一种多继电保护装置故障录波的时间同步方法

1.本发明属于电工继电保护技术领域，涉及一种多继电保护装置故障录波的时间同步方法。


背景技术：

2.随着我国经济的快速发展，我国的电网规模也在不断扩大。届时，我国将形成长距离、大规模输电电网，基本实现我国西电东送、南北互供、全国联网的发展战略。这种长距离、大规模输电电网，给电网的运行控制提出了更高的要求。任何一次事故，都可能引起大范围、长时间的停电，影响的地域和用户极广，带来巨大的经济损失。如何保障大规模电网的安全运行是目前学术界和工程界共同关注的问题。
3.大规模电网的安全运行主要由电力系统的三道防线来保证。第一道防线包含继电保护装置，第二道防线包含防止暂态失稳的稳定控制装置，第三道防线由防止系统崩溃的低频切机、低频减载、失步解列等组成。作为第一、二道防线的继电保护和稳定控制装置，其作用是在系统发生故障时将故障有效隔离和在系统发生暂态失稳时采取措施保证系统的暂态稳定。
4.目前，继电保护和稳定控制是两套相互独立系统，各自采集设备安装处的电流、电压等信息，经过和固定的阀值比较后确定是否执行动作。近几年世界上发生的一些大电网停电事故，如2003年美加大停电事故表明，在系统发生事故时，继电保护和稳定控制彼此间缺乏协调，可能导致系统运行条件的进一步恶化。因此，如何使继电保护和稳定控制两者间能够互相协调配合,对有效防止大电网严重事故的发生、保障整个大电网的安全稳定运行具有重要的意义。
5.当电力系统一次侧发生一次故障之后，所有相关联的保护装置都会产生故障录波。每个保护装置都有自己独特的启动逻辑，同时保护装置的启动定值也不一致，导致保护装置的启动有一定的时间差。这个时间差对于单个继电保护装置的分析没有影响，但是把多个继电保护装置的故障录波联合起来分析的时候就会影响到分析结果，甚至产生时序错误的问题。
6.现有技术中，申请号为201710373804.x、公开日期为2017年9月29日的中国发明专利申请文献《一种对不同时标故障录波系统实现时间同步的方法》公开了基于电气量在故障时刻发生的各种突变特征，识别不同电气量反映的故障发生时刻，最终将不同时标故障录波系统记录的录波数据在时间轴上对齐。该文献虽然解决了不同继电保护装置产生的故障录波同步的问题，但是上述文献的继电保护装置的启动门槛值需要单独整定，带来的问题是加大了实现时间同步的算法的复杂程度。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于如何设计一种多继电保护装置故障录波的时间同步方法，实现继电保护装置的启动门槛值自适应、不需要单独整定，从而降低多继电保护装置故障录波
的时间同步方法的复杂程度。
8.本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：
9.一种多继电保护装置故障录波的时间同步方法，包括以下步骤：
10.s1、通过cfg文件找到第一段录波的采样频率和长度；
11.s2、根据第一段采样频率，得到每个周波采样点；
12.s3、找到录波文件中的3个电流通道和3个电压通道，ua，ub，uc，ia，ib，ic。用于计算电流和电压的突变量；
13.s4、从数据文件读取6个通道的数据序列，记录数据依次为：ua[1],ua[1]...ua[m]；ub[1],ub[1]...ub[m]；uc[1],uc[1]...uc[m]；ia[1],ia[1]...ia[m]；ib[1],ib[1]...ib[m]；ic[1],ic[1]...ic[m]；
[0014]
s5、确定继电保护装置启动前的各通道的正常电流、电压值；
[0015]
s6、确定继电保护装置启动后的各通道的故障电流、电压的值；
[0016]
s7、计算启动门槛值，每个通道的启动门槛就是故障后的模拟量值减去故障前的模拟量值取绝对值，然后乘以折算系数，得到该通道的突变量门槛值；每个通道门槛值不一样，此时，按照电压通道和电流通道分别计算启动门槛，电流通道的三个门槛中的最大值作为电流启动门槛；电压通道的三个门槛中的最大值作为电压启动门槛；
[0017]
s8、循环查找启动点：从n+1点开始，依次计算上述6个通道的采样值突变量，当突变量超过s7确定的对应通道的门槛值之后则记当前点为启动点；
[0018]
s9、按照上述步骤s1
‑
s8找到所有故障录波的启动点，因为所有的故障录波启动点是同时刻，则所有故障录波完成了同步操作，在时间上具有了一致性。
[0019]
