一种全相异步振荡判别方法及装置与流程

本发明涉及一种全相异步振荡判别方法及装置，属于电力系统继电保护技术领域。

背景技术：

失步解列策略装置作为电力系统安全防护的第三道防线，作用尤为重要。对于电力系统允许的非全相运行的方式，失步解列策略装置也不能动作。若出现误动或者拒动的情况，将给电力系统的电网带来致命的灾难，造成电网大面积瘫痪。

因此，在失步解列策略装置中，快速且准确地识别出是否全相异步振荡，为失步解列策略装置动作提供可靠依据，以防止失步解列策略装置误动或拒动，成为电力系统维护中的重要问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种全相异步振荡判别方法及装置，用于解决失步解列策略装置中全相异步振荡判别不准确导致失步解列策略装置动作可靠性较差的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种全相异步振荡判别方法，包括以下步骤：

步骤1，判断是否满足全相异步振荡判别的启动条件；

步骤2，若满足启动条件，判断失步解列元件的当前三相相电流的负序电流i2与每个振荡周期中的三相相电流最大有效峰值ihmax是否满足设定条件，其表达式为：

i2≤keihmax

其中，ke表示每振荡周期中最大相电流门槛系数；

步骤3：若满足设定条件，则判别为全相异步振荡；否则判别为非全相异步振荡。

进一步的，ke∈(0.08,0.15)。

进一步的，判断是否满足全相异步振荡判别的启动条件的方法包括：

步骤1-1，获取失步解列元件的三相相电流ia、ib和ic以及三相相电压ua、ub和uc的采样值；

步骤1-2，计算失步解列元件的当前三相相电流的有效值iatmp、ibtmp和ictmp，当前三相相电流有效值的最大值imax，当前三相有功功率之和ptmp，t秒前三相有功功率之和p-t，三相记忆有功功率之和p0，当前振荡周期中的滑极次数类型为x的振荡滑极次数nx以及前n个振荡周期中的滑极次数类型为x的振荡滑极次数n^-nx，x∈[0,1,2]；

步骤1-3，对下面的条件进行判断，所述条件为：

条件1：imax、nx、n^-nx和p-t不小于各自对应的阈值；

条件2：当前三相有功功率之和ptmp与t秒前三相有功功率之和p-t的差值的绝对值大于设定值；

条件3：当前振荡周期中的滑极次数类型为x的振荡滑极次数nx与前n个振荡周期中的滑极次数类型为x的振荡滑极次数n^-nx的差值大于设定值；

条件4：当前三相有功功率之和ptmp与三相记忆有功功率之和p0之间的乘积小于设定值；

若上面的条件全部满足，则判定为满足全相异步振荡判别的启动条件。

进一步的，取t＝5、n＝1，所述条件1的判别公式为：

其中，kmax∈(0.4,0.6)表示振荡电流门槛系数，in为失步解列元件对应ct的电流额定值，iatmp、ibtmp和ictmp分别表示失步解列元件的当前三相相电流的有效值，imax表示失步解列元件的当前三相相电流有效值的最大值，p-t为元件t秒前三相有功功率之和，pset∈(0,1000)为失步解列元件t秒前三相有功功率之和的设定门槛，nx为当前振荡周期中的滑极次数类型为x的振荡滑极次数，n^-nx为前n个振荡周期中的滑极次数类型为x的振荡滑极次数；

所述条件2的判别公式为：

|ptmp-p-t|＞δpset

其中，ptmp为失步解列元件的当前三相有功功率之和，p-t为失步解列元件的t秒前三相有功功率之和，δpset∈(0,1000)为失步解列元件的功率突变设定门槛；

所述条件3的判别公式为：

nx≥n^-nx＞1

其中，x∈[0,1,2]表示每振荡周期滑极次数类型，x为0、1、2时分别表示：振荡中心滑极次数、正向滑极次数和反向滑极次数，nx为失步解列元件的当前振荡周期中的滑极次数类型为x的振荡滑极次数，n^-nx为失步解列元件的前n个振荡周期中的滑极次数类型为x的振荡滑极次数；

