[發明專利]一種基于含工頻頻帶故障電流突變方向的母線保護方法

有效

• 申請號: 201410015715.4
• 申請日: 2014-01-14
• 公開（公告）號: CN103760461B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 束洪春;曹璞璘;高利;郭小兵
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種基于含工頻頻帶故障電流突變方向的母線保護方法，屬于電力系統繼電保護技術領域。?

背景技術

母線保護主要是利用基爾霍夫電流定理對母線是否發生故障進行判別，當與母線相連的各條線路上電流之和為0時，母線未發生故障，反之，則為母線故障。當線路上流過較大電流時，測量電流的電流互感器（CT）會發生飽和，導致測量到的電流波形與實際電流波形不同，造成母線保護計算得到的各條線路上電流之和不為0。為避開電流互感器飽和對母線保護的影響，可以采用飽和前的電流數據進行母線故障與否的判別，但是飽和在故障發生后10ms內就可能出現，而以工頻量為基礎的母線保護所需時窗較長，難以避免飽和的影響。?

母線保護原理包含電流相位比較式保護、工頻電流相量差動保護、行波母線保護等方法。電流相位比較式母線保護通過比較母線各支路的電流極性判斷故障是否發生于母線，不受CT飽和的影響，原理的實現比較簡單，但是在母線故障時發生工頻電流流出故障母線情況會造成母線保護的拒動。工頻電流相量差動保護通過比較各出線工頻電流相量變化進行區內和區外故障判別，其缺點在于保護動作速度較慢，區外故障CT飽和情況下容易誤判出口。行波母線保護利用各條線路上所測故障行波的極性或幅值的是否相同對母線故障和線路故障進行區分，當電壓過零點發生故障時，難以檢測到暫態行波波頭，行波母線保護易失效。?

發明內容

本發明要解決的技術問題是提出一種基于含工頻頻帶故障電流突變方向直線擬合的母線保護方法。利用故障后短時窗數據與判斷工頻量所在頻帶的極性，克服現有母線保護會受到CT飽和、電流工頻量流出故障母線、需檢測行波波頭等問題的影響。?

本發明的技術方案是：一種基于含工頻頻帶故障電流突變方向的母線保護方法，當母線或線路發生故障后，提取故障后短時窗內的母線上各條線路的三相電流數據，通過三相電流數據計算得到含故障相的線模電流；對線模電流進行db4小波變換，取工頻量所在頻帶進行直線擬合，根據各條線路擬合所得直線的斜率極性是否相同，判斷是母線故障還是線路故障。?

所述方法具體步驟為：?

（1）當母線或線路發生故障后，測量單元讀取2τ_min時窗內的電流數據，τ_min為行波在與母線相連的最短出線上傳播過全長的時間；

（2）采用凱倫貝爾相模變換后取含故障相的線模電流進行db4小波變換；

（3）取經過db4小波變換后工頻量所在頻帶的數據進行直線擬合，以擬合所得直線斜率的極性表示故障電流的突變方向；

（4）基于故障電流突變方向的母線保護判別式G_M為：

式中，當擬合直線斜率為正時，P_i=1，=0；當擬合直線斜率為負時，P_i=0，=1；i為與母線相連的第i條出線；

（5）根據各條線路擬合所得直線的斜率極性是否相同進行判斷：

?????若G_M=1，則判定為母線故障；

?????若GM=0時，則判定為線路故障。

本發明的原理是：?

一、求取工頻量所在頻帶

在故障發生后電流互感器測量單元讀取2τ_min時窗內的三相電流數據，采樣率為20kHz，τ_min為行波在與母線相連的最短出線上傳播過全長的時間。

對電流數據采用凱倫貝爾相模變換得到含故障相的線模分量。凱倫貝爾相模變換公式為：?

式中i₀、i_α、i_β為凱倫貝爾相模變換后的線模分量，i_a、i_b、i_c為a、b、c三相的電流數據。

利用db4小波對線模電流進行小波變換，分解到7個頻帶中。db4小波變換公式為：?

式中：*代表復共軛；m,nZ，為尺度和時間平移參數；是給定的基函數。

其中，d1頻率范圍為5kHz~10kHz；d2頻率范圍為2.5kHz~5kHz；依次類推，d6的頻率范圍為78.125Hz~156.25Hz；d7的頻率范圍為0~78.125Hz，它為工頻量所在的頻帶。?

二、利用直線擬合的斜率表示故障電流工頻頻帶的突變方向?

構造直線方程y=at+b，取經過db4小波變換后工頻量所在頻帶的數據進行直線擬合，并利用直線斜率a的正負來表征故障電流在含工頻量頻帶的突變方向。