一种滤除拖尾电流的失灵保护动作方法及保护装置与流程

本发明涉及失灵保护技术，更具体的，涉及一种滤除拖尾电流的失灵保护动作方法、系统、保护装置及计算机可读存储介质。

背景技术：

1、当电力系统发生故障，继电保护装置检测到故障后动作，导致断路器断开，从而切除故障。然而，当保护动作导致断路器断开后，线路上的电流互感器(currenttransformer，ct)会在二次绕组侧形成电流回路，并对ct电感中的能量进行释放，并由此产生了拖尾电流。

2、背景技术文献1：电流互感器拖尾电流对断路器失灵保护的影响，高鹏，高明，《广东电力》，第25卷第7期，2012年7月。上述背景技术文献中提及，拖尾电流可能会影响到后续失灵保护的正确动作，导致例如故障线路中其他相断路器继续断开而扩大故障范围等的严重问题。适当的设置保护动作定值和延长整定时间能够有效的消除拖尾电流所导致的失灵保护误动作。

3、断路器失灵保护是电力系统中广泛应用的一种后备保护。断路器失灵保护是指故障电气设备的继电保护动作发出跳闸命令而断路器拒动时，利用故障设备的保护动作信息与拒动断路器的电流信息构成对断路器失灵的判别，能够以较短的时限切除同一厂站内其他有关的断路器，使停电范围限制在最小，从而保证整个电网的稳定运行，避免造成发电机、变压器等故障元件的严重烧损和电网的崩溃瓦解事故。断路器失灵保护作为电网和主设备重要的近后备保护，是继电保护中很重要的保护，直接影响到电力系统的稳定运行。

4、根据断路器失灵保护的原理可知，失灵保护延时整定定值应考虑断路器动作时间、电流元件保护返回时间、时间配合裕度之和来合理的设置。目前来说，断路器失灵保护动作时间定值一般整定为200-250ms，用于躲过可能存在的断路器跳开时间过长、故障切除时ct拖尾电流造成电流元件返回过慢等问题。但随之而来，失灵保护的延迟也带来了新问题。例如，隔离故障时间无法动态调节，当断路器失灵时隔离时间就可能会过长，若达到了370ms～405ms则会导致有电力电子设备接入的线路发生连续换相失败事故。

5、背景技术文献2：基于fréchet距离算法的电流互感器拖尾电流识别方法，李振兴等，《电网技术》，2020年10期。背景技术2中公开了一种新的拖尾电流识别方法，从而为避免失灵保护误动提供依据。但是，这种方法中所采用的计算方式并为得到广泛应用，在保护设备实现的过程中仍然可能存在技术转化成本高、效率低等问题。

6、此外，识别与消减拖尾电流影响的数据处理技术作为防止失灵保护误动的重要手段之一，已经被广泛研究，但现在主要的数据处理技术还是沿用滤波算法加半波积分或者全周傅氏算法的方式，其中作为滤除直流分量的差分滤波算法目前仍是主要方法，该方法在滤除初始值不大、衰减时间长的直流分量时效果明显，但针对初始值大的衰减直流分量效果较差。

7、针对上述问题，亟需一种滤除拖尾电流的失灵保护动作方法、系统、保护装置及计算机可读存储介质。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的不足，本发明提供一种滤除拖尾电流的失灵保护动作方法、系统、保护装置及计算机可读存储介质，方法通过级联的差分滤波算法来有效滤除故障线路上ct采集的三相电流中的拖尾电流分量，确保了失灵保护动作的准确。

2、本发明采用如下的技术方案。

3、本发明第一方面，涉及一种滤除拖尾电流的失灵保护动作方法，方法包括以下步骤：步骤1，基于失灵保护规则启动故障线路上的电流互感器，以实现电流互感器对故障线路中三相电流的采集；步骤2，采用级联的三个差分滤波算法分别实现对三相电流的差分运算，以获得每一级的差分滤波结果，并在此后针对每一级差分滤波结果依次进行半波积分运算或全周傅里叶变换运算，以获取运算后的第一电流有效值、第二电流有效值和第三电流有效值；步骤3，采用失灵动作门槛对于电流有效值结果进行判断，只有在第一电流有效值、第二电流有效值和第三电流有效值均越过失灵动作门槛时，失灵保护动作。

