一种电力系统线路故障识别方法及系统与流程

本发明属于电力系统故障识别领域，具体涉及一种电力系统线路故障识别方法及系统。

背景技术：

随着现代电力系统不断发展，各级电网中的短路电流水平不断增长，一旦超过断路器遮断容量，后果不堪设想。使用故障电流限制器可以有效解决短路电流超标问题，其特点是在电网正常运行时呈现零阻抗或低阻抗，几乎不对系统产生影响，而在系统发生故障时呈现高阻抗，将短路电流限制在预定值之下。为了充分发挥故障电流限制器快速抑制短路电流的特性，需要对线路短路故障进行快速识别。

短路故障发生后，为了限制短路电流，需要在尽可能短的时间内投入故障电流限制器，所以短路故障快速识别技术对故障电流限制器功能实现至关重要。根据电力系统故障后的运行要求，在发生单相接地故障时，故障相电流限制器动作，非故障相电流限制器不动作；在线路发生多相故障时，三相电流限制器动作。因此，故障信号快速识别的技术难点是需准确快速判断线路故障是否发生，且某相是否为单相故障的非故障相。在现有技术中采用了电流斜率判据，其识别速度较快，但由于电流斜率受谐波影响较大，因此将电流斜率和电流瞬时值相配合识别，即当某相电流斜率和电流瞬时值均达到整定值时，判断出线路发生故障且认为该相不为单相故障的非故障相，此种方法降低了识别速度。为提高线路故障识别的快速性和可靠性，有必要对其进一步研究。

技术实现要素：

本发明提供的一种电力系统线路故障识别方法及系统，目的是结合电力系统线路的瞬时电流值判据、瞬时电流斜率判据和两相瞬时电流差判据实现电力系统线路短路故障识别。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种电力系统线路故障识别方法，其改进之处在于，所述方法包括：

获取电力系统待识别线路的三相瞬时电流；

根据所述电力系统待识别线路的三相瞬时电流对电力系统待识别线路进行故障识别。

优选地，所述根据所述电力系统待识别线路的三相瞬时电流对电力系统待识别线路进行故障识别，包括：

若当前时刻三相瞬时电流中一相瞬时电流大于第一故障识别预设值且所述当前时刻三相瞬时电流中一相瞬时电流满足第一判据，则判断待识别线路发生故障；

若当前时刻三相瞬时电流中一相瞬时电流对应的电流斜率大于第二故障识别预设值且所述当前时刻三相瞬时电流中一相瞬时电流满足第一判据，则判断待识别线路发生故障；

其中，所述待识别线路发生故障包括该相发生单相故障或三相中两相发生故障或三相均发生故障。

进一步地，所述第一判据为：

式中，i1(t)为当前时刻t三相瞬时电流中一相瞬时电流；i1(t-t)为当前时刻t之前一个电力系统工频周期t三相瞬时电流中一相瞬时电流；i2(t)为当前时刻t三相瞬时电流中另外两相中一相瞬时电流；i2(t-t)为当前时刻t之前一个电力系统工频周期t三相瞬时电流中另外两相中一相瞬时电流；i3(t)为当前时刻t三相瞬时电流中另外两相中另一相瞬时电流；i3(t-t)为当前时刻t之前一个电力系统工频周期t三相瞬时电流中另外两相中另一相瞬时电流；iset3为第三故障识别预设值。

