本发明涉及输电安全保护技术领域，尤其是一种输电线路的断线保护装置及其保护方法。
背景技术：
当输电线路的负载发生或者输电线路发生故障时，会出现相间不平衡的现象，这时中性线上会出现中性线电流。当这一不平衡状态过大时，会由于相电压严重波动导致用电器和人身的安全问题，所以需要对输电线路进行断线保护。中国发明专利申请CN 103280784 A公开了一种中性线断线保护方法及中性线断线保护器，这种保护装置虽然可以起到中性线断线保护的作用，但是其检测判断不准确，容易出现误动作。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种输电线路的断线保护装置及其保护方法，能够解决现有技术的不足，提高了断路保护的准确度和实效性。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
一种输电线路的断线保护装置，包括，
第一电压采集模块，用于采集第一相电压值；
第二电压采集模块，用于采集第二相电压值；
第三电压采集模块，用于采集第三相电压值；
中性线电流采集模块，用于采集中性线电流值；
第一滤波模块，用于对第一电压采集模块、第二电压采集模块和第三电压采集模块的采集信号进行滤波处理；
第二滤波模块，用于对中性线电流采集模块的采集信号进行滤波处理；
滤波关联模块，用于将第一滤波模块和第二滤波模块的滤波参数进行双向反馈；
控制模块，用于对采集的电流和电压信号进行分析，并根据分析结果给出断线保护策略；
报警模块，用于根据控制模块的分析结构进行报警信号的发出；
保护动作模块，用于根据控制模块的断线保护策略实施保护动作；
数据库模块，用于记录采集数据、分析结果和断线保护策略。
一种上述的输电线路的断线保护装置的保护方法，包括以下步骤：
A、第一电压采集模块、第二电压采集模块和第三电压采集模块采集的电压信号在第一滤波模块中进行滤波处理后，发送至控制模块；第一滤波模块采集的电流信号在第二滤波模块中进行滤波处理后，发送至控制模块；滤波关联模块对第一滤波模块和第二滤波模块的滤波参数进行双向反馈；
B、控制模块对中性线电流波形进行分解，提取中性线电流波形的特征曲线；
C、使用中性线电流波形的特征曲线分别对三相电压信号进行特征量提取；
D、使用提取的三组特征量进行对比，若结果超过第一阈值则通过报警模块发出报警信息，若结果超过第二阈值则通过保护动作模块进行断线保护；
E、数据库模块记录控制模块中的采集数据、分析结果和断线保护策略。
作为优选，步骤A中，第一滤波模块和第二滤波模块采用多通带滤波，每个通带均包含相干带宽；在各通带中，包含电源频率的通带为基通带，其余通带的基频为基通带基频的二的幂数倍，其余通带的带宽为基通带带宽的二倍。
作为优选，第一滤波模块和第二滤波模块的通带一一对应，第二滤波模块的通带带宽是第一滤波模块相对应的通带带宽的1/5。
作为优选，滤波关联模块将经过第一滤波模块滤波后的信号和经过第二滤波模块滤波后的信号进行对比，得到波形差异曲线，根据波性差异曲线分析有效信号缺失情况，然后通过对滤波参数的修改，改变通带分布频段；当任意一个滤波模块的通带分布频段发生变化时，对应的另一个滤波模块的通带分布频段也进行同步修改，修改方向与已发生变化的通带相同，修改幅度与本滤波模块通带的分布密度成正比。
作为优选，步骤B中，提取中性线电流波形的特征曲线包括以下步骤，
B1、将中性线电流波形的时域曲线转化为频域曲线；
B2、对频域曲线进行归一化处理；
B3、使用迭代函数对频域曲线进行迭代处理，迭代函数为，
其中，F为原始曲线方程，F′为迭代后的曲线方程，H为F的线性拟合方程，为F的趋势预测函数，p为噪声补偿函数，θi为噪声函数与原始曲线的相位角；
B4、将迭代后曲线中单调变化的曲线段取出，并进行矢量化，然后通过高斯变异得到特征区域，作为特征曲线。
作为优选，步骤C中，使用中性线电流波形的特征曲线分别对三相电压信号进行特征量提取包括以下步骤，
C1、使用特征曲线作为参考值，对三相电压信号进行维度变换；
C2、在特征曲线中提取函数逼近算子，根据函数逼近算子对经过步骤C1处理的信号进行函数逼近；
C3、将逼近结果与特征曲线进行对比，以基频整数倍的频点的平均对比偏差值最小为目标，对函数逼近算子进行修正，并最终得到修正后的逼近结果；
C4、使用最小二乘法求得与逼近结果相匹配的特征量。
作为优选，步骤D中，第一阈值和第二阈值为三组特征量的偏差值；第一阈值为15％，第二阈值为30％。
