一种基于镜像突变量启动的过流保护方法与流程

本发明涉及电力系统继电保护技术领域，具体涉及一种基于镜像突变量启动的过流保护方法。

背景技术：

配电网终端作为配电自动化系统的基础设备，其稳定可靠的运行对整个配电网自动化系统能否正常运行并发挥作用有着决定性的影响。配电网终端的可靠运行除了完成了基本的“四遥”功能外，还要能够检测故障并快速切除故障。相间过流保护利用电力系统发生相间短路故障时相电流显著上升的特征实现保护，具有动作迅速、简单可靠、易于整定管理的优点，成为配电网中一种主要的保护形式。其保护过程分为启动检测，短路电路判断两步骤。检测到过流启动后，再判断短路电流超过整定值时立即发跳闸命令切除故障。

但因为配电终端多安装在户外，运行环境恶劣，更易受外部环境如雷击等浪涌信号的影响，容易产生保护误动作，引起不必要的停电事故，降低了供电可靠性。针对这种干扰，需要通过分析采样的特征对过流算法做进一步的优化，来保证配电网终端在受到干扰时不误动作，进而保证保护的可靠性和灵敏性。

技术实现要素：

为解决现有技术中的不足，本发明提供一种基于镜像突变量启动的过流保护方法，在保护预启动阶段后，进入判断过流值是否超越电流门槛值的阶段时，通过镜像突变量的方法来确定是否为真实发生了故障还是因干扰引起的采样抖动，解决了配电网终端因外部环境如雷击等浪涌信号而引起的误动，在保证保护灵敏性的同时提高了保护的可靠性。

为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：一种基于镜像突变量启动的过流保护方法，其特征是，包括：

步骤1：数据采集装置采集被保护线路的相电流；循环存储最新两个周波的采样值；

步骤2：每隔半周波用公式(1)逐点比较法进行相电流突变量的计算，获得差值diff；

diff＝abs(cur_pos-pre_pos)(1)

式中，cur_pos表示最新周波采样点起始指针指向的采样值，pre_pos表示前一周波采样点起始指针指向的采样值；

步骤3：根据公式(2)判断差值diff的大小，满足公式(2)，则将突变量个数brkvarcount加1，不满足则置为0；

diff>diffdz(2)

式中，diffdz为突变量启动定值；

步骤4：根据公式(3)判断突变量个数brkvarcount的大小，满足公式(3)，则置过流保护“预启动”信号为1；

brkvarcount>brkvarcountdz(3)

式中，brkvarcountdz为突变量连续启动个数定值；

步骤5：紧接着的半周波采样到来后，如检测到“预启动”信号为1，则将最新的半个周波采样值沿时间轴取其镜像值，表示为“-new_pos”，用镜像后的值通过公式(4)进行逐点比较法进行相电流突变量的计算：

new_diff＝abs(-new_pos-pre_pos)(4)

步骤6：判断新计算的new_diff是否大于diffdz，若满足，则将新的突变量个数newbrkvarcount加1，不满足则置为0；

步骤7：判断新的突变量个数newbrkvarcount是否大于brkvarcountdz，若满足，则置过流“启动”信号为1；

步骤8：步骤7完成的同时，立刻计算当前最新一周波的相电流有效值，得故障电流值记为if；

步骤9：根据公式(5)判断是否有“启动”信号及故障电流是否大于过流定值idz，如满足(5)，则为真实的过流故障，数据采集装置发继电保护出口跳闸命令切除故障：

(act＝＝1)&&(if>idz)(5)。

前述的一种基于镜像突变量启动的过流保护方法，其特征是：步骤1中所述最新两个周波的采样值的最小采样频率为1khz。

前述的一种基于镜像突变量启动的过流保护方法，其特征是：步骤2中所述每隔半个周波，即10ms检测一次突变量。

前述的一种基于镜像突变量启动的过流保护方法，其特征是：所述突变量启动定值diffdz根据不同场合进行灵活设置。

前述的一种基于镜像突变量启动的过流保护方法，其特征是：所述突变量连续启动个数定值brkvarcountdz均根据不同场合进行灵活设置。

前述的一种基于镜像突变量启动的过流保护方法，其特征是：所述计算当前最新一周波的相电流有效值采用傅氏算法。

本发明所达到的有益效果：本发明能够根据保护在首次启动后，通过后续半周波的镜像波形再一次进行突变量的启动判断，在保证保护灵敏性的情况下避免了因外部环境影响而引起的保护误动，提高了保护的可靠性。

