[發明專利]一種基于瞬時幅值變化的配電網故障數據自同步方法

有效

• 申請號: 201410663374.1
• 申請日: 2014-11-19
• 公開（公告）號: CN104391224B
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發明（設計）人: 牛進蒼;高厚磊;李紅梅;趙寶光;李尚振;亓占華;朱孟軒;王曉軍;裴秀高;許丹
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網山東省電力公司萊蕪供電公司
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司37221
• 代理人: 張勇

技術領域

本發明屬于電力系統自動化領域，尤其涉及一種基于瞬時幅值變化的配電網故障數據自同步方法。

背景技術

重要負荷對供電可靠性要求的提高，促進了閉環網絡在配電網中的應用。另一方面有源配電網的發展特別是分布式電源的大量接入，改變了傳統配電網單輻射型的網絡結構特點，網絡上的潮流與故障電流可能出現功率的雙向流動，且方向具有不確定性，使得傳統三段式電流保護出現誤動或拒動的現象。縱聯電流差動保護能夠可以有效利用故障區段內的信息，是最有效的保護方法。

上述問題的出現促進了縱聯電流差動保護在配電網中的應用。縱聯電流差動保護在配電網中應用面臨的首要問題即是故障數據的同步。與輸電網不同，配電網配置較低，普遍采用網絡對時，該對時精度不能夠滿足保護的要求。另一方面配電網結構復雜，分支較多，要在分段開關、分界開關等開關處配置精準的對時裝置，投資較大，也不符合實際。這一度是限制縱聯電流差動保護在配電網中推廣應用的主要原因，因此如何實現故障數據自同步是縱聯電流差動保護在配電網中的應用亟待解決的問題。

為降低建設成本，結合中壓配電網自身線路短、分布電容小、對保護速動性要求低等特點，一些學者提出了故障數據自同步，即利用故障后故障電流突變的特點進行故障數據自同步，該算法能夠實現的前提即是忽略電磁波在配電線路上的傳播時間以及分布電容的影響，認為故障后保護區段兩端保護裝置可同時感受到電流幅值的突變，并認為保護裝置檢測到的首個電流突變點對應的時刻為故障起始時刻，進而實現故障數據自同步。

現有的故障數據自同步算法主要有相電流突變量自同步算法，但該算法在電流過零點附近故障時，啟動慢、故障時刻檢測誤差大、自同步效果差。

發明內容

本發明為了解決上述問題，提出了一種基于瞬時幅值變化的配電網故障數據自同步方法，該方法利用三相電流同一時刻的瞬時采樣值實現故障電流瞬時幅值的計算，依據故障后電流瞬時幅值突變的特點進行故障數據自同步，有效克服了現有故障自同步技術在電流過零點附近故障時，啟動慢、故障時刻檢測誤差大、自同步效果差的問題。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于瞬時幅值變化的配電網故障數據自同步方法，包括以下步驟：

(1)實時采集電流互感器的電流采樣數據，提取同一時刻ABC三相電流的采樣數據；

(2)利用故障電流瞬時幅值算法實時計算電流瞬時幅值；

(3)根據電流瞬間幅值突變量與門檻值的大小判斷是否存在故障，如果不存在故障，則返回步驟(1)，否則，進入步驟(4)；

(4)進行故障處理，以第一個超過突變門檻值的點為故障時刻，進行特征量計算，實現故障數據自同步。

所述步驟(2)中，故障電流瞬時幅值的計算利用三相電流同一時刻的三個或兩個瞬時采樣值進行瞬時幅值的計算，為降低誤差，要求智能終端的采樣頻率≥3200Hz。

所述步驟(2)中，故障時刻的檢測利用故障后故障電流瞬時幅值突變的特點進行故障檢測，是通過故障前后兩個周波電流瞬時幅值的突變量ΔI_m的大小是否超過一定的門檻I_set判斷是否存在故障。

所述步驟(2)的計算方法為：通過一個正弦信號上的三個采樣點，唯一確定一個正弦信號，即唯一確定該正弦信號的幅值、頻率和相位，當該正弦信號上的三個采樣點互差120度時，即認為三相正弦信號同一時刻的三個采樣點，確定唯一的三相正弦信號后，計算故障電流的瞬時幅值。

所述步驟(2)中，對于電力系統繼電保護，認為頻率已知，因此利用兩點采樣值直接確定正弦信號的幅值和相位。

所述步驟(2)中，故障電流瞬時幅值的突變量ΔI_m的計算需要考慮系統振蕩以及頻率不穩定因素的影響，則ΔI_m利用故障前兩個周波突變量之差進行計算，

ΔI_m＝||i_m(k)-i_m(k-N)|-|i_m(k-N)-i_m(k-2N)||，

其中N為每周波采樣點數，i_m(k)為當前采樣點，i_m(k-N)為前一個周波采樣點，i_m(k-2N)為前兩個周波采樣點；門檻值I_set的值同時考慮靈敏度與保護的誤動率以及配電網負荷電流變化規律。

所述門檻值I_set二次側電流取0.5A。