一种基于相位差动的暂态量保护方法、系统及设备与流程

本发明涉及线路保护，特别是涉及一种基于相位差动的暂态量保护方法、系统及设备。

背景技术：

1、柔性直流输电系统发生故障后，所有换流站同时向故障点馈入短路电流，故障电流激增，会影响电力电子设备，进而破坏直流输电系统。许多换流站距离负荷中心较远，还需通过交流线路送至配电网。受端交流线路发生故障时，也需要快速切除故障。因此研究具有高速动性的柔性直流线路保护原理，快速识别并隔离故障，具有重要的现实意义。柔性直流输电系统受端交流线路背靠换流器，故障时也会出现较为明显的暂态量，可以采用暂态量保护。

2、暂态量保护利用故障暂态分量，反映故障暂态特征，动作时间短，具有超高速动作性能。随着微机技术的提升，场站配备的微处理器性能提高，分析暂态信号频域特征的保护也相继出现。由于线路元件(母线杂散电容、阻波器)的边界效应，区内、外故障时保护安装处的电气量在频段上出现差异。区内故障时检测到的高频含量高，区外故障时检测到的高频含量低，但保护判据中对于中高频含量高低的定值很难整定，常见的分析方法有：基于小波多尺度变换，如小波包熵、小波奇异熵等；基于数学形态学的暂态特征识别方法；以及基于s变换构建时频特征矩阵的识别方法等。然而，以上常见分析方法普遍存在处理数据量大、对微处理器要求高和时间尺度长的问题。

技术实现思路

1、针对上述背景技术中提出的问题，本发明提供一种基于相位差动的暂态量保护方法、系统及设备，以减少故障判别过程中的计算量和运算时间，提高保护动作速度。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一方面，本发明提供一种基于相位差动的暂态量保护方法，包括：

