一种母差保护刀闸位置异常判别方法及系统与流程

本发明属于电力系统保护与控制，尤其涉及一种母差保护刀闸位置异常判别方法及系统。

背景技术：

1、变电站是电网的枢纽，对于国民经济重要性极高。变电站母线作为汇集和分配电流的关键元件，220kv及以上变电站一般使用母线差动保护作为母线的主保护。母差保护基于基尔霍夫电流定律（kcl），其保护动作正确性高度依赖于经由电流互感器(currenttransformer，ct) 采集到的二次电流。

2、双母接线为220kv及以上变电站的常见主接线方式。各支路（线路、主变、母联）按照运行需要通过i母刀闸和ii母刀闸和i母或ii母导通。如下图。支路刀闸位置对于母线差动保护极为重要，一方面母线差动保护需要接入各支路的刀闸位置，通过该位置获悉该支路挂在i母还是ii母，这样才能进行正确的差流计算，并正确跳开挂在相应母线上的支路的断路器。

3、理论上讲，母线保护通过接入刀闸辅助接点反映该支路挂在i母上还是ii母上，是可以让母线保护装置感知到任何一个支路实际是挂在i母还是ii母，但现实中，由于刀闸辅助接点接触不好或不稳定，引起保护装置感知到刀闸位置丢失（支路实际挂在某条母线上，该支路的对应母线刀闸显示是分位）、双跨（支路实际挂在某条母线上，该支路对应的两把刀闸均显示是合位）、抖动（在无操作时，时而显示支路挂在i母，时而显示挂在ii母）、接反（两把辅助接点在保护屏接反，支路挂在i母，保护装置认为挂在ii母），这些问题都会影响母差动作的正确性。

4、以变电站的220kv侧为例，常见方法有以下种：

5、1）接点冗余法

6、同时接入刀闸的常开接点和常闭接点，利用常开接点和常闭接点始终互斥，确认刀闸状态。如经过常开接点和常闭接点的双重确认为该支路与i母相连，则认为该支路确实经该刀闸连接至i母。

7、接点冗余法是最常用的刀闸位置确定方法，能在很大程度上克服一副接点异常带来的误判，但是对于把两把刀闸的辅助接点接反的问题，无法识别。

8、2）位置电流双确认法

9、将刀闸的某副接点引入保护装置，同时引入该支路的支路电流作为辅助判据，如采用常开接点，该接点指示该支路与i母相连，同时该支路有电流，则认为该支路确实经该刀闸连接至i母。

10、位置电流双确认法也是比较流行的刀闸位置确定方法，采用异质化的信息源头，克服一副接点异常带来的误判，但是对于把两把刀闸的辅助接点接反，无法识别。

11、因此，亟需一种母差保护刀闸位置异常判别方法。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的不足，本发明提供一种母差保护刀闸位置异常判别方法及系统，判别大差及两小差差动电流是否满足刀闸位置异常特征，若满足则执行最小化差流判别，假设性调整各支路归属母线并重算小差差动电流，将满足平衡条件的支路列入初始候选集合；基于时变负荷确认对初始候选集合迭代筛选，当支路负荷电流变化量超预设比例时重复执行最小化差流判别生成新候选集合，并与上次候选集合取交集得最终候选集合；基于最终候选集合确定异常支路。可实现支路刀闸位置异常的可靠判别，提升母差保护动作正确性。

2、本发明采用如下的技术方案。

3、本发明提出一种母差保护刀闸位置异常判别方法，包括：

4、判别母差保护的大差差动电流、i母小差差动电流和ii母小差差动电流是否满足预设的刀闸位置异常特征；

5、若满足所述刀闸位置异常特征，则执行最小化差流判别，通过假设性调整各支路的计算归属母线并重新计算小差差动电流，将满足平衡条件的支路列入初始候选支路集合；

6、对所述初始候选支路集合进行迭代筛选，监测所述初始候选支路集合中支路的负荷电流变化，当变化量超过预设比例时重复执行所述最小化差流判别生成新的候选支路集合，并将所述新的候选支路集合与上一次的候选支路集合取交集，得到最终候选支路集合；