附图说明

图1是正常相间故障的电流录波波形图；

图2是外部干扰引起抖动的电流录波波形；

图3是正常过流故障采样时刻及镜像波形图；

图4是异常过流故障采样时刻及镜像波形图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示为正常相间故障的电流录波波形图；如图2所示为外部干扰引起抖动的电流录波波形图，即异常过流故障波形图。

实施例一，正常过流故障时的判断方法，假定采集到的过流故障波形如图1所示，标上采集时刻后如图3所示；

图3中，参数说明如下。

t0：故障时刻起始点；

t1：故障后的首个半周波时刻起始点；

t2：故障后的第2个半周波时刻起始点；

t10：故障前的半个周波时刻起始点；

t20：故障前的整周波时刻起始点；

new_pos：故障时刻后半周波采样点起始指针指向的采样值；

正常过流故障时的判断方法，包括步骤：

采集线路的电流，循环存储最新的两个周波采样值，即图3中t20-t0和t0-t2两个时刻之间的两个周波；

将t0-t1时段半周波的采样点同t20-t10时段半周波的采样点逐点差值计算获得计算差值点，取计算结果的绝对值，判断有连续4个差值点大于指定门槛值，则置过流保护“预启动”信号为1；

将t1-t2时段的半周波沿t轴取反，得其镜像采样波形，将镜像后从t1-t2时段半周波的采样点同t20-t10时段半周波的采样点进行逐点差值计算获得计算差值，取计算结果的绝对值，判断得到连续4个差值点大于指定的门槛值，则置过流“启动”信号为1；

通过傅氏算法计算t0-t2时段整周波的电流有效值if，将保护电流大小同过流定值比较，有效值大于过流定值，数据采集装置发继电保护出口跳闸命令切除故障。

实施例二，异常过流故障时的判断方法，假定采集到的过流故障波形如图2所示，标上采集时刻后如图4所示，

异常过流故障时的判断方法，包括步骤：

采集线路的电流，存储最新的两个周波采样点，即图3中t20-t0和t0-t2两个时刻之间的两个周波；

将t0-t1时段半周波的采样点同t20-t10时段半周波的采样点逐点差值计算获得计算差值，取计算结果的绝对值，判断有连续4个差值点大于指定门槛值，过流保护“预启动”信号为1；

将t1-t2时段的半周波沿t轴取反，得其镜像采样波形，将镜像后从t1-t2时段半周波的采样点同t20-t10时段半周波的采样点进行逐点差值计算获得计算差值，取计算结果的绝对值，判断没有连续4个差值点大于指定的门槛值，则置过流“启动”信号为0，清除“预启动”标志，置为0，进入下一次的采样周期判断。

本发明一种基于镜像突变量启动的过流保护方法，在传统的只判一次突变量的基础上增加在检测到突变量后，将最新的半周波取其镜像值与前一个周波的前半个周波值逐点再比较一次差值，用来决定首次检测到的突变量启动是真实的发生了故障还是因为外部环境因素干扰而引起的突变量误启动。

当非真实故障发生时配电终端装置将会发“保护预启动”信号，而因为是干扰引起的突变量预启动，在紧接着的半个周波采样中突变量将消失，故根据镜像突变量启动算法获得的差值将不会满足连续若干点越过门槛值，因而配电终端装置不会发真正的“保护启动”信号，即避免了因外部干扰而引起的配电终端保护的误动。

当真实故障发生时配电终端装置将会发“保护预启动”信号，而因为非干扰引起的突变量预启动，在紧接着的半个周波采样中突变量不会消失，故根据镜像突变量启动算法获得的差值将仍然满足连续若干个点越过门槛值，因而配电终端装置将发真正的“保护启动”信号，同时通过傅氏计算获得当前保护电流的大小，如果当前保护电流大于过流定值，则发保护跳闸命令，切除故障。

因判别镜像突变量启动的结果和计算保护电流的大小是在同一个任务周期中完成的，故“镜像突变启动”的判别没有增加保护出口的时间，即确保了过流保护的速动性，同时因进行了二次判别，又提高了过流保护的可靠性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。