，可以无需另外辅加ct饱和判别程序，保护发出跳闸信号的速度因此得以提升。

34、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。