一种基于自适应插值算法的配网差动保护数据恢复策略的制作方法

本发明涉及多端有源配电网差动保护，主要涉及一种基于自适应插值算法的配网差动保护数据恢复策略。

背景技术：

1、有源配电网作为现代电力系统的重要组成部分，具有其独特的优势。与传统的配电网相比，有源配电网不仅包括传统的负荷，还包括分布式发电资源，如太阳能、风能等。这些分布式发电资源使得电网更加灵活，能够更好地适应现代社会的电力需求。但同时，这也给电网的保护带来了新的挑战。

2、电流差动保护依赖于光纤通道，由于光纤的敷设成本高、运维困难，在实际应用中难以实现光纤通道的广泛覆盖，5g通信技术因其高可靠性、低时延等特点取代光纤通信被广泛应用于配电网差动保护。但是，5g技术在无线环境下可能受到噪声的干扰，导致数据传输的丢失，为了有效地对采样缺失数据进行插值预估，从而提高保护动作的准确性，现有技术中通过使用插值算法对丢失的数据进行恢复处理，例如cn101707396a《基于电流电压数学模型的损失采样数据处理方法》公开了“一种基于电流电压数学模型的损失采样数据处理方法，其特征在于包括以下步骤：实时监测装置通信时，当发现采样数据帧异常时，根据采样数据合并单元的采样频率，从保护采样数据缓冲区当前点位置向前取k个连续点的有效采样数据，求取当前电流电压的波形表达式，对波形进行拟合，然后用插值法求损失采样数据的近似值，并将此数据对应状态置“估计”标记，直到装置收到正确采样数据帧为止，所述k值至少为3”。上述发明提供的基于电流电压数学模型的采样数据插值方法，可以解决因丢帧/误帧导致的数据源不完整问题所引起的数字化保护装置动作延时或闭锁，但该发明需要从保护采样数据缓冲区获取连续的采样数据进行处理，这意味着如果缓冲区中的连续数据块被丢失或损坏，将无法进行准确的插值处理，且对损失的采样数据进行插值处理并标记为“估计”，直到接收到正确的采样数据帧，这种延迟可能会导致数字化保护装置的动作延迟或闭锁，尤其是在存在故障时。为了提高数据恢复的及时性和准确性，亟需一种配网差动保护采样数据丢失恢复策略，进而提高差动保护的可靠性，维护电网安全。

技术实现思路

1、为了解决现有技术所存在的上述问题，本申请提供了一种基于自适应插值算法的配网差动保护数据恢复策略。

2、本申请的技术方案如下：

3、一种基于自适应插值算法的配网差动保护数据恢复策略，所述策略包括：

4、步骤1：通过电流互感器采集电网系统对应侧的电流数据；

5、步骤2：对所述电流数据进行数据处理，所述数据处理包括对电流数据加数据窗，统计获得数据窗内的已知数据点和缺失数据点；

6、步骤3：设置数据缺失数据点数阈值n0和最大缺失数据点数量nm，根据数据窗内缺失数据点的数值ns的不同使用对应的插值算法恢复缺失数据点，具体的，当0＜ns＜n0时，使用自适应低次lagrange插值算法恢复缺失数据点，当n0≤ns＜nm时，使用分段两点三次hermite插值算法恢复缺失数据点；

7、步骤4：将所述恢复缺失数据点与数据窗内的已知数据点进行整流融合，生成电流无缺数据；

8、步骤5：基于ρ平面分析法划分动作区和制动区，对所述电流无缺数据进行基准变换后分析其在ρ平面所处区域，根据所述区域的不同进行对应的差动保护动作。

9、优选的，所述策略还包括通过电流互感器采集电网系统对应侧的电流数据之前，电网线路两端通信通过外部时钟源的信号进行对时完成同步。

10、优选的，所述策略还包括当ns≥nm时，电网系统差动保护装置中的差动主保护闭锁并启动后备保护。

11、优选的，当0＜ns＜n0时，使用自适应低次lagrange插值算法恢复缺失数据点具体为根据ns的连续性选择对应分段的lagrange插值拟合算法，其中：

12、无连续缺失的缺失数据点使用一次lagrange插值拟合算法，以公式表达为：

13、

14、式中，x0为缺失数据点前相邻的已知数据点，对应数值为y0，x1为缺失数据点后相邻的已知数据点，对应数值为y1，x为缺失数据点，对应数值为y；

15、存在连续缺失数据点使用n次lagrange插值拟合算法，以公式表达为：

16、

17、

18、式中，xi为已知数据点，对应数值为yi，x为缺失数据点，对应数值为y。

19、优选的，当n0≤ns＜nm时，使用分段两点三次hermite插值算法恢复缺失数据点具体为：

20、构建两点三次hermite插值多项式，以公式表达为：

21、

22、式中，xk和xk+1分别为缺失数据点前后两个已知数据点，对应数值为yk和yk+1，对应的一阶导数为y’k和y’k+1，x为缺失数据点，g(x)为缺失数据点对应数值。

