一种自适应零序阻抗选线保护方法及装置与流程

1.本发明涉及配电网故障选线技术领域，尤其涉及一种自适应零序阻抗选线保护方法及装置。


背景技术：

2.配电网中性点接地方式较多，不同接地方式对选线保护装置的灵敏性、选择性和可靠性有较大影响。在中性点不接地系统，由于接地故障线路零序电流的方向和大小与非故障线路存在明显差异，常采用零序电流比幅比相法等，选线准确性较高。对于中性点经消弧线圈接地系统，由于消弧线圈补偿了大部分的接地故障电流，使得线路的零序电流方向、大小等特征与不接地系统存在较大差异，比幅比相法不再适用。中性点经消弧线圈接地系统下，常采用有功功率法、5次谐波法、首半波、暂态方向、小波分析法等方法，但由于故障特征复杂，上述方法均未能达到高选线准确率，一般不高于90％。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明提出一种自适应零序阻抗选线保护方法及装置，利用配电线路零序阻抗不受中性点接地方式影响的特点，通过实时计算瞬时故障、间歇故障和永久故障时每条线路的特征零序阻抗，动态分析每条线路的零序阻抗，依据每条线路零序阻抗值的变化，自适应调整零序阻抗选线保护跳闸定值，准确灵敏地切除故障。为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明提供一种自适应零序阻抗选线保护方法及装置，包括：
4.一种自适应零序阻抗选线保护方法，包括：
5.获取当前配电系统中多条线路的历史故障数据，基于所述历史故障数据计算得到每条所述线路的特征零序阻抗；
6.实时监测每条线路的零序阻抗状态数据，当配电系统发生单相接地时，基于每条所述线路的特征零序阻抗与所述零序阻抗状态数据进行自适应选线。
7.根据一种具体的实施方式，上述自适应零序阻抗选线保护方法中，所述历史故障数据包括：故障状态下的零序电压与各线路零序电流。
8.根据一种具体的实施方式，上述自适应零序阻抗选线保护方法中，所述基于所述历史故障数据计算得到每条所述线路的特征零序阻抗，包括：
9.s201、获取n次故障对应的历史故障数据，根据n次故障的历史故障数据计算得到m条线路的n次故障下的零序阻抗值，其中，m为配电系统线路总条数，n满足：n≥3；s202、针对每条所述线路，判断其对应的n次故障下的零序阻抗值之间的偏差值是否均小于预设值，若是，则计算n次故障下的零序阻抗值的平均值，以该平均值为该线路的特征零序阻抗值；若否，则进入s203；
10.s203、判断线路对应的n次故障下的零序阻抗值中是否至少有2次故障零序阻抗值的偏差值小于所述预设值，若是，则计算偏差值小于所述预设值的故障零序阻抗值的平均值，以该平均值为该线路的特征零序阻抗值；
11.s204、判断是否确认m条线路的特征零序阻抗值，若是，则结束；若否，则从s203已经确定特征零序阻抗值的线路中，寻找n次故障下的零序阻抗值与其特征零序阻抗值的偏差值均大于所述预设值的1次故障，以该次故障下的故障零序阻抗值为未确定线路的特征零序阻抗值。
12.根据一种具体的实施方式，上述自适应零序阻抗选线保护方法中，采用以下公式计算各线路每次故障状态下的故障零序阻抗值：
[0013][0014]
其中，z
0i
为第i条线路当前故障下的零序阻抗值；为第i条线路故障时的系统零序电压；为第i条线路故障时的零序电流；ri为第i条线路故障时的零序电阻，xi为第i条线路故障时的零序电抗。
[0015]
根据一种具体的实施方式，上述自适应零序阻抗选线保护方法中，所述预设值＞0.05。
[0016]
根据一种具体的实施方式，上述自适应零序阻抗选线保护方法中，所述基于每条所述线路的特征零序阻抗与所述零序阻抗状态数据进行自适应选线，包括：
[0017]
计算当前故障状态下的各线路零序阻抗，计算当前故障状态下的各线路零序阻抗与该线路特征零序阻抗之间的偏差值；
[0018]
判断是否存在偏差值大于预设值的线路，若是，则大于预设值的线路为故障线路，若否，则判断母线接地。
[0019]
根据一种具体的实施方式，上述自适应零序阻抗选线保护方法中，若存在至少两条线路的偏差值大于所述预设值，则如判定的故障线路大于两条，则以故障状态下零序阻抗与特征零序阻抗偏差最大的为故障线路。
[0020]
本发明的另一方面，提供一种自适应零序阻抗选线保护装置，包括：
[0021]
获取单元，用于获取当前配电系统中多条线路的历史故障数据，基于所述历史故障数据计算得到每条所述线路的特征零序阻抗；