所述条件4的判别公式为：

ptmp*p0＜0

其中，ptmp为失步解列元件的当前三相有功功率之和，p0为失步解列元件的三相记忆有功功率之和。

进一步的，计算当前振荡周期中的滑极次数类型为x的振荡滑极次数nx的方法包括以下步骤：

(1)根据失步解列元件的当前三相相电压和三相相电流采样值，计算当前视在功率的功角φ；

(2)依据功率相位角原理，计算功角φ穿越的角度区域和穿越方式；

(3)依据功角φ穿越的角度区域和穿越方式，计算出当前振荡周期中的滑极次数类型为x的振荡滑极次数nx；

计算每个振荡周期中的三相相电流最大有效峰值ihmax的方法包括：

当对于任一滑极次数类型x，若存在则更新本振荡周期中的三相相电流最大有效峰值ihmax；否则，保持ihmax为上一振荡周期中的三相相电流最大有效峰值；其中，

本发明还提供了一种全相异步振荡判别装置，包括：

启动判别模块：判断是否满足全相异步振荡判别的启动条件；

条件判断模块：若满足启动条件，判断失步解列元件的当前三相相电流的负序电流i2与每个振荡周期中的三相相电流最大有效峰值ihmax是否满足设定条件，其表达式为：

i2≤keihmax

其中，ke表示每振荡周期中最大相电流门槛系数；

结果判别模块：若满足设定条件，则判别为全相异步振荡；否则判别为非全相异步振荡。

进一步的，ke∈(0.08,0.15)。

进一步的，所述启动判别模块包括：

数据采集单元：用于获取失步解列元件的三相相电流ia、ib和ic以及三相相电压ua、ub和uc的采样值；

数据计算单元：用于计算失步解列元件的当前三相相电流的有效值iatmp、ibtmp和ictmp，当前三相相电流有效值的最大值imax，当前三相有功功率之和ptmp，t秒前三相有功功率之和p-t，三相记忆有功功率之和p0，当前振荡周期中的滑极次数类型为x的振荡滑极次数nx以及前n个振荡周期中的滑极次数类型为x的振荡滑极次数n^-nx，x∈[0,1,2]；

条件判断单元：用于对下面的条件进行判断，所述条件为：

条件1：imax、nx、n^-nx和p-t不小于各自对应的阈值；

条件2：当前三相有功功率之和ptmp与t秒前三相有功功率之和p-t的差值的绝对值大于设定值；

条件3：当前振荡周期中的滑极次数类型为x的振荡滑极次数nx与前n个振荡周期中的滑极次数类型为x的振荡滑极次数n^-nx的差值大于设定值；

条件4：当前三相有功功率之和ptmp与三相记忆有功功率之和p0之间的乘积小于设定值；

若上面的条件全部满足，则判定为满足全相异步振荡判别的启动条件。

进一步的，取t＝5、n＝1，所述条件1的判别公式为：

其中，kmax∈(0.4,0.6)表示振荡电流门槛系数，in为失步解列元件对应ct的电流额定值，iatmp、ibtmp和ictmp分别表示失步解列元件的当前三相相电流的有效值，imax表示失步解列元件的当前三相相电流有效值的最大值，p-t为元件t秒前三相有功功率之和，pset∈(0,1000)为失步解列元件t秒前三相有功功率之和的设定门槛，nx为当前振荡周期中的滑极次数类型为x的振荡滑极次数，n^-nx为前n个振荡周期中的滑极次数类型为x的振荡滑极次数；

所述条件2的判别公式为：

|ptmp-p-t|＞δpset

其中，ptmp为失步解列元件的当前三相有功功率之和，p-t为失步解列元件的t秒前三相有功功率之和，δpset∈(0,1000)为失步解列元件的功率突变设定门槛；

所述条件3的判别公式为：

nx≥n^-nx＞1

其中，x∈[0,1,2]表示每振荡周期滑极次数类型，x为0、1、2时分别表示：振荡中心滑极次数、正向滑极次数和反向滑极次数，nx为失步解列元件的当前振荡周期中的滑极次数类型为x的振荡滑极次数，n^-nx为失步解列元件的前n个振荡周期中的滑极次数类型为x的振荡滑极次数；