23、优选的，ρ平面由电流复数的虚部和实部两个坐标轴组成，以公式表达为：

24、ρ＝x+jy；

25、式中，x和y分别表示实部和虚部。

26、优选的，基于ρ平面分析法划分动作区和制动区具体为使用圆形制动边界，其中：

27、所述制动边界为以基准值所在点为圆心，以制动系数k乘以基准值的幅值为半径组成的圆，制动边界与单位圆的重叠部分为制动区，制动边界与单位圆的相交区域以外的单位圆区域为动作区。

28、优选的，对电流无缺数据进行基准变换具体为：

29、将电流无缺数据中绝对值最大的数据id作为基准值，将电流无缺数据中除基准值以外数据进行基准变换，以公式表达为：

30、

31、式中，为电流无缺数据中除基准值以外数据向量。

32、优选的，基于多端电流差动保护的相量和差制动判据，根据电流无缺数据位于ρ平面区域的不同，进行对应的差动保护动作，具体为：

33、如果电流无缺数据处于动作区，差动保护装置遥控所控开关装置进行关断；

34、如果电流无缺数据处于制动区，继续监测电流进行分析。

35、优选的，多端电流差动保护的相量和差制动判据以公式表达为：

36、

37、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

38、1)本发明提供了一种基于自适应插值算法的配网差动保护数据恢复策略，根据数据窗内缺失数据点的个数与连续性，结合lagrange和hermite算法特征选择不同的插值算法实现缺失数据点的恢复，并将数据窗内已知数据点与拟合恢复的缺失数据点进行数据整合，生成新的采样电流波形数据，确保保护动作的准确性；

39、2)本发明提供了一种基于自适应插值算法的配网差动保护数据恢复策略，根据差动电流向量和差在ρ平面上的状态关系，通过ρ平面分析法划分动作区和制动区，可以有效判断差动保护的动作策略，提高差动保护的准确性和可靠性。

技术特征：

1.一种基于自适应插值算法的配网差动保护数据恢复策略，其特征在于，所述策略包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于自适应插值算法的配网差动保护数据恢复策略，其特征在于，所述策略还包括通过电流互感器采集电网系统对应侧的电流数据之前，电网线路两端通信通过外部时钟源的信号进行对时完成同步。

3.根据权利要求1所述的一种基于自适应插值算法的配网差动保护数据恢复策略，其特征在于，所述策略还包括当ns≥nm时，电网系统差动保护装置中的差动主保护闭锁并启动后备保护。

4.根据权利要求1所述的一种基于自适应插值算法的配网差动保护数据恢复策略，其特征在于，当0＜ns＜n0时，使用自适应低次lagrange插值算法恢复缺失数据点具体为根据ns的连续性选择对应分段的lagrange插值拟合算法，其中：

5.根据权利要求1所述的一种基于自适应插值算法的配网差动保护数据恢复策略，其特征在于，当n0≤ns＜nm时，使用分段两点三次hermite插值算法恢复缺失数据点具体为：

6.根据权利要求1所述的一种基于自适应插值算法的配网差动保护数据恢复策略，其特征在于，ρ平面由电流复数的虚部和实部两个坐标轴组成，以公式表达为：

7.根据权利要求6所述的一种基于自适应插值算法的配网差动保护数据恢复策略，其特征在于，基于ρ平面分析法划分动作区和制动区具体为使用圆形制动边界，其中：

8.根据权利要求7所述的一种基于自适应插值算法的配网差动保护数据恢复策略，其特征在于，对电流无缺数据进行基准变换具体为：

9.根据权利要求8所述的一种基于自适应插值算法的配网差动保护数据恢复策略，其特征在于，基于多端电流差动保护的相量和差制动判据，根据电流无缺数据位于ρ平面区域的不同，进行对应的差动保护动作，具体为：

10.根据权利要求9所述的一种基于自适应插值算法的配网差动保护数据恢复策略，其特征在于，多端电流差动保护的相量和差制动判据以公式表达为：

技术总结
本发明为一种基于自适应插值算法的配网差动保护数据恢复策略，通过电流互感器采集电网系统对应侧的电流数据，对电流数据加数据窗，根据数据窗内缺失数据点的个数与连续性，结合Lagrange和Hermite算法特征选择不同的插值算法实现缺失数据点的恢复，将数据窗内已知数据点与拟合恢复的缺失数据点进行数据整合，生成新的采样电流波形无缺数据，根据差动电流向量和差在ρ平面上的状态关系，通过ρ平面分析法划分动作区和制动区，对所述电流无缺数据进行基准变换后分析其在ρ平面所处区域，根据所述区域的不同进行对应的差动保护动作，有效判断差动保护的动作策略，提高差动保护的准确性和可靠性。

技术研发人员：陈雪,林剑,阮筱菲,陈大才,王鹏飞,陈力,程诺,郭智源,李继宇,李信红
受保护的技术使用者：国网福建省电力有限公司经济技术研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15