4、当柔性直流输电系统受端交流线路发生故障时，安装在受端交流线路两侧的保护装置开始检测初始故障行波的波头；

5、当检测到初始行波的波头时，保护场站接收对侧线路传输的3ms相电流信号并开始处理，在保护场站合成差动电流；

6、利用fft对差动电流进行频谱分析，得到相位谱；

7、根据得到的相位谱确定保护装置发出跳闸信号还是闭锁信号。

8、可选地，所述保护场站接收对侧线路传输的3ms相电流信号并开始处理，在保护场站进行合成差动电流，具体包括：

9、保护场站利用保护装置接收对侧线路传输的3ms相电流信号，并将对侧线路相电流信号与本侧线路相电流信号相加形成差动电流。

10、可选地，所述利用fft对差动电流进行频谱分析，得到相位谱，具体包括：

11、对离散的差动电流信号进行零填充，并使用fft算法对零填充后的信号进行频域分析，得到fft分析结果；

12、根据fft分析结果的实部和虚部来计算每个频率分量的相位谱；所述相位谱表示信号在不同频率上的相位角度。

13、可选地，所述根据得到的相位谱确定保护装置发出跳闸信号还是闭锁信号，具体包括：

14、判断所述相位谱是否为持续上升的正相位，如果是，代表是区内故障，保护装置发出跳闸信号；反之则代表是区外故障，保护装置发出闭锁信号。

15、另一方面，本发明还提供一种基于相位差动的暂态量保护系统，包括：

16、故障行波检测模块，用于当柔性直流输电系统受端交流线路发生故障时，检测初始故障行波的波头；

17、差动电流合成模块，用于当检测到初始行波的波头时，接收对侧线路传输的3ms相电流信号并合成差动电流；

18、fft频谱分析模块，用于利用fft对差动电流进行频谱分析，得到相位谱；

19、保护装置动作模块，用于根据得到的相位谱确定保护装置发出跳闸信号还是闭锁信号。

20、可选地，所述差动电流合成模块具体包括：

21、差动电流合成对应，用于将对侧线路相电流信号与本侧线路相电流信号相加形成差动电流。

22、可选地，所述fft频谱分析模块具体包括：

23、频域分析单元，用于对离散的差动电流信号进行零填充，并使用fft算法对零填充后的信号进行频域分析，得到fft分析结果；

24、相位谱计算单元，用于根据fft分析结果的实部和虚部来计算每个频率分量的相位谱；所述相位谱表示信号在不同频率上的相位角度。

25、可选地，所述保护装置动作模块具体包括：

26、保护装置动作单元，用于判断所述相位谱是否为持续上升的正相位，如果是，代表是区内故障，保护装置发出跳闸信号；反之则代表是区外故障，保护装置发出闭锁信号。

27、再一方面，本发明还提供一种基于相位差动的暂态量保护设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如下方法：

28、检测柔性直流输电系统受端交流线路发生故障时的初始故障行波的波头；

29、当检测到初始行波的波头时，接收受端交流线路两侧传输的3ms相电流信号并合成差动电流；

30、利用fft对差动电流进行频谱分析，得到相位谱；

31、根据得到的相位谱确定保护装置发出跳闸信号还是闭锁信号。

32、可选地，所述存储器为非暂态计算机可读存储介质。

33、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

34、本发明提供了一种基于相位差动的暂态量保护方法、系统及设备，当柔性直流输电系统受端交流线路发生故障时，通过安装在受端交流线路两侧的保护装置来检测初始故障行波的波头；当检测到初始行波的波头时，保护场站接收对侧线路传输的3ms相电流信号并开始处理，在保护场站合成差动电流；利用fft对差动电流进行频谱分析，得到相位谱；根据得到的相位谱确定保护装置发出跳闸信号还是闭锁信号。本发明直接采用原始的故障电流录波进行分析，大大减小了数据量；进一步利用快速傅里叶变换的性质简化了计算流程，大大减少了运算时间；从而共同提高了保护判别的速度，提高了实用性。

技术特征：

1.一种基于相位差动的暂态量保护方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于相位差动的暂态量保护方法，其特征在于，所述保护场站接收对侧线路传输的3ms相电流信号并开始处理，在保护场站进行合成差动电流，具体包括：

3.根据权利要求1所述的基于相位差动的暂态量保护方法，其特征在于，所述利用fft对差动电流进行频谱分析，得到相位谱，具体包括：

4.根据权利要求1所述的基于相位差动的暂态量保护方法，其特征在于，所述根据得到的相位谱确定保护装置发出跳闸信号还是闭锁信号，具体包括：

5.一种基于相位差动的暂态量保护系统，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的基于相位差动的暂态量保护系统，其特征在于，所述差动电流合成模块具体包括：

7.根据权利要求5所述的基于相位差动的暂态量保护系统，其特征在于，所述fft频谱分析模块具体包括：

8.根据权利要求5所述的基于相位差动的暂态量保护系统，其特征在于，所述保护装置动作模块具体包括：

9.一种基于相位差动的暂态量保护设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如下方法：

10.根据权利要求9所述的基于相位差动的暂态量保护设备，其特征在于，所述存储器为非暂态计算机可读存储介质。

技术总结
本发明公开一种基于相位差动的暂态量保护方法、系统及设备，涉及线路保护领域，当柔性直流输电系统受端交流线路发生故障时，通过安装在受端交流线路两侧的保护装置来检测初始故障行波的波头；当检测到初始行波的波头时，保护场站接收对侧线路传输的3ms相电流信号并开始处理，在保护场站合成差动电流；利用FFT对差动电流进行频谱分析，得到相位谱；根据得到的相位谱确定保护装置发出跳闸信号还是闭锁信号。本发明直接采用原始的故障电流录波进行分析，大大减小了数据量；进一步利用快速傅里叶变换的性质简化了计算流程，大大减少了运算时间；从而共同提高了保护判别的速度，提高了实用性。

技术研发人员：史泽兵,余江,高宏慧,王增平,郑茂然,丁晓兵,许劲夫,王彤,苏毅,陈旭,孔飞,陈朝晖,晏梦璇,彭业,周红阳,李捷,刘雪莹,甘卿忠,张成
受保护的技术使用者：中国南方电网有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15