7、基于所述最终候选支路集合，确定刀闸位置异常支路。

8、进一步优选地，判别母差保护的大差差动电流、i母小差差动电流和ii母小差差动电流是否满足预设的刀闸位置异常特征，包括：

9、判断所述大差差动电流的幅值是否小于第一设定阈值，且所述i母小差差动电流与所述ii母小差差动电流的幅值是否相近且方向相反。

10、进一步优选地，执行最小化差流判别，通过假设性调整各支路的计算归属母线并重新计算小差差动电流，将满足平衡条件的支路列入初始候选支路集合，包括：

11、遍历除母联支路外的每一条运行支路，假设性调整该支路的计算归属母线，重新计算i母小差差动电流和ii母小差差动电流；

12、判断调整后的i母小差差动电流和ii母小差差动电流是否满足平衡条件，若满足则将该支路列入所述初始候选支路集合。

13、进一步优选地，基于时变负荷确认，对所述初始候选支路集合进行迭代筛选，包括：

14、监测所述初始候选支路集合中所有支路的负荷电流，当某条支路的负荷电流变化量大于初始负荷水平的预设比例时触发确认流程；

15、以最新的支路电流值重复执行所述最小化差流判别生成新的候选支路集合，将所述新的候选支路集合与所述初始候选支路集合取交集，得到所述最终候选支路集合。

16、进一步优选地，基于所述最终候选支路集合，确定刀闸位置异常支路，包括：

17、当所述最终候选支路集合中包含多条支路且所述多条支路为同塔多回线时，计算i母小差差动电流的三相不平衡度以及每条候选支路自身三相电流的不平衡度，并将每条候选支路的不平衡度与所述i母小差差动电流的三相不平衡度进行匹配，以确定刀闸位置异常支路。

18、进一步优选地，计算i母小差差动电流的三相不平衡度以及每条候选支路自身三相电流的不平衡度，并将每条候选支路的不平衡度与所述i母小差差动电流的三相不平衡度进行匹配，以确定刀闸位置异常支路，包括：

19、计算i母小差差动电流的三相不平衡度，包括计算i母小差差动电流三相幅值的最大值与经过最小值筛选及阈值限制后的最大电流特征值的相对差异特征量；

20、计算每条候选支路自身三相电流的不平衡度，计算方式与所述i母小差差动电流的三相不平衡度的计算方式相同；

21、计算每条候选支路的不平衡度与所述i母小差差动电流的三相不平衡度的绝对差值；

22、选取绝对差值最小的支路判定为刀闸位置异常支路。

23、进一步优选地，对判定的刀闸位置异常支路执行刀闸位置状态修正，将所述支路的刀闸位置状态修正为与判定结果一致的状态；

24、使用修正后的刀闸位置重新计算大差及小差差动电流；

25、验证修正后的差流是否满足正常运行条件，若满足则修正成功，若不满足则发出告警并闭锁自动修正功能。

26、本发明还提出一种母差保护刀闸位置异常判别系统，包括差流异常特征判别模块、最小化差流判别模块、时变负荷确认模块和异常支路确定模块：

27、差流异常特征判别模块，用于判别母差保护的大差差动电流、i母小差差动电流和ii母小差差动电流是否满足预设的刀闸位置异常特征；

28、最小化差流判别模块，用于若满足所述刀闸位置异常特征，则执行最小化差流判别，通过假设性调整各支路的计算归属母线并重新计算小差差动电流，将满足平衡条件的支路列入初始候选支路集合；

29、时变负荷确认模块，用于基于时变负荷确认，对所述初始候选支路集合进行迭代筛选，监测所述初始候选支路集合中支路的负荷电流变化，当变化量超过预设比例时重复执行所述最小化差流判别生成新的候选支路集合，并将所述新的候选支路集合与上一次的候选支路集合取交集，得到最终候选支路集合；

30、异常支路确定模块，用于基于所述最终候选支路集合，确定刀闸位置异常支路。

31、本发明还提出一种终端，包括处理器及存储介质：

32、所述存储介质用于存储指令；

33、所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行上述方法的步骤。

34、本发明还提出计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。

35、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

36、1、本发明有效解决了现有方法无法识别的“刀闸辅助接点接反”难题。 传统刀闸位置判别方法（如接点冗余法、位置电流双确认法）能克服接点自身故障，但无法识别“两副接点整体接反”这一特定的接线错误，存在保护误动或拒动的风险。本发明创造性地利用母线差动保护自身的差流异常特征（大差正常、两小差异常反向）作为诊断入口，通过构建“最小化差流判别”与“时变负荷确认”相结合的方法，实现了对该类隐蔽性接线错误的可靠检测与自动定位，从根源上防范了由此导致的保护误判。

37、2、本发明提出了针对“同塔多回线”特殊场景的完备判别方案，显著提升了方法的适应性与可靠性。 针对同塔多回线因电流幅值接近、变化同步而导致的常规判别方法失效问题，本发明进一步引入了“不平衡度匹配判别法”。该方法通过挖掘并比较异常小差电流与候选支路自身电流的三相不平衡度这一线路固有“指纹”特征，有效区分了电气上紧密耦合的线路，解决了在此类特殊接线方式下刀闸位置异常判别的模糊性问题，确保了判别结果的唯一性和准确性，扩大了本方法的适用范围。

38、3、本发明并非单一判据的简单应用，而是将差流特征分析、假设-验证逻辑、时变负荷跟踪以及特殊拓扑适配等多种手段有机结合，形成了一套自适应、强鲁棒性的自动诊断流程。该流程能够在不停电、不增加外部硬件的前提下，仅利用保护装置已有的电流与信号信息，完成对刀闸位置接反异常的在线判别与智能校正，从而显著提升了母线差动保护动作的正确性和整个变电站二次系统的运行可靠性。