本发明的技术方案通过确定继电保护装置启动前的正常电流、电压值；再确定继电保护装置启动后故障电流、电压的值；计算启动门槛值，循环查找启动点，找到所有的故障录波启动点，因为所有的故障录波启动点是同时刻，则所有故障录波完成了同步操作，在时间上具有了一致性，启动门槛完全自适应，完全来源于录波文件，不需要单独整定，降低了多继电保护装置故障录波的时间同步方法的复杂程度。
[0020]
作为本发明技术方案的进一步改进，步骤s5中确定继电保护装置启动前的门槛值具体为：采用半周积分算法依次计算6个通道的前n/2的点的采样值绝对值的和作为启动前的模拟量s；
[0021][0022][0023]
式中，i0是第0个采样点，i
k
是第0个采样点，i
n/2
是第n/2的采样点的数值，ts是时间间隔，ω是角频率，i是计算出来的电流幅值。
[0024]
作为本发明技术方案的进一步改进，步骤s6中确定继电保护装置启动后故障电流、电压的值的方法具体为：
[0025]
依次按照6个通道计算：
[0026]
1)从n+1点开始，计算从此开始的n/2个点的绝对值的和；每n/2个点计算一组；一共可以产生k＝mod(2*m/n
‑
2)个和，形成一个和的序列sum[1],sum[2]....,sum[k]。将所有的和排序；
[0027]
2)如果是电压通道，找出第2小和第3小的值，取平均值；
[0028]
3)如果是电流通道，找出第2大和第3大的值，取平均值；
[0029]
4)平均值就是故障后的模拟量值。
[0030]
作为本发明技术方案的进一步改进，步骤s8中突变量的计算方法具体为：当前点的采样值减去n点前的采样值。
[0031]
本发明的优点在于：本发明的技术方案通过确定继电保护装置启动前的门槛值；再确定继电保护装置启动后故障电流、电压的值；计算启动门槛值，循环查找启动点，找到所有的故障录波启动点，因为所有的故障录波启动点是同时刻，则所有故障录波完成了同步操作，在时间上具有了一致性，启动门槛完全自适应，完全来源于录波文件，不需要单独整定，降低了多继电保护装置故障录波的时间同步方法的复杂程度。
附图说明
[0032]
图1是本发明实施例的一种多继电保护装置故障录波的时间同步方法的流程图。
具体实施方式
[0033]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0034]
下面结合说明书附图以及具体的实施例对本发明的技术方案作进一步描述：
[0035]
实施例一
[0036]
如图1所示，电力系统一次侧发生故障之后，获取所有录波文件，按照下述步骤遍历所有的录波文件，对每个录波找到单独的启动点。
[0037]
具体方法为：
[0038]
1、通过cfg文件找到第一段录波的采样频率和长度。文件格式可以参见百度文档https://wenku.baidu.com/view/b595a88671fe910ef02df804.html，这是固定格式。
[0039]
cfg文件示例：
[0040]
某220kv4c80线第一套保护csc103a(37),1999
[0041]
31,13a,18d
[0042]
1,ia,a,,a,0.027024,0,0,
‑
32767,32767,1.000000,100.000000,s
[0043]
2,ib,b,,a,0.027024,0,0,
‑
32767,32767,1.000000,100.000000,s
[0044]
3,ic,c,,a,0.027024,0,0,
‑
32767,32767,1.000000,100.000000,s
[0045]
4,3i0,0,,a,0.027024,0,0,
‑
32767,32767,1.000000,100.000000,s
[0046]
5,ua,a,,v,0.020813,0,0,
‑
32767,32767,1.000000,100.000000,s
[0047]
6,ub,b,,v,0.020813,0,0,
‑
32767,32767,1.000000,100.000000,s
[0048]
7,uc,c,,v,0.020813,0,0,
‑
32767,32767,1.000000,100.000000,s
[0049]
8,3u0自产,0,,v,0.020813,0,0,
‑
32767,32767,1.000000,100.000000,s
[0050]
9,ux,x,,v,0.020813,0,0,
‑
32767,32767,1.000000,100.000000,s
[0051]
10,iar,a,,a,0.027024,0,0,
‑
32767,32767,1.000000,100.000000,s
[0052]