进一步地，所述第一故障识别预设值为所述电力系统线路承载最大负荷时的最大负荷电流；

所述第二故障识别预设值为所述电力系统线路承载最大负荷时最大负荷电流对应的电流斜率。

进一步地，所述第三故障识别预设值为第一阈值与第二阈值中的最大值；

其中，所述第一阈值为所述电力系统线路承载最大负荷，且线路发生单相故障时，另外两相当前时刻瞬时电流差与当前时刻之前一个电力系统工频周期瞬时电流差的差值的最大值；

所述第二阈值为所述电力系统线路外断路器动作时，线路三相瞬时电流中任意两相当前时刻瞬时电流差与当前时刻之前一个电力系统工频周期瞬时电流差的差值的最大值。

本发明还提供一种电力系统线路故障识别系统，其改进之处在于，所述系统包括：

瞬时电流获取模块，用于获取电力系统待识别线路的三相瞬时电流；

故障识别模块，用于根据所述电力系统待识别线路的三相瞬时电流对电力系统待识别线路进行故障识别。

优选地，所述故障识别模块包括：

第一故障识别单元，用于若当前时刻三相瞬时电流中一相瞬时电流大于第一故障识别预设值且所述当前时刻三相瞬时电流中一相瞬时电流满足第一判据，则判断待识别线路发生故障；

第二故障识别单元，用于若当前时刻三相瞬时电流中一相瞬时电流对应的电流斜率大于第二故障识别预设值且所述当前时刻三相瞬时电流中一相瞬时电流满足第一判据，则判断待识别线路发生故障；

其中，所述待识别线路发生故障包括该相发生单相故障或三相中两相发生故障或三相均发生故障。

进一步地，所述第一判据为：

式中，i1(t)为当前时刻t三相瞬时电流中一相瞬时电流；i1(t-t)为当前时刻t之前一个电力系统工频周期t三相瞬时电流中一相瞬时电流；i2(t)为当前时刻t三相瞬时电流中另外两相中一相瞬时电流；i2(t-t)为当前时刻t之前一个电力系统工频周期t三相瞬时电流中另外两相中一相瞬时电流；i3(t)为当前时刻t三相瞬时电流中另外两相中另一相瞬时电流；i3(t-t)为当前时刻t之前一个电力系统工频周期t三相瞬时电流中另外两相中另一相瞬时电流；iset3为第三故障识别预设值。

进一步地，所述第一故障识别预设值为所述电力系统线路承载最大负荷时的最大负荷电流；

所述第二故障识别预设值为所述电力系统线路承载最大负荷时最大负荷电流对应的电流斜率。

进一步地，所述第三故障识别预设值为第一阈值与第二阈值中的最大值；

其中，所述第一阈值为所述电力系统线路承载最大负荷，且线路发生单相故障时，另外两相当前时刻瞬时电流差与当前时刻之前一个电力系统工频周期瞬时电流差的差值的最大值；

所述第二阈值为所述电力系统线路外断路器动作时，线路三相瞬时电流中任意两相当前时刻瞬时电流差与当前时刻之前一个电力系统工频周期瞬时电流差的差值的最大值。

和最接近的现有技术相比，本发明提供技术方案具有以下优异效果：

本发明提供一种电力系统线路故障识别方法及系统，通过采用瞬时电流值判据、瞬时电流斜率判据和两相瞬时电流差判据实现电力系统短路故障识别，解决了现有技术中瞬时电流斜率判据受谐波影响较大、瞬时电流斜率和瞬时电流值判据识别速度低的问题，且本申请的方法应用简单，便于工程实施。

附图说明

图1是本发明电力系统故障识别方法流程图；

图2是本发明电力系统故障识别系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对发明作进一步的详细说明。

本发明提供一种如图1所示的电力系统线路故障识别方法，所述方法包括：

步骤1、获取电力系统待识别线路的三相瞬时电流；

步骤2、根据所述电力系统待识别线路的三相瞬时电流对电力系统待识别线路进行故障识别。

所述方法中步骤2所述根据所述电力系统待识别线路的三相瞬时电流对电力系统待识别线路进行故障识别，包括：

若当前时刻三相瞬时电流中一相瞬时电流大于第一故障识别预设值且所述当前时刻三相瞬时电流中一相瞬时电流满足第一判据，则判断待识别线路发生故障；

若当前时刻三相瞬时电流中一相瞬时电流对应的电流斜率大于第二故障识别预设值且所述前时刻三相瞬时电流中一相瞬时电流满足第一判据，则判断待识别线路发生故障；

其中，所述待识别线路发生故障包括该相发生单相故障或三相中两相发生故障或三相均发生故障。

其中，所述第一判据为：

式中，i1(t)为当前时刻t三相瞬时电流中一相瞬时电流；i1(t-t)为当前时刻t之前一个电力系统工频周期t三相瞬时电流中一相瞬时电流；i2(t)为当前时刻t三相瞬时电流中另外两相中一相瞬时电流；i2(t-t)为当前时刻t之前一个电力系统工频周期t三相瞬时电流中另外两相中一相瞬时电流；i3(t)为当前时刻t三相瞬时电流中另外两相中另一相瞬时电流；i3(t-t)为当前时刻t之前一个电力系统工频周期t三相瞬时电流中另外两相中另一相瞬时电流；iset3为第三故障识别预设值。

