专利名称：带并联电抗器的输电线路单相智能重合闸无故障识别方法
带并联电抗器的输电线路单相智能重合闸无故障识别方法技术领域
本发明属于输电线路继电保护设备技术领域，涉及一种带并联电抗器的输电线路单相智能重合闸无故障识别方法。
背景技术：
超/特高压输电线路故障以单相瞬时性故障为主要形式，采用单相重合闸技术对于快速恢复供电和维持系统稳定性有重大的意义。但当前的单相重合闸都是经固定时间重合，其动作存在盲目性；若重合于永久故障或未熄弧瞬时故障，则会给电力系统带来二次短路的冲击，影响电力系统的安全稳定运行，同时也严重地威胁着主要电气设备的安全。为了最大程度上消除重合不成功时给电力系统带来的危害，必须在重合之前判断线路故障是否可靠消失(即瞬时故障可靠熄弧)，故障消失时重合，故障未消失时不重合，即实现线路无故障时重合闸。
自上世纪八十年代提出自适应重合闸的概念以来，至今已有很多科研人员做了大量的研究，为其工程实用化奠定了理论基础。按照其所用电气量可分为电压法和电流法。针对带并联电抗器的输电线路，基于电抗器电流互感器小电流时的测量精度高，一般认为，利用电流量判别的可靠性高于利用电压量判别的可靠性。但是，由于互感器的传变误差和故障复杂多样性，可能出现电压幅值过小或电流幅值过小以致利用单一电气量的判别结果可信度低。此外，线路发生单相故障，在故障未消失时(故障未熄弧时)，线路电容对地可靠放电，不存在振荡回路，断开相电压和并联电抗器电流以工频成分为主；而故障消失之后，则故障回路中储能元件构成振荡回路，产生频率小于工频的低频振荡分量。相关学者提出了基于低频分量的判别方法，但现有超/特高压输电线路都装设的高补偿度的并联电抗器导致该低频分量频率非常接近于工频，常规的FFT算法难以快速有效提取该低频分量的特征，可能导致将无故障(熄弧的瞬时故障)判别为故障未消失(永久故障)而丧失成功重合机会。因此，提高利用的故障电气信号的可信度和采用能够快速有效提取低频分量特征信息的算法是避免重合于故障进而提高重合成功率的重要条件。发明内容
本发明的目的在于提供一种带并联电抗器的输电线路单相智能重合闸无故障识别方法，采用基于PRONY算法快速提取算法，构建了关于电压量和电流量的综合判据，进一步提高了现有单相重合闸瞬时故障的重合成功率。
本发明所采用的技术方案是，带并联电抗器的输电线路单相智能重合闸无故障识别方法，具体按照以下步骤实施:
步骤I，对故障电气量进行采集及预处理；
步骤2，从经步骤I处理后的信号中提取故障信号特征；
步骤3，利用频率特征进行故障判别；
步骤4、利用幅值特征进行无故障确认。
本发明的特点还在于，
步骤I具体按照以下步骤实施:
步骤1.1，在线路单相故障跳闸后，采集输电线路m、η两侧断开相实时端电压um(t)、un(t)及并联电抗器电流im(t)、in(t)共四组电气量信号，在每组信号中取3 4个工频周期的数据窗，在信号调理电路中对信号进行低通滤波、降噪的信号预处理；
步骤1.2，将经步骤1.1预处理后获得的信号经采样、保持、AD转换后送入微机DSP主系统。
步骤2具体按照以下步骤实施:
步骤2.1，经步骤1.1选择数据窗之后，将数据窗的数据进行PRONY曲线拟合；
步骤2.2，经PRONY曲线拟合后，数据窗的数据表示为:Um1、Unj、Imk, Ing, (i，j, k，g=l，2……)，包含的主要频率的周期分量。
步骤3具体按照以下步骤实施:
经步骤2利用PRONY分析获得结果后，在PRONY分析结果Um1、Unj、Imk, Ing中筛选出频率在频率f在30Hz 55Hz之间的主要周期分量Umi,、Unj,、Imk,、Ing,，其中i'、j'、k/、g'为筛选后各组信号分量的个数；
若i,、j,、k'、g'均为1，则表示故障点未消失，在最大允许判别时间内继续判别；