[0022]
监测控制单元，用于实时监测每条线路的零序阻抗状态数据，当配电系统发生单相接地时，基于每条所述线路的特征零序阻抗进行自适应选线。
[0023]
根据一种具体的实施方式，上述自适应零序阻抗选线保护装置中，所述监测控制单元包括：
[0024]
数据采集模块，用于采集系统中各线路的零序电压与零序电流；
[0025]
计算模块，用于计算每条线路的零序阻抗状态数据；
[0026]
控制模块，用于基于每条所述线路的特征零序阻抗与所述零序阻抗状态数据进行自适应选线。
[0027]
根据一种具体的实施方式，上述自适应零序阻抗选线保护装置中，所述数据采集模块包括：
[0028]
传感子模块，用于将系统侧高压电压、高压电流信号转换为低压电压、低压电流信
号，并传输至采样子模块；
[0029]
采样子模块，用于基于所述低压电压、低压电流信号采样得到系统中各线路的零序电压与零序电流。
[0030]
实施本发明实施例，将具有如下有益效果：
[0031]
本发明实施例所提供的自适应零序阻抗选线保护方法，包括：获取当前配电系统中多条线路的历史故障数据，基于所述历史故障数据计算得到每条所述线路的特征零序阻抗；实时监测每条线路的零序阻抗状态数据，当配电系统发生单相接地时，基于每条所述线路的特征零序阻抗与所述零序阻抗状态数据进行自适应选线；本发明的通过基于历史故障数据计算每条线路的特征零序阻抗，能够在故障时实时感知、自适应对比线路阻抗参数相较于所述特征零序阻抗值的偏差状态，从而自适应性匹配得到相应的故障线路；本发明实施例所提供的方法对于高阻接地故障、间歇性故障选线保护准确性更高；同时发明所提供的方法不受配电网中性点接地方式的影响，具有较高的灵敏性、选择性和可靠性，适用于任意中性点接地方式。
附图说明
[0032]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0033]
其中：
[0034]
图1为一个实施例中自适应零序阻抗选线保护方法第一流程示意图；
[0035]
图2为一个实施例中自适应零序阻抗选线保护方法第二流程示意图；
[0036]
图3为一个实施例中获得每条线路特征零序阻抗准确值方法流程示意图；
[0037]
图4为一个实施例中自适应故障选线流程示意图；
[0038]
图5为一个实施例中自适应零序阻抗选线保护装置结构框图；
具体实施方式
[0039]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
[0040]
实施例1
[0041]
图1示出了本发明示例性实施例的自适应零序阻抗选线保护方法，包括：
[0042]
获取当前配电系统中多条线路的历史故障数据，基于所述历史故障数据计算得到每条所述线路的特征零序阻抗；
[0043]
实时监测每条线路的零序阻抗状态数据，当配电系统发生单相接地时，基于每条所述线路的特征零序阻抗与所述零序阻抗状态数据进行自适应选线。
[0044]
本发明实施例所提供的自适应零序阻抗选线保护方法通过基于历史故障数据计算每条线路的特征零序阻抗，能够在故障时实时感知、自适应对比线路阻抗参数相较于所
述特征零序阻抗值的偏差状态，从而自适应性匹配得到相应的故障线路；本发明实施例所提供的方法对于高阻接地故障、间歇性故障选线保护准确性更高；同时发明所提供的方法不受配电网中性点接地方式的影响，具有较高的灵敏性、选择性和可靠性，适用于任意中性点接地方式。
[0045]
实施例2
[0046]
在一种可能的实现方式中，如图2所示，上述自适应零序阻抗选线保护方法，具体实施流程如下：
[0047]
s101，实时监测零序电压，记录配电线路发生接地故障的每条线路零序电流；
[0048]
s102，利用每条线路故障时的零序电压和零序电流计算每条线路故障时的零序阻抗；
[0049]
s103，获得每条线路特征零序阻抗准确值；
[0050]
s104，获得每条线路特征零序阻抗后，装置工作在选线状态；
[0051]
s105，当配电系统发生单相接地，根据线路零序阻抗变化，选定故障线路。
[0052]
在一种可能的实现方式中，如图3所示，上述s103、获得每条线路特征零序阻抗准确值，具体包括：
[0053]
s201，任意选择3条及以上接地故障历史数据，依据零序电压和零序电流计算出零序阻抗值；
[0054]
s202，获得3次接地故障零序阻抗|z
0i
|偏差绝对值小于p(p为预设值)的线路，则取3次故障的|z
