一种基于初始行波有功功率的母线故障定位方法技术

本发明专利技术提供了一种基于初始行波有功功率的母线故障定位方法，步骤包括：计算综合有功功率动作量以及综合有功功率制动量；利用综合有功功率动作量与综合有功功率制动量计算发生故障时的比率；建立故障定位判据，当测量后计算的比率满足判据时，则判断为母线区内故障，否则判为母线区外故障。该母线故障定位方法利用S变换获取单频率初始行波有功功率，通过分析有功功率动作量与制动量二者比率关系能正确识别母线区内外故障，抗干扰性强；基于初始行波功率分布特征以及比率制动原理，在母线外部故障时，所提出的行波有功功率动作量、制动量的关系与区内故障二者之间差异明显，并具有一定的抗TA饱和影响、噪声干扰等能力。

A Bus Fault Location Method Based on Initial Traveling Wave Active Power

The invention provides a bus fault location method based on the initial traveling wave active power, which comprises the following steps: calculating the integrated active power action and the integrated active power brake; calculating the ratio of the integrated active power action and the integrated active power brake to calculate the ratio when the fault occurs; establishing the fault location criterion, and judging it as the ratio calculated after the measurement meets the criterion. Bus area fault, otherwise it will be judged as out-of-busbar fault. The bus fault location method uses S-transform to obtain the single-frequency initial traveling wave active power. By analyzing the ratio relationship between active power action and braking amount, it can correctly identify the internal and external faults of the bus and has strong anti-interference ability. Based on the characteristics of initial traveling wave power distribution and the principle of ratio braking, the proposed correlation between active power action amount and braking amount of the traveling wave is proposed when the bus external faults occur. There are obvious differences between the faults in the system and in the area, and they have certain ability to resist TA saturation and noise interference.

