[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于S變換的輸電線(xiàn)路故障快速選相方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410734787.4
• 申請(qǐng)日: 2014-12-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104391229A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄒貴彬;劉棟;孟庭如;高厚磊
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01R31/08
• 分類(lèi)號(hào): G01R31/08;G01R31/02
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于S變換的輸電線(xiàn)路故障快速選相方法。

背景技術(shù)

隨著電能西電東送、南北互供戰(zhàn)略格局的逐步推進(jìn)，未來(lái)10年我國(guó)將建設(shè)大量的超(特)高壓輸電線(xiàn)路，進(jìn)而形成以超(特)高壓線(xiàn)路為骨干網(wǎng)架的堅(jiān)強(qiáng)電力傳輸網(wǎng)。超(特)高壓線(xiàn)路在電網(wǎng)中的重要地位，要求繼電保護(hù)裝置具有更快的故障切除速度、更高的可靠性和靈敏性，利用故障行波或暫態(tài)量的保護(hù)原理成為實(shí)現(xiàn)超高速保護(hù)的有效途徑。隨著超高速行波保護(hù)和暫態(tài)量保護(hù)的發(fā)展，線(xiàn)路保護(hù)對(duì)選相的快速性、可靠性提出了更高的要求。傳統(tǒng)故障選相主要是基于工頻量，利用對(duì)稱(chēng)分量、模故障分量特征或相電流差工頻變化量實(shí)現(xiàn)選相，其精度易受過(guò)渡電阻影響并且需要半個(gè)工頻周期的采樣數(shù)據(jù)，選相所需時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，不能滿(mǎn)足超高速保護(hù)的快速跳閘要求。因此，故障快速選相已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)超高速保護(hù)的重要課題。

故障產(chǎn)生的暫態(tài)分量包含大量故障信息，利用故障行波或暫態(tài)量的選相方法可以在較短的數(shù)據(jù)窗內(nèi)實(shí)現(xiàn)故障相判別，保證了選相方法的快速性。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)基于故障行波或暫態(tài)量的選相方法進(jìn)行了一系列的研究，并取得了一些有益的成果。

《基于小波理論的超高壓輸電線(xiàn)路故障定位與選相方法》利用小波分析工具提取零模以及兩個(gè)線(xiàn)模電流行波的小波變換模極大值，進(jìn)而根據(jù)模電流行波的極大值之間的關(guān)系實(shí)現(xiàn)故障選相，該方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但用于選相的特征頻帶受系統(tǒng)參數(shù)、故障類(lèi)型等因素影響較大，如果頻帶選取不當(dāng)可能造成選相失敗。

《基于暫態(tài)電流小波熵權(quán)的輸電線(xiàn)路故障選相方法》基于高壓輸電線(xiàn)路故障暫態(tài)電流,定義了小波熵權(quán)系數(shù),提出了一種利用高頻暫態(tài)電流的小波熵權(quán)的選相方法。該方法不受故障電阻，故障位置等因素影響，具有較高的精度和可靠性，但在電壓過(guò)零時(shí)刻發(fā)生故障可能造成誤判并且選相時(shí)間較長(zhǎng)。

《A?new?approach?to?phase?selection?using?fault?generated?high?frequency?noise?and?neural?networks》對(duì)三相電壓的6個(gè)高頻分量進(jìn)行能量比較來(lái)判別故障相。該方法不受過(guò)渡電阻等因素影響，選相較為精確，但神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)需要經(jīng)過(guò)預(yù)先訓(xùn)練，復(fù)雜并且計(jì)算量大，實(shí)用性不強(qiáng)。

《Wavelet?fuzzy?combined?approach?for?fault?classification?of?a?series-compensated?transmission?line》將三相電流在2個(gè)高頻段和1個(gè)低頻段的小波變換模極大值經(jīng)由模糊專(zhuān)家系統(tǒng)來(lái)識(shí)別故障相，選相結(jié)果較為精確。然而求低頻段最大值所需時(shí)間窗較長(zhǎng)(半個(gè)周波)，遠(yuǎn)距離的兩相接地可能會(huì)被誤判成單相接地。

《新型繼電保護(hù)和故障測(cè)距的原理與技術(shù)》中的行波選相元件根據(jù)零模和線(xiàn)模電流行波的幅值及其之間關(guān)系來(lái)實(shí)現(xiàn)故障選相，該方法能正確識(shí)別相間短路故障和三相故障。然而，由于忽略非故障相上的耦合電流，當(dāng)線(xiàn)路遠(yuǎn)端發(fā)生單相或兩相接地故障時(shí)使用零模量與線(xiàn)模量間的大小關(guān)系進(jìn)行選相可能會(huì)出現(xiàn)誤判。

《利用電流行波進(jìn)行超高壓輸電線(xiàn)路故障類(lèi)型識(shí)別的研究》基于不同類(lèi)型故障時(shí)(相、模)電流行波幅值和極性的各種特征識(shí)別故障類(lèi)型，該方法不受CT飽和與系統(tǒng)振蕩影響，但其可靠性依賴(lài)于對(duì)波頭的準(zhǔn)確識(shí)別，而波頭的形狀和極性與線(xiàn)路兩端的波阻抗的變化情況(即母線(xiàn)結(jié)構(gòu))有關(guān)，幅值又與故障發(fā)生時(shí)刻密切相關(guān)，因此選相的可靠性較差。

《基于暫態(tài)量的超高壓輸電線(xiàn)路故障選相》根據(jù)實(shí)際線(xiàn)路中三相導(dǎo)線(xiàn)的結(jié)構(gòu)與耦合強(qiáng)度，提出以三相故障暫態(tài)量的大小及其相對(duì)關(guān)系來(lái)判別故障相的故障選相方法，該方法動(dòng)作快速可靠，基本不受故障類(lèi)型、故障過(guò)渡電阻等的影響，但在某相電壓過(guò)零時(shí)發(fā)生的三相短路有可能會(huì)誤判成兩相相間短路。

由此可見(jiàn)，現(xiàn)有的基于故障行波或暫態(tài)量的選相方法中并沒(méi)有完全可靠性高、選相速度快并且靈敏度高的選相方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決上述問(wèn)題，提出了一種基于S變換的輸電線(xiàn)路故障快速選相方法，本方法利用S變換提取各模分量在特定時(shí)間下的單一頻率模相量，根據(jù)各模相量之間的關(guān)系確定故障類(lèi)型；對(duì)于兩相接地故障，則利用相電流積分區(qū)別故障相與非故障相，具有靈敏度高，動(dòng)作速度快，識(shí)別準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于S變換的輸電線(xiàn)路故障快速選相方法，包括以下步驟：

(1)實(shí)時(shí)采集線(xiàn)路側(cè)保護(hù)元件處的電流；

(2)將采集的電流濾除工頻分量后，對(duì)故障分量電流進(jìn)行相模變換，提取故障分量電流的零模與線(xiàn)模故障分量；