0i
|平均值为该条线路的特征零序阻抗；
[0055]
s203，在未确定特征零序阻抗的线路中，获得3条历史数据中，2次接地故障零序阻抗|z
0i
|偏差绝对值小于p的线路，则取2次故障的|z
0i
|平均值为该条线路的特征零序阻抗；如仍未能确定所有线路的特征零序阻抗，进行下一步；
[0056]
s204，在s202和s203确定特征零序阻抗的线路中，寻找3次故障中零序阻抗与特征零序阻抗偏差大于p的1次故障；
[0057]
s205，s204中的线路，如果存在零序阻抗偏差大于p的1次故障，则未确定特征零序阻抗线路的特征零序阻抗为该次故障的零序电压、零序电流计算出的零序阻抗；如仍未能确定所有线路的特征零序阻抗，进行下一步；
[0058]
s206，s204中的3次故障不存在确定特征零序阻抗的线路零序阻抗与特征零序阻抗偏差大于p的故障，继续寻找下一次故障，直到获得全部线路的特征零序阻抗。
[0059]
本实施例中，通过历史故障数据实时计算瞬时故障、间歇故障和永久故障时每条线路的零序阻抗特征量，动态分析每条线路的零序阻抗，从而在实时选线过程中能够依据每条线路零序阻抗值的变化，自适应调整零序阻抗选线保护跳闸定值，准确灵敏地切除故障。
[0060]
在一种可能的实现方式中，上述自适应零序阻抗选线保护方法中，所述预设值p＞0.05。其中，在电网系统中，通常情况下，电压互感器和电流互感器会存在0.05的误差值，因此相应的偏差值应当大于该误差值。
[0061]
以下结合具体案例阐述获得每条线路特征零序阻抗的方法，
[0062]
具体案例一：系统包含4条线路，取3次历史故障数据，根据历史数据1计算得到线路1～线路4的零序阻抗分别为923ω、1770ω、885ω、444ω；根据历史数据2计算得到的线
路1～线路4的零序阻抗分别为3540ω、727ω、885ω、443ω；根据历史数据3计算得到的线路1～线路4的零序阻抗分别为3540ω、1770ω、515ω、445ω；根据s202，线路4的零序阻抗在3条历史数据的偏差均小于p(本实施例中，p为2)，取平均值444ω为线路4的特征零序阻抗。进一步地，线路1在历史数据2和历史数据3中符合s203所述特征，计算线路1特征零序阻抗为3540ω；线路2在历史数据1和历史数据3中符合s203所述特征，计算线路2特征零序阻抗为1770ω；线路3在历史数据1和历史数据2中符合s203所述特征，计算线路2特征零序阻抗为885ω；至此已获得所有线路的特征零序阻抗，流程结束。
[0063]
具体案例二：系统包含4条线路，取3次历史故障数据，根据历史数据1计算得到线路1～线路4的零序阻抗分别为923ω、1770ω、885ω、444ω；根据历史数据2计算得到的线路1～线路4的零序阻抗分别为3540ω、727ω、885ω、443ω；根据历史数据3计算得到的线路1～线路4的零序阻抗分别为3540ω、854ω、885ω、445ω；根据s202，线路3的零序阻抗在3条历史数据的偏差均小于p，取平均值885ω为线路4的特征零序阻抗；线路4的零序阻抗在3条历史数据的偏差均小于p，取平均值444ω为线路4的特征零序阻抗。进一步地，线路1在历史数据2和历史数据3中符合s203所述特征，计算线路1特征零序阻抗为3540ω；由于仍有线路2未能确定特征零序阻抗，进行下一步。在历史数据1中，线路1的零序阻抗与线路1的特征零序阻抗偏差大于p，则确定线路的特征零序阻抗为1770ω。至此获得了所有线路的特征零序阻抗，流程结束。
[0064]
具体案例三：系统包含4条线路，取3次历史故障数据，根据历史数据1计算得到线路1～线路4的零序阻抗分别为923ω、1770ω、885ω、444ω；根据历史数据2计算得到的线路1～线路4的零序阻抗分别为1542ω、1770ω、885ω、443ω；根据历史数据3计算得到的线路1～线路4的零序阻抗分别为2037ω、1770ω、885ω、445ω；根据s202，线路2的零序阻抗在3条历史数据的偏差小于p，取均值1770ω为线路2的特征零序阻抗；线路3的零序阻抗在3条历史数据的偏差均小于p，取平均值885ω为线路4的特征零序阻抗；线路4的零序阻抗在3条历史数据的偏差均小于p，取平均值444ω为线路4的特征零序阻抗。进一步地，线路1不符合s203所述特征；进一步地，未找到符合s204所述的特征的数据，进行s206，查找到第4条接地故障数据为，线路1～线路4的零序阻抗分别为3540ω、727ω、885ω、443ω，其中线路2的零序阻抗偏差与线路2的特征阻抗偏差大于p，由此，根据s204、s205确定线路1的特征零序阻抗为3540ω；至此获得了所有线路的特征零序阻抗，流程结束。
