[發明專利]電力系統短路全電流各分量分解方法

無效

• 申請號: 200910199643.2
• 申請日: 2009-11-30
• 公開（公告）號: CN101726690A
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發明（設計）人: 曹煒;丁北平;張文青;段開元;肖飛;劉蓓;楊秀;靳希
• 申請（專利權）人: 上海電力學院
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

技術領域

本發明涉及故障錄波系統事故分析領域，特別涉及一種電力系統短路全 電流各分量的分解方法。

背景技術

電力系統故障錄波系統是電力系統發生故障及振蕩時能自動記錄數據的 一種系統，為電力系統的故障分析及各種保護動作行為的分析和評價提供數 據來源與依據。故障錄波后事故分析模塊是故障錄波系統的一個重要模塊， 包括數據采集、數據處理、故障分析等，它主要用來分析故障發生時間、故 障類型等；目前電力系統故障錄波系統中的數據處理部分采用的算法主要的 是快速傅立葉分析；傅里葉分析算法對處理時域周期信號有比較高的精確 度，而對于電力系統發生短路故障或其他大擾動后的暫態過程時的暫態故障 信號，由于其周期性遭到了嚴重破壞，加上傅里葉分析算法本身的柵欄效應 和泄漏現象，使得精確性大大降低。本文從電力系統故障時短路電流信號的 物理規律出發，為電力系統故障錄波系統中故障錄波事故分析模塊提出了一 種新數據處理算法---基于包絡線的時域波形分解法；實例分析證明該方法 可以將由不同頻率成分疊加在一起的短路電流信號在時域中進行精確分解， 從而為電力系統故障錄波后事故分析提供一種有效的信號分析方法。

發明內容

本發明是針對現有電力系統故障錄波系統事故分析模塊在出現短路和大 的干擾時精度差的問題，提出了一種電力系統短路全電流各分量分解方法， 該方法能準確地從短路電流中分解出周期分量和衰減直流分量，可為新型電 力系統故障錄波裝置的設計提供一種新的信號分析、處理方法。

本發明的技術方案為：一種電力系統短路全電流各分量分解方法，它將 故障錄波器采集到的數據進行數據處理便于后期進行故障分析，所述數據處 理采用基于包絡線的時域波形分解法，方法包括以下具體步驟：

1)對短路電流波形數據在每個周波中利用冒泡法排序找出最大及最小點， 作出短路電流曲線的上、下兩根包絡線；

2)利用三次樣條差值的方法，在上包絡線上求取波谷時刻對應的值，在下 包絡線上求取波峰時刻對應的值；

3)判斷短路電流波形起始變化是朝上還是朝下，如圖4所示，如果波形向 上，取偶數點為上包絡線，奇數點為下包絡線；如果波形向下，則取奇數點 為上包絡線，偶數點為下包絡線；

4)垂直等分取均值先求取直流分量；

5)由短路全電流減去直流分量得到短路周期分量。

本發明的有益效果在于：本發明電力系統短路全電流各分量分解方法， 比傳統的基于傅里葉分析算法的故障錄波系統對于故障狀態下的暫態信號處 理具有更好的精確性。

附圖說明

圖1為本發明電力系統完整的短路電流波形圖；

圖2為傳統故障錄波事故分析原理圖；

圖3為本發明電力系統短路全電流各分量分解方法中故障錄波事故分析原理 圖；

圖4為本發明電力系統短路全電流各分量分解方法中各相短路電流波形示意 圖；

圖5為本發明電力系統短路全電流各分量分解方法中時域分解法程序流程 圖。

具體實施方式

電力系統發生短路時，其短路全電流由周期分量和非周期分量疊加而 成。其中非周期分量由衰減的直流分量和衰減的倍頻分量構成，周期分量即 基頻分量包括穩態基頻分量和暫態、次暫態基頻分量，后兩者是衰減的。一 般非周期分量中的倍頻分量非常小，主要是由發電機磁路的雙軸效應引起 的；完整的短路電流波形如圖1所示。

傳統故障錄波事故分析模塊一般包括數據采集、數據處理、基波分量提 取、故障分析幾部分；其原理如圖2所示，其中Xi是輸入量可以是電流電 壓等信號，輸入量通過數據處理傅里葉分析提取出來的，X1即是基波分量， 對X1取模后進行事故分析。

由圖1可知傳統故障錄波里面的數據處理部分所用的算法一般為傅里葉 分析法，快速傅里葉分析算法的原理如下：

假設無噪聲的輸入信號是頻率為ω的正弦波電壓：

ω₀＝2πf₀，f₀＝50Hz

其中為初相位；Ψ為電壓相角變化量；A為幅值。

u(t)可用矢量的虛部表示：