[發明專利]一種交流輸電線路故障檢測方法及系統

在審

• 申請號: 202111340510.X
• 申請日: 2021-11-12
• 公開（公告）號: CN114034981A
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 束洪春;姬夢曉;唐玉濤;韓一鳴;劉力滔;吳玉容;陽仁國;張宇;鮑成名;歐茜;楊光成;薄志謙
• 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: 昆明明潤知識產權代理事務所(普通合伙) 53215
• 代理人: 王鵬飛

本發明涉及一種交流輸電線路故障檢測方法及系統，屬于電力系統繼電保護技術領域。本發明采集實測電氣量暫態信號，進而獲取暫態量信息；基于所述采集電流暫態信息進行一種相模變換提取線模分量，再將所述線模分量進行派克變換投影到直軸d和交軸q軸上。然后基于差分電流變化梯度運算構造故障表征增量，對故障表征增量的一定次方分別在一定時窗內乘以故障特征因子進行積分得突變能量，基于所述故障表征增量和突變能量來構造門檻值，用作保護啟動元件的啟動，基于突變能量用于交流輸電線路故障檢測。本發明適用于各種電壓等級的各種故障類型，其魯棒性高、可靠性和靈敏度都比較高。

技術領域

本發明涉及一種交流輸電線路故障檢測方法及系統，屬于電力系統繼電保護技術領域。

背景技術

交流輸電可以方便的通過變壓器升壓和降壓，配送電方便，在發電、輸送通過變壓器改變電壓在輸電端升高電壓減小輸電消耗，在配電、用電過程中通過變壓器降壓至合適電壓，配電方便。配電電器主要設備是斷路器，隔離開關滅弧是一個大問題。而交流輸電每個周波有兩次過零，對于開關設備來說，過零時，電弧會自動熄滅，這會提高開關設備的穩定。在負荷側，負荷大多是交流電動機，交流電應用方便，相對于直流電機，雖然直流電機調速方便，但通過變頻器，交流電動機的調速也很方便，交流輸在應用端應被用戶普遍接受。

交流輸電相比于直流輸電來說，一是交流電的電壓變換通過變壓器實現且效率很高，而直流需要通過硅整流器件，容量較大時會消耗大量的無功功率。二是在發電方面，交流輸電有著巨大優勢，在火電，核電，水電都是交流電機，從源頭上就是交流電多。三是交流電電壓電流有過零點，對開關設備的滅弧是有利的，而直流正常是沒有過零點，開斷困難。

隨著新能源大規模接入電網和特高壓、遠距離輸電線路的建成，新型電網提出了新的挑戰與機遇，而啟動元件是超高速保護和測距中必不可少的重要組成元件，就要求故障檢測更可靠、更靈敏；而現有的微機保護突變量啟動元件在弱故障模式(超長輸電線路遠端故障、高阻接地故障等)無法準確感知到，導致無法檢測到信號的奇異性，進而導致故障檢測元件無法正常啟動，故需一種可靠性更高、靈敏度更高、抗干擾能力更好的暫態量保護啟動元件來滿足繼電保護對故障檢測的要求，本文就提出了一種交流輸電線路故障檢測方法及系統。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種交流輸電線路故障檢測方法及系統，用以解決在交流輸電線路弱故障模式狀態下，量測端獲得的故障行波較為平緩，致使提取故障行波波頭的時間及波到時刻的標定并不理想的問題。

本發明的技術方案是：一種交流輸電線路故障檢測方法，具體步驟為：

Step1：采用電流互感器采集雙端實測電流量信息，通過計算進而獲取雙端故障檢測電氣量信息，即實測電流暫態量信息；

Step2：基于所述電氣信息的任意個采集終端的多個時域內的多個電流信息進行電磁解耦，將三相交流電氣信息變換到靜止的α和β坐標系中，具體如式(1)所示：

式(1)中，i_a、i_b、i_c分別為采集的A相電流、B相電流和C相電流，i_α、i_β為變換后的電流量。

Step3：再基于此種相模變換變換到靜止的α和β坐標系中的線模分量變換到旋轉的d、q坐標上，如式(2)所示：

式(2)中，i_d、i_q分別為直軸電流和交軸電流。

Step4：弱故障模式下，量測端獲得的行波波頭變化較為緩慢，較難捕捉，故采用差分梯度方法構造Δc_dif(k)，基于所述旋轉的d、q坐標構造表征故障增量c_dif(k)，如式(3)和(4)所示，通過利用展寬時間判斷來提高可靠性，且靈敏度極高。