11,ibr,b,,a,0.027024,0,0,
‑
32767,32767,1.000000,100.000000,s
[0053]
12,icr,c,,a,0.027024,0,0,
‑
32767,32767,1.000000,100.000000,s
[0054]
13,3i0r,0,,a,0.027024,0,0,
‑
32767,32767,1.000000,100.000000,s
[0055]
1,保护启动,,,1
[0056]
2,跳a,,,1
[0057]
3,跳b,,,1
[0058]
4,跳c,,,1
[0059]
5,永跳,,,1
[0060]
6,跳位a,,,1
[0061]
7,跳位b,,,1
[0062]
8,跳位c,,,1
[0063]
9,重合,,,1
[0064]
10,沟通三跳开出,,,1
[0065]
11,远方其他保护动作,,,1
[0066]
12,远传命令1开出,,,1
[0067]
13,远传命令2开出,,,1
[0068]
14,闭锁重合闸,,,1
[0069]
15,低气压闭锁重合闸,,,1
[0070]
16,远方跳闸开入,,,1
[0071]
17,远传命令1开入,,,1
[0072]
18,远传命令2开入,,,1
[0073]
50
[0074]1[0075]
1200,215
[0076]
12/03/2021,10:40:16.645000
[0077]
12/03/2021,10:40:16.685000
[0078]
binary
[0079]
2、根据第一段采样频率，得到每个周波采样点。(下文中的n,第5步要用到，计算幅值，从而计算门槛)具体cfg文件示例中的1200除以上面两行的50，记为n；采样频率后面的数值记为m(本cfg文件示例中为215)。
[0080]
3、找到录波文件中的3个电流通道和3个电压通道，ua，ub，uc，ia，ib，ic。用于计算电流和电压的突变量。
[0081]
4、从数据文件读取6个通道的数据序列，记录数据依次为：ua[1],ua[1]...ua[m]；ub[1],ub[1]...ub[m]；uc[1],uc[1]...uc[m]；ia[1],ia[1]...ia[m]；ib[1],ib[1]...ib[m]；ic[1],ic[1]...ic[m]；
[0082]
5、确定继电保护装置启动前的正常电流、电压值。依次计算6个通道的前n/2的点
(序号从1到n/2的点)的采样值绝对值的和(半周积分算法)，作为启动前的模拟量s。
[0083][0084][0085]
式中，i0是第0个采样点，i
k
是第0个采样点，i
n/2
是第n/2的采样点的数值，ts是时间间隔，ω是角频率，i是计算出来的电流幅值；
[0086]
6、确定继电保护装置启动后故障电流、电压的值。依次按照6个通道计算：
[0087]
(1)从n+1点开始，计算从此开始的n/2个点的绝对值的和；每n/2个点计算一组；一共可以产生k＝mod(2*m/n
‑
2)个和，形成一个和的序列sum[1],sum[2]....,sum[k]。将所有的和排序。
[0088]
(2)如果是电压通道，找出第2小和第3小的值，取平均值；
[0089]
(3)如果是电流通道，找出第2大和第3大的值，取平均值；
[0090]
(4)平均值就是故障后的模拟量值。
[0091]
7、计算启动门槛。每个通道的启动门槛就是故障后的模拟量值减去故障前的模拟量值取绝对值，然后乘以折算系数。每个通道门槛值不一样。此时，按照电压通道和电流通道分别计算启动门槛。电流通道的三个门槛中的最大值作为电流启动门槛；电压通道的三个门槛中的最大值作为电压启动门槛。
[0092]
8、循环查找启动点。从n+1点开始，依次计算上述6个通道的采样值突变量。突变量计算方法：当前点的采样值
‑
n点前的采样值。例如ua[i]
‑
ua[i
‑
n],其中m>＝i>n。如果差值大于相应类型的启动门槛，则启动计数加1；如果小于门槛，则启动计数清0。如果启动计数大于3，则认为找到了启动点，启动点就是当前的i减去2；否则本通道就没有启动。通过这种方法对留个通道进行操作，至少可以找到1个启动通道以及启动时刻；如果找到多个启动通道，则将最早的点记为该录波的启动点。
[0093]
9、按照上述步骤1
‑
8找到所有故障录波的启动点，因为所有的故障录波启动点是同时刻，则所有故障录波完成了同步操作，在时间上具有了一致性。
[0094]
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。