[發明專利]一種低壓短路故障快速檢測與短路電流峰值預測方法

在審

• 申請號: 201910409030.0
• 申請日: 2019-05-16
• 公開（公告）號: CN110095680A
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發明（設計）人: 繆希仁;鄢齊晨;江灝;陳靜
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G01R31/02
• 分類號: G01R31/02;G01R31/08;G01R19/25
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 陳明鑫;蔡學俊

本發明涉及一種低壓短路故障快速檢測與短路電流峰值預測方法。對電壓、電流信號進行固定采樣頻率的A/D采樣并對所得信號進行軟件算法濾波；然后，對濾波后的電流信號進行短路故障快速檢測；若檢測到短路故障，則進入短路電流峰值預測程序，通過趨勢外推預測法進行短路電流預測，將最終結果與所在線路開關設備的開斷能力進行比較，判斷開關設備是否執行分閘動作。若沒有檢測到短路故障則直接進入下一循環。本發明在短路故障發生后0.3ms內實現短路故障的快速檢測，并在檢測到短路故障后0.1ms內實現短路電流的峰值預測，通過本發明，可在切除短路故障時，為開關設備提供可靠的分閘依據，避免因短路電流超過開關設備開斷能力而引起的事故。

技術領域

本發明屬于電氣線路故障檢測與限制領域，特別是涉及短路故障的快速檢測與短路電流峰值預測的一種低壓短路故障快速檢測與短路電流峰值預測方法。

背景技術

隨著我國生產能力與生活水平的提高，社會對電力的需求迅速增長，大容量機組不斷投入運行，而作為最接近負荷、規模最大、線路最長的的配電系統，其結構日趨復雜，系統容量也不斷增長。此時，短路作為配電系統中最常見的故障類型之一，其短路容量及短路電流峰值水平也大幅度提升，對開關設備提出了更高的要求，然而無限度地提高開關設備的開斷能力是很不經濟，甚至是不可能的。所以，如果能在短路故障發生后的極短時間內，快速地檢測到短路故障，將能有效地限制住短路電流的發展趨勢，從而實現在短路容量增加的情況下，無需大幅度提高開關設備的開斷能力，便能實現短路故障的切除，將具備良好的經濟價值。

近年來，在短路故障快速辨識上，國內外學者先后提出了不同的方法。最早應用于低壓配電系統短路故障檢測的是電流瞬時值或真有效值法，但受到線路阻抗、短路初始狀態的影響，短路電流須經一段時間才能達到預設閾值，導致該方法的檢測時間較長。電流變化率法在理論上克服了電流瞬時值法檢測速度慢的缺點，但在配電系統這種結構復雜、線路長、負載眾多的場合，難以剔除線路和設備噪聲的干擾，導致該方法的可靠性無法得到保證。基于小波包細節分解的短路故障檢測方法，解決了小波變換對個別故障初相角區間無法有效識別的問題，同時也提升了對噪聲的抵抗性。但是面對復雜的工作情況，例如區別負載啟動與短路故障狀態電流信號，由于其相似度高，僅依靠單一的電流判據可能會存在誤判情況，若能加入電壓判據，其可靠性將進一步提高。

短路故障發生之后，從開關設備收到分閘指令到執行完分閘動作，根據開關設備的不同，這段時間可能從十幾毫秒到上百毫秒。分閘速度越快，時間越短，但開關設備造價越高。經過這段時間，短路電流已經發展到接近峰值的水平，也可能經歷了幾個峰值，若此時短路電流超過開關設備的極限開斷能力，開關設備繼續執行分閘指令將會發生燃弧現象，更嚴重的情況是造成開關設備的反復彈跳，以至于燒壞設備，導致經濟損失和人員傷亡。因此，在判斷開關設備是否分閘時，能越早知道短路電流峰值，就能夠越好地對設備進行控制，有益于延長設備使用壽命。

本發明通過對低壓配電系統的某一層級相電壓、線電壓以及相電流、線電流進行綜合分析，實現對短路故障快速、可靠地檢測，當判斷確有短路故障發生時，進入短路電流峰值預測程序，通過趨勢外推預測法進行短路電流峰值預測，將結果與所在線路開關設備的開斷能力進行比較，判斷其是否執行分閘動作。本發明克服了常規短路判據的判定時間過長，且能對已辨識出故障進行故障類型判斷。同時，該方法受噪聲影響小，可靠性高，為開關設備是否執行分閘操作提供事實依據。

發明內容

本發明的目的在于針對配電系統短路檢測速度慢、可靠性差、無分閘依據的缺點，提供一種低壓短路故障快速檢測與短路電流峰值預測方法，通過該方法可以有效、可靠地實現短路故障的快速檢測，以及短路電流峰值的預測，大幅度改善短路保護的速動性、可靠性，提高系統保護性能，為保護開關設備提高分閘依據，起到保護設備、延長設備使用壽命的作用。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：一種低壓短路故障快速檢測與短路電流峰值預測方法，包括如下步驟，