[0065]
在一种可能的实现方式中，如图4所示，上述s105中自适应确定故障线路方法，具体包括：
[0066]
s301，计算实时测量的各线路零序阻抗；
[0067]
s302，计算故障时的零序阻抗与特征零序阻抗的偏差；
[0068]
s303，偏差大于整定值p时，为故障线路。
[0069]
s304，如没有线路大于p，则判断母线接地；若判定得到的故障线路不少于两条，则零序阻抗与特征零序阻抗偏差最大的为故障线路。
[0070]
本实施例中，通过实时监测故障发生时的线路零序电阻，感知当前故障状态下每条线路与其零序特征值之间的偏差状态，从而进行自适应整定选线，准确匹配得到故障线路。
[0071]
在一种可能的实施方式中中，上述所述p大于0.05。
[0072]
本实施例中，通过设定特定的偏差阈值，基于偏差阈值准确筛选相应的故障线路。
[0073]
本发明的另一方面，如图5所示，还提供一种自适应确定故障线路装置，包括：
[0074]
获取单元，用于获取当前配电系统中多条线路的历史故障数据，基于所述历史故障数据计算得到每条所述线路的特征零序阻抗；
[0075]
监测控制单元，用于实时监测每条线路的零序阻抗状态数据，当配电系统发生单相接地时，基于每条所述线路的特征零序阻抗进行自适应选线。
[0076]
本发明实施例所提供的自适应零序阻抗选线保护装置通过基于历史故障数据计算每条线路的特征零序阻抗，能够在故障时实时感知、自适应对比线路阻抗参数相较于所述特征零序阻抗值的偏差状态，从而自适应性匹配得到相应的故障线路；本发明实施例所提供的方法对于高阻接地故障、间歇性故障选线保护准确性更高；同时发明所提供的方法不受配电网中性点接地方式的影响，具有较高的灵敏性、选择性和可靠性，适用于任意中性点接地方式。
[0077]
在一种可能的实现方式中，上述自适应零序阻抗选线保护装置中，所述监测控制单元包括：
[0078]
数据采集模块，用于采集系统中各线路的零序电压与零序电流；
[0079]
计算模块，用于计算每条线路的零序阻抗状态数据；
[0080]
控制模块，用于基于每条所述线路的特征零序阻抗与所述零序阻抗状态数据进行自适应选线。
[0081]
在一种可能的实现方式中，上述数据采集模块包括：
[0082]
传感子模块，用于将系统侧高压电压、高压电流信号转换为低压电压、低压电流信号，并传输至采样子模块；
[0083]
采样子模块，用于基于所述低压电压、低压电流信号采样得到系统中各线路的零序电压与零序电流。
[0084]
在一种可能的实现方式中，上述获取模块被配置为通过以下方法获得每条线路特征零序阻抗准确值，具体包括：
[0085]
s201，任意选择3条及以上接地故障历史数据，依据零序电压和零序电流计算出零序阻抗值；
[0086]
s202，获得3次接地故障零序阻抗|z
0i
|偏差绝对值小于p的线路，则取3次故障的|z
0i
|平均值为该条线路的特征零序阻抗；
[0087]
s203，在未确定特征零序阻抗的线路中，获得3条历史数据中，2次接地故障零序阻抗|z
0i
|偏差绝对值小于p的线路，则取2次故障的|z
0i
|平均值为该条线路的特征零序阻抗；如仍未能确定所有线路的特征零序阻抗，进行下一步；
[0088]
s204，在s202和s203确定特征零序阻抗的线路中，寻找3次故障中零序阻抗与特征零序阻抗偏差大于p的1次故障；
[0089]
s205，s204中的线路，如果存在零序阻抗偏差大于p的1次故障，则未确定特征零序阻抗线路的特征零序阻抗为该次故障的零序电压、零序电流计算出的零序阻抗；如仍未能确定所有线路的特征零序阻抗，进行下一步；
[0090]
s206，s204中的3次故障不存在确定特征零序阻抗的线路零序阻抗与特征零序阻抗偏差大于p的故障，继续寻找下一次故障，直到获得全部线路的特征零序阻抗。
[0091]
本实施例中，配置获取单元基于历史故障数据实时计算瞬时故障、间歇故障和永久故障时每条线路的零序阻抗特征量，动态分析每条线路的零序阻抗，从而在实时选线过程中能够依据每条线路零序阻抗值的变化，自适应调整零序阻抗选线保护跳闸定值，准确灵敏地切除故障。
[0092]
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。