所述条件4的判别公式为：

ptmp*p0＜0

其中，ptmp为失步解列元件的当前三相有功功率之和，p0为失步解列元件的三相记忆有功功率之和。

进一步的，在所述数据计算单元中，计算当前振荡周期中的滑极次数类型为x的振荡滑极次数nx的方法包括以下步骤：

(1)根据失步解列元件的当前三相相电压和三相相电流采样值，计算当前视在功率的功角φ；

(2)依据功率相位角原理，计算功角φ穿越的角度区域和穿越方式；

(3)依据功角φ穿越的角度区域和穿越方式，计算出当前振荡周期中的滑极次数类型为x的振荡滑极次数nx；

在所述条件判断模块中，计算每个振荡周期中的三相相电流最大有效峰值ihmax的方法包括：

当对于任一滑极次数类型x，若存在则更新本振荡周期中的三相相电流最大有效峰值ihmax；否则，保持ihmax为上一振荡周期中的三相相电流最大有效峰值；其中，

本发明的有益效果是：在满足全相异步振荡判别的启动条件的前提下，通过判断失步解列元件的负序电流与每个振荡周期中的三相相电流最大峰值之间的差异是否满足设定条件，可快速准确判别出是否全相异步振荡；若判别为全相异步振荡，则开放失步解列策略，避免了失步解列策略装置拒动；若判别为非全相异步振荡，则闭锁失步解列策略，避免了失步解列策略装置误动，明显提高了失步解列策略的准确性。

附图说明

图1是全相异步振荡判别方法的流程图；

图2是全相异步振荡时负序电流与最大峰值特征仿真图；

图3是非全相异步振荡时负序电流与最大峰值特征仿真图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体的实施例对本发明进行详细说明。

本发明提供了一种全相异步振荡判别方法，其判别流程图如图1所示，具体包括以下步骤：

步骤a，判断是否满足全相异步振荡判别的启动条件。

其中，判断是否满足全相异步振荡判别的启动条件的方法包括：

步骤1-1，获取失步解列元件的三相相电流ia、ib和ic以及三相相电压ua、ub和uc的采样值。

步骤1-2，计算失步解列元件的当前三相相电流的有效值iatmp、ibtmp和ictmp，当前三相相电流有效值的最大值imax，当前三相有功功率之和ptmp，t秒前三相有功功率之和p-t，三相记忆有功功率之和p0，当前振荡周期中的滑极次数类型为x的振荡滑极次数nx以及前n个振荡周期中的滑极次数类型为x的振荡滑极次数n^-nx，x∈[0,1,2]。

其中，上述的失步解列元件是指线路元件，也可以指代线路。

步骤1-3，对下面的条件进行判断，所述条件为：

条件1：imax、nx、n^-nx和p-t不小于各自对应的阈值，判别公式为：

其中，kmax∈(0.4,0.6)表示振荡电流门槛系数，具体可取值为0.4、0.5、0.6等值；in为失步解列元件对应ct的电流额定值，iatmp、ibtmp和ictmp分别表示失步解列元件的当前三相相电流的有效值，imax表示失步解列元件的当前三相相电流有效值iatmp、ibtmp和ictmp中的最大值，p-t为元件t秒前三相有功功率之和，pset∈(0,1000)为失步解列元件t秒前三相有功功率之和的设定门槛，nx为当前振荡周期中的滑极次数类型为x的振荡滑极次数，n^-nx为前n个振荡周期中的滑极次数类型为x的振荡滑极次数。

条件2：当前三相有功功率之和ptmp与t秒前三相有功功率之和p-t的差值的绝对值大于设定值，其判别公式为：

|ptmp-p-t|＞δpset

其中，ptmp为失步解列元件的当前三相有功功率之和，p-t为失步解列元件的t秒前三相有功功率之和，δpset∈(0,1000)为失步解列元件的功率突变设定门槛。

条件3：当前振荡周期中的滑极次数类型为x的振荡滑极次数nx与前n个振荡周期中的滑极次数类型为x的振荡滑极次数n^-nx的差值大于设定值，其判别公式为：

nx≥n^-nx＞1

其中，x∈[0,1,2]表示每振荡周期滑极次数类型，x为0、1、2时分别表示：振荡中心滑极次数、正向滑极次数和反向滑极次数，nx为失步解列元件的当前振荡周期中的滑极次数类型为x的振荡滑极次数，n^-nx为失步解列元件的前n个振荡周期中的滑极次数类型为x的振荡滑极次数。