采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本发明通过使用相电压和中性线电流两个检测量作为参考，利用中性线电流信号对相电压检信号进行特征量提取，可以降低判断误差，减少计算量，提高判定速度。对于采集信号的滤波过程，通过双向的反馈调整，可以提高滤波的准确性，降低由于滤波带来的信息丢失。本发明可以适应各种工况环境，检测速度快，结果准确，可以实现及时的断线保护。
附图说明
图1是本发明一个具体实施方式的原理图。
具体实施方式
本发明中使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接、粘贴等常规手段，在此不再详述。
参照图1，本发明的一个具体实施方式包括，
第一电压采集模块1，用于采集第一相电压值；
第二电压采集模块2，用于采集第二相电压值；
第三电压采集模块3，用于采集第三相电压值；
中性线电流采集模块4，用于采集中性线电流值；
第一滤波模块5，用于对第一电压采集模块1、第二电压采集模块2和第三电压采集模块3的采集信号进行滤波处理；
第二滤波模块6，用于对中性线电流采集模块4的采集信号进行滤波处理；
滤波关联模块7，用于将第一滤波模块5和第二滤波模块6的滤波参数进行双向反馈；
控制模块8，用于对采集的电流和电压信号进行分析，并根据分析结果给出断线保护策略；
报警模块9，用于根据控制模块8的分析结构进行报警信号的发出；
保护动作模块10，用于根据控制模块8的断线保护策略实施保护动作；
数据库模块11，用于记录采集数据、分析结果和断线保护策略。
一种上述的输电线路的断线保护装置的保护方法，包括以下步骤：
A、第一电压采集模块1、第二电压采集模块2和第三电压采集模块3采集的电压信号在第一滤波模块5中进行滤波处理后，发送至控制模块8；第一滤波模块5采集的电流信号在第二滤波模块6中进行滤波处理后，发送至控制模块8；滤波关联模块7对第一滤波模块5和第二滤波模块6的滤波参数进行双向反馈；
B、控制模块8对中性线电流波形进行分解，提取中性线电流波形的特征曲线；
C、使用中性线电流波形的特征曲线分别对三相电压信号进行特征量提取；
D、使用提取的三组特征量进行对比，若结果超过第一阈值则通过报警模块9发出报警信息，若结果超过第二阈值则通过保护动作模块10进行断线保护；
E、数据库模块11记录控制模块8中的采集数据、分析结果和断线保护策略。
步骤A中，第一滤波模块5和第二滤波模块6采用多通带滤波，每个通带均包含相干带宽；在各通带中，包含电源频率的通带为基通带，其余通带的基频为基通带基频的二的幂数倍，其余通带的带宽为基通带带宽的二倍。
第一滤波模块5和第二滤波模块6的通带一一对应，第二滤波模块6的通带带宽是第一滤波模块5相对应的通带带宽的1/5。
滤波关联模块7将经过第一滤波模块5滤波后的信号和经过第二滤波模块6滤波后的信号进行对比，得到波形差异曲线，根据波性差异曲线分析有效信号缺失情况，然后通过对滤波参数的修改，改变通带分布频段；当任意一个滤波模块的通带分布频段发生变化时，对应的另一个滤波模块的通带分布频段也进行同步修改，修改方向与已发生变化的通带相同，修改幅度与本滤波模块通带的分布密度成正比。
步骤B中，提取中性线电流波形的特征曲线包括以下步骤，
B1、将中性线电流波形的时域曲线转化为频域曲线；
B2、对频域曲线进行归一化处理；
B3、使用迭代函数对频域曲线进行迭代处理，迭代函数为，
其中，F为原始曲线方程，F′为迭代后的曲线方程，H为F的线性拟合方程，为F的趋势预测函数，p为噪声补偿函数，θi为噪声函数与原始曲线的相位角；
B4、将迭代后曲线中单调变化的曲线段取出，并进行矢量化，然后通过高斯变异得到特征区域，作为特征曲线。
步骤C中，使用中性线电流波形的特征曲线分别对三相电压信号进行特征量提取包括以下步骤，
C1、使用特征曲线作为参考值，对三相电压信号进行维度变换；
C2、在特征曲线中提取函数逼近算子，根据函数逼近算子对经过步骤C1处理的信号进行函数逼近；
C3、将逼近结果与特征曲线进行对比，以基频整数倍的频点的平均对比偏差值最小为目标，对函数逼近算子进行修正，并最终得到修正后的逼近结果；
C4、使用最小二乘法求得与逼近结果相匹配的特征量。
步骤D中，第一阈值和第二阈值为三组特征量的偏差值；第一阈值为15％，第二阈值为30％。
另外，控制模块8根据数据库模块11的记录结果，对历史记录中出现的检测偏差进行仿真分析，对滤波通带的设置位置进行调整；同时提取滤波结果与三相电压信号的特征量之间的关联映射关系，并对关联映射关系进行加权融合，根据关联映射关系，使用滤波结果直接对函数逼近算子进行二次修正。通过对历史记录的处理，可以进一步提高断路保护的准确度和判定速度。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。