若i,、j'、k'、g'存在有一个大于等于2，进入下一步骤继续进行瞬时故障熄弧的可靠确认。
步骤4具体按照以下步骤实施:
根据步骤3频率筛选判别的结果Umi,、Unj,、Ifflk,、Ing,，依据以下判据分别对输电线路m侧和η侧进行瞬时故障熄弧确认判别，具体按照算法实施:
权利要求
1.带并联电抗器的输电线路单相智能重合闸无故障识别方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施: 步骤I，对故障电气量进行采集及预处理； 步骤2，从经步骤I处理后的信号中提取故障信号特征； 步骤3，利用频率特征进行故障判别； 步骤4、利用幅值特征进行无故障确认。
2.根据权利要求1所述的带并联电抗器的输电线路单相智能重合闸无故障识别方法，其特征在于，所述步骤I具体按照以下步骤实施: 步骤1.1，在线路单相故障跳闸后，采集输电线路m、η两侧断开相实时端电Sum(t)、un(t)及并联电抗器电流im(t)、in(t)共四组电气量信号，在每组信号中取3 4个工频周期的数据窗，在信号调理电路中对信号进行低通滤波、降噪的信号预处理； 步骤1.2，将经步骤1.1预处理后获得的信号经采样、保持、AD转换后送入微机DSP主系统。
3.根据权利要求1所述的带 并联电抗器的输电线路单相智能重合闸无故障识别方法，其特征在于，所述步骤2具体按照以下步骤实施: 步骤2.1，经步骤1.1选择数据窗之后，将数据窗的数据进行PRONY曲线拟合； 步骤2.2，经PRONY曲线拟合后，数据窗的数据表示为:Um1、Unj、Imk, Ing, (i，j，k，g=l，2……)，包含的主要频率的周期分量。
4.根据权利要求1所述的带并联电抗器的输电线路单相智能重合闸无故障识别方法，其特征在于，所述步骤3具体按照以下步骤实施: 经步骤2利用PRONY分析获得结果后，在PRONY分析结果Um1、Unj、Imk, Ing中筛选出频率在频率f在30Hz 55Hz之间的主要周期分量Umi, ,Unj,、Imk,、Ing,，其中i'、j'、k'、g/为筛选后各组信号分量的个数； 若i,、_T、k'、gf均为1，则表示故障点未消失，在最大允许判别时间内继续判别；若i,、_r、k'、g'存在有一个大于等于2，进入下一步骤继续进行瞬时故障熄弧的可靠确认。
5.根据权利要求1所述的带并联电抗器的输电线路单相智能重合闸无故障识别方法，其特征在于，所述步骤4具体按照以下步骤实施: 根据步骤3频率筛选判别的结果Umi, ,Unj, ,Ifflk,、Ing,，依据以下判据分别对输电线路m侧和η侧进行瞬时故障熄弧确认判别，具体按照算法实施:
全文摘要
本发明公开了带并联电抗器输电线路单相智能重合闸重合前无故障识别方法，具体步骤为1)采集线路两端断开相电压um(t)、un(t)和电抗器im(t)、in(t)，取3～4个工频周期的数据窗，进行低通滤波等信号调理处理；2)采用PRONY分析；3)利用PRONY分析结果提取频率在30Hz～55Hz之间的主要周期分量，判断主要周期分量个数，若为1则故障未消失，若Num≥2则进入下一步判别确认；4)根据频率筛选判别的结果，依据判据分别对输电线路m、n侧进行瞬时故障熄弧确认判别，若3)中提取的电压或电流的两分量均满足上述故障则判为无故障，发出重合命令，否则认为故障未消失，在最大允许判别时间到达前持续判别。本发明的无故障识别方法解决了现有固定时限的重合闸存在重合于未熄弧瞬时故障的问题。
文档编号G01R31/00GK103217598SQ201310077800
公开日2013年7月24日 申请日期2013年3月12日 优先权日2013年3月12日
发明者邵文权, 章宵微, 南树功 申请人:西安工程大学