具体的，计算当前振荡周期中的滑极次数类型为x的振荡滑极次数nx的方法包括以下步骤：

(1)根据失步解列元件的当前三相相电压和三相相电流采样值，计算当前视在功率的功角φ；

(2)依据功率相位角原理，计算功角φ穿越的角度区域和穿越方式；

(3)依据功角φ穿越的角度区域和穿越方式，计算出当前振荡周期中的滑极次数类型为x的振荡滑极次数nx。

条件4：当前三相有功功率之和ptmp与三相记忆有功功率之和p0之间的乘积小于设定值，其判别公式为：

ptmp*p0＜0

其中，ptmp为失步解列元件的当前三相有功功率之和，p0为失步解列元件的三相记忆有功功率之和。

若上面的条件全部满足，则判定为满足全相异步振荡判别的启动条件。

步骤b，若满足启动条件，判断失步解列元件的当前三相相电流的负序电流i2与每个振荡周期中的三相相电流最大有效峰值ihmax之间是否满足设定条件，其判别公式为：

i2≤keihmax

其中，i2为失步解列元件的当前三相相电流的负序电流，ke表示每振荡周期中最大相电流门槛系数，ke∈(0.08,0.15)，具体的，ke可以取值为0.08、0.10、0.15等值；ihmax为失步解列元件的每个振荡周期中的三相相电流最大有效峰值。

具体的，计算每个振荡周期中的三相相电流最大有效峰值ihmax的方法包括：当对于任一滑极次数类型x，若存在则更新本振荡周期中的三相相电流最大有效峰值ihmax；否则，保持ihmax为上一振荡周期中的三相相电流最大有效峰值；其中，

在本实施例中，上述的t＝5，n＝1，在不影响判别结果的情况下，t和n还可以取其他合理的数值，如：t可以取3、4或6等正整数，n可以取2、3、4等正整数。

需要说明的是，本实施例仅是给出了满足启动条件1-4以及i2和ihmax之间满足设定条件的一种具体的表达式，但并不局限于给出的判别公式，还包括上述判别公式的各种变形。

步骤c：若满足设定条件，则判断为全相异步振荡；否则判别为非全相异步振荡。

也就是，当失步解列元件的负序电流与每个振荡周期中的三相相电流最大峰值之间的差异满足设定条件，失步解列元件的滑极计数增加，且其他电气参数均满足设定的条件时，则判别为全相异步振荡；当失步解列元件的负序电流与每个振荡周期中的三相相电流最大峰值之间的差异不满足设定条件，失步解列元件的滑极计数增加且其他电气参数均满足设定的条件时，则判别为非全相异步振荡。在全相异步振荡情况下，失步解列元件的负序电流与每个振荡周期中的三相相电流最大峰值的某次仿真变化图如图2所示，在非全相异步振荡情况下，失步解列元件的负序电流与每个振荡周期中的三相相电流最大峰值的某次仿真变化图如图3所示。

当准确判断出是否为全相异步振荡时，可以为失步解列策略装置可靠动作提供依据，即当判断为全相异步振荡时，开放装置解列策略；当判断为非全相异步振荡时，闭锁装置解列策略。

本发明还提供了一种全相异步振荡判别装置，包括：

启动判别模块：判断是否满足全相异步振荡判别的启动条件；

条件判断模块：若满足启动条件，判断失步解列元件的当前三相相电流的负序电流i2与每个振荡周期中的三相相电流最大有效峰值ihmax是否满足设定条件，其表达式为：

i2≤keihmax

其中，ke表示每振荡周期中最大相电流门槛系数；

结果判别模块：若满足设定条件，则判别为全相异步振荡；否则判别为非全相异步振荡。

该判别装置实际上是建立在上述全相异步振荡判别方法上的一种计算机解决方案，即一种软件构架，该软件可以运行于失步解列策略装置设备中。由于已对上述全相异步振荡判别方法进行了足够清晰完整的介绍，故对该装置中每个单元不再做详细描述。