4、优选的，步骤3中还包括：设置失灵启动门槛为iset＝1.25δit+δiset；其中，δit为浮动门槛，δiset为固定门槛；并且，三相相电流、三相相间电流中二者之一作为输入电流时，任一个输入电流的半波积分满足失灵启动门槛时，失灵保护启动。

5、优选的，浮动门槛δit为上一个采样周期内的电流变化量，固定门槛δiset根据所述电流互感器的二次侧电流值确定。

6、优选的，失灵保护动作还对故障线路的零负序是否启动、过流元件是否启动进行判定；并在零负序启动并且过流元件启动时，失灵保护动作。

7、优选的，对零负序是否启动进行判定还包括：对故障线路中三相电流进行计算，以分别获得故障时刻的零序电流、负序电流；若零序电流、负序电流之一分别越过零序电流启动门槛、负序电流启动门槛，则判定故障线路中发生了零负序启动。

8、优选的，对过流元件是否启动进行判定还包括：根据故障线路中三相电流计算相间电流傅氏值，相间电流傅氏值为相间电流进行傅里叶变换后的电流有效值；若相间电流傅氏值越过所述相电流启动门槛值，则判定故障线路中存在过流元件启动。

9、优选的，级联的三个差分滤波算法中还包括：在后一个差分滤波算法中，将前一个差分滤波算法的差分滤波结果进行幅度补偿后，作为后一个差分滤波算法的输入电流。

10、优选的，失灵保护规则为：当识别到故障线路中存在保护动作导致的断路器断开时，或者，当识别到故障线路中发生了将会导致断路器断开的故障时，立即启动故障线路上的电流传感器，以对电流传感器上的拖尾电流进行采集。

11、本发明第二方面，涉及一种滤除拖尾电流的失灵保护动作系统，系统用于实现本发明第一方面中方法的步骤；并且，系统包括设置在输电线路上的三线电流互感器、电流采集模块、电流分析模块和保护动作模块；其中，电流采集模块，用于基于失灵保护规则启动故障线路上的电流互感器，以实现电流互感器对故障线路中三相电流的采集；电流分析模块，用于采用级联的三个差分滤波算法分别实现对三相电流的差分运算，以获得每一级的差分滤波结果，并在此后针对每一级差分滤波结果依次进行半波积分运算或全周傅里叶变换运算，以获取运算后的第一电流有效值、第二电流有效值和第三电流有效值；保护动作模块，用于采用失灵动作门槛对于电流有效值结果进行判断，只有在第一电流有效值、第二电流有效值和第三电流有效值均越过失灵动作门槛时，失灵保护动作。

12、本发明第三方面，涉及一种保护装置，包括处理器及存储介质，存储介质用于存储指令；处理器用于根据指令进行操作以执行根据本发明第一方面中方法的步骤。

13、本发明第四方面，涉及计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本发明第一方面中方法的步骤。

14、本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明中的一种滤除拖尾电流的失灵保护动作方法、系统、保护装置及计算机可读存储介质，方法通过级联递进的差分滤波算法来有效滤除故障线路上ct采集的三相电流中的不同初值的拖尾电流分量，通过三组半波积分或者全周傅氏计算电流有效值，确保了失灵保护动作的准确。本发明采用现有技术中常用的保护滤波算法，只在算法的电路模块集成层面进行改进就能够实现对失灵保护动作准确性的大幅提升，成本低、代价小。

15、本发明的有益效果还包括：

16、1、通过增加多级失灵保护动作判据，使得方法能够确保在各种大小的故障直流分量的情况下，都至少有一到两级滤波算法使得故障直流分量能够被充分有效的滤除掉，确保了滤波过程的充分，以及失灵保护动作的准确性。

17、2、经过大量试验获取的规律，当拖尾电流呈现出初始直流分量较小、衰减时间较长的特征时，一次差分滤波结果能够较为准确的滤除拖尾电流中的直流分量。而当拖尾电流呈现出初始直流分量较高，衰减时间较短，也就是拖尾斜率较大的情况下，高阶差分滤波结果此时能够更好的弥补一次差分滤波结果中的不足，实现对失灵保护判据的合理补充。