上述步骤2具体方法中，所述第一故障识别预设值、第二故障识别预设值和第三故障识别预设值根据所述电力系统待识别线路的历史数据设置，具体为：

所述第一故障识别预设值为所述电力系统线路承载最大负荷时的最大负荷电流；所述第二故障识别预设值为所述电力系统线路承载最大负荷时最大负荷电流对应的电流斜率；所述第三故障识别预设值为第一阈值与第二阈值中的最大值；其中，所述第一阈值为所述电力系统线路承载最大负荷，且线路发生单相故障时，另外两相当前时刻瞬时电流差与当前时刻之前一个电力系统工频周期瞬时电流差的差值的最大值；所述第二阈值为所述电力系统线路外断路器动作时，线路三相瞬时电流中任意两相当前时刻瞬时电流差与当前时刻之前一个电力系统工频周期瞬时电流差的差值的最大值。

本发明还提供一种如图2所示的电力系统线路故障识别系统，所述系统包括：

瞬时电流获取模块，用于获取电力系统待识别线路的三相瞬时电流；

故障识别模块，用于根据所述电力系统待识别线路的三相瞬时电流对电力系统待识别线路进行故障识别。

所述系统中的故障识别模块包括：

第一故障识别单元，用于若当前时刻三相瞬时电流中一相瞬时电流大于第一故障识别预设值且所述当前时刻三相瞬时电流中一相瞬时电流满足第一判据，则判断待识别线路发生故障；

第二故障识别单元，用于若当前时刻三相瞬时电流中一相瞬时电流对应的电流斜率大于第二故障识别预设值且所述前时刻三相瞬时电流中一相瞬时电流满足第一判据，则判断待识别线路发生故障；

其中，所述待识别线路发生故障包括该相发生单相故障或三相中两相发生故障或三相均发生故障。。

所述第一判据为：

式中，i1(t)为当前时刻t三相瞬时电流中一相瞬时电流；i1(t-t)为当前时刻t之前一个电力系统工频周期t三相瞬时电流中一相瞬时电流；i2(t)为当前时刻t三相瞬时电流中另外两相中一相瞬时电流；i2(t-t)为当前时刻t之前一个电力系统工频周期t三相瞬时电流中另外两相中一相瞬时电流；i3(t)为当前时刻t三相瞬时电流中另外两相中另一相瞬时电流；i3(t-t)为当前时刻t之前一个电力系统工频周期t三相瞬时电流中另外两相中另一相瞬时电流；iset3为第三故障识别预设值。

上述故障识别单元中的所述第一故障识别预设值、第二故障识别预设值和第三故障识别预设值根据所述电力系统待识别线路的历史数据设置，具体为：

所述第一故障识别预设值为所述电力系统线路承载最大负荷时的最大负荷电流；所述第二故障识别预设值为所述电力系统线路承载最大负荷时最大负荷电流对应的电流斜率；所述第三故障识别预设值为第一阈值与第二阈值中的最大值；其中，所述第一阈值为所述电力系统线路承载最大负荷，且线路发生单相故障时，另外两相当前时刻瞬时电流差与当前时刻之前一个电力系统工频周期瞬时电流差的差值的最大值；所述第二阈值为所述电力系统线路外断路器动作时，线路三相瞬时电流中任意两相当前时刻瞬时电流差与当前时刻之前一个电力系统工频周期瞬时电流差的差值的最大值。

综上所述，本发明提供一种电力系统线路故障识别方法及系统，方法包括获取电力系统待识别线路的三相瞬时电流；根据所述电力系统待识别线路的三相瞬时电流对电力系统待识别线路进行故障识别；其中，识别方法中采用瞬时电流值判据、瞬时电流斜率判据和两相瞬时电流差判据实现电力系统短路故障识别，解决了现有技术中单独采用瞬时电流斜率判据受谐波影响较大的问题、采用瞬时电流斜率和瞬时电流值判据识别速度低的问题；且本申请提出的方法应用简单，便于工程实施。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员尽管参照上述实施例应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。