【技术实现步骤摘要】
一种基于初始行波有功功率的母线故障定位方法
本专利技术涉及一种母线保护方法，尤其是一种基于初始行波有功功率的母线故障定位方法。
技术介绍
目前，在电网的智能化进程中，母线故障的定位方法也是越来越多，但是在现有的故障定位方法中，会存在各种各样的干扰因素，严重时甚至会影响故障定位精度。例如，过渡电阻、故障初始角、TA饱和以及噪声干扰等。因此有必要设计出一种基于初始行波有功功率的母线故障定位方法，能够有效抵抗各种干扰因素，提供母线故障定位的准确性和实用性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：提供一种基于初始行波有功功率的母线故障定位方法，能够有效抵抗各种干扰因素，提供母线故障定位的准确性和实用性。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种基于初始行波有功功率的母线故障定位方法，包括如下步骤：步骤1，计算母线关联支路的综合有功功率动作量Pcd以及母线关联支路的综合有功功率制动量Pcz；步骤2，利用综合有功功率动作量Pcd与综合有功功率制动量Pcz计算发生故障时的比率为步骤3，建立故障定位判据为λ＞K，K为门槛值，当测量后计算的比率λ满足判据时，则判断为母线区内故障，否则判为母线区外故障。进一步地，步骤1中，综合有功功率动作量Pcd的计算算法为：式(1)中，Pci为第i(i＝1,2,…,n)条母线关联支路的初始行波综合有功功率，综合有功功率制动量Pcz的计算算法为：Pcz＝|[max(Pc1,Pc2,…Pci…,Pcn)-min(Pc1,Pc2,…Pci…,Pcn)]|(2)式(2)中，Pci为第i(i＝1,2,…,n)条母线关联支路的初始行波综合有功功率。进一步地，初始行波综合有功功率为故障发生后的0.1ms时间窗内关联支路上初始行波的20个采样点对应的初始行波有功功率之和。进一步地，其特征在于，初始行波有功功率的计算步骤为：步骤a，获取被保护母线的电压以及母线关联支路近母线端电流原始数据；步骤b，对获取的电压、电流分别进行S变换；步骤c，在S变换条件下计算选定频率下的复功率为：式(3)中，为测量到的母线电压行波，为母线关联支路近母线端测量到的电流行波，Pi为初始行波有功功率，Qi为线路初始行波无功功率，则初始行波有功功率Pi为进一步地，步骤3中，门槛值K＝4。本专利技术的有益效果在于：(1)利用S变换获取单频率初始行波有功功率，通过分析综合有功功率动作量与制动量二者比率关系识别母线区内外故障，基本克服了过渡电阻、故障初始角等因素的影响，能正确识别母线区内外故障，抗干扰性强；(2)基于初始行波功率分布特征以及比率制动原理，在母线外部故障时，所提出的行波有功功率动作量、制动量的关系与区内故障二者之间的关系差异明显，并具有一定的抗TA饱和影响、噪声干扰等能力，动作速度快、灵敏度高，且相比于只利用峰值向量信息建立保护判据的母线保护算法具有更高的准确性与更强的实用性。附图说明图1为本专利技术的方法流程图；图2为本专利技术的母线系统结构示意图；图3为本专利技术的母线内部故障时彼得逊等效电路；图4为本专利技术的母线外部故障时彼得逊等效电路；图5为本专利技术的故障线路L2和非故障线路L4相关波形对比图；图6为本专利技术的母线内部故障时L2和L4线路相关波形对比图；图7为本专利技术的母线内部故障时电压相关波形对比图；图8为本专利技术的母线内部故障时L4线路电流相关波形对比图；图9为本专利技术的母线外部故障时电压相关波形对比图；图10为本专利技术的母线外部故障时电压相关波形对比图。具体实施方式如图1所示，本专利技术提出的基于初始行波有功功率的母线故障定位方法，包括如下步骤：步骤1，计算母线关联支路的综合有功功率动作量Pcd以及母线关联支路的综合有功功率制动量Pcz；步骤2，利用综合有功功率动作量Pcd与综合有功功率制动量Pcz计算发生故障时的比率为步骤3，建立故障定位判据为λ＞K，K为门槛值，当测量后计算的比率λ满足判据时，则判断为母线区内故障，否则判为母线区外故障。进一步地，步骤1中，综合有功功率动作量Pcd的计算算法为：式(1)中，Pci为第i(i＝1,2,…,n)条母线关联支路的初始行波综合有功功率，综合有功功率制动量Pcz的计算算法为：Pcz＝|[max(Pc1,Pc2,…Pci…,Pcn)-min(Pc1,Pc2,…Pci…,Pcn)]|(2)式(2)中，Pci为第i(i＝1,2,…,n)条母线关联支路的初始行波综合有功功率。进一步地，初始行波综合有功功率为故障发生后的0.1ms时间窗内关联支路上初始行波的20个采样点对应的初始行波有功功率之和。进一步地，其特征在于，初始行波有功功率的计算步骤为：步骤a，获取被保护母线的电压行波以及母线关联支路近母线端电流行波；步骤b，对获取的电压、电流行波分别进行S变换；步骤c，在S变换条件下计算选定频率(60kHz)下的复功率为：式(3)中，为测量到的母线电压行波，为母线关联支路近母线端测量到的电流行波，Pi为初始行波有功功率，Qi为线路初始行波无功功率，则初始行波有功功率Pi为S变换是一种可逆的局部时频分析方法，避免了窗函数的选择，改善了窗宽固定的缺陷，同时S变换提取的特征量对噪声不敏感。设连续时间信号为h(t)，则时间信号h(t)的连续S变换S(τ,f)定义为：式中，τ是控制高斯窗口在时间轴上所处位置的参数，f为连续频率，t为时间，i为虚数单位，σ＝1|f|，g(τ-t,f)为高斯窗口，受频率变化影响。若h[kT](k＝0,1,2,…,N-1)是对信号h(t)进行采样得到的离散时间序列，T为采样间隔，N为采样点数，则h[kT]的离散傅里叶变换函数为：式中，n＝0,1,···N-1。则信号h(t)的离散S变换为：信号h(t)经S变换得到一个复时频矩阵，反映了信号的时域、频域特性，以及行波在时域中的幅值信息。进一步地，步骤3中，门槛值K＝4。门槛值K需使得母线在各种故障条件下保护判据均能可靠灵敏的判别故障区域，其取值大小主要受采样值数据丢失的影响。1)当母线内部故障时，此时的等效电路如图3所示，各关联线路综合有功功率均大于0。以图1中的L4线路为例，Pc4＞0，该线路采样点数据丢失会使得Pc4减小，考虑最极端的情况，即L4线路采样点数据全部丢失，此时Pc4＝0。据此推导式(1)和(2)可得：此时：即母线内部故障时某一条关联线路采样点数据丢失，比率λ≥4。2)当母线外部故障时，此时的等效电路如图4所示，故障线路综合有功功率小于0，非故障线路综合有功功率大于0。以图1中L4线路故障并发生L4线路数据丢失为例，Pc4＜0，该线路采样点数据丢失会使得Pc4增大。考虑最极端的情况，即L4线路采样点数据全部丢失，此时Pc4＝0，据此推导式(1)(2)可得：此时：即母线外部故障时发生故障线路采样点数据丢失，比率λ≤4。3)母线外部故障时，此时的等效电路如图4所示，以图1中L4线路故障并发生非故障线路L2数据丢失为例，故障发生后满足Pc4＜0,Pc2＞0。L2线路采样点数据丢失时，Pc4保持不变，Pc2会减小，但无论L2线路数据如何丢失，始终满足Pc2≥0。考虑最极端的情况，即L2线路采样点数据全部丢失，此时Pc4＜0保持不变，Pc2＝0，并且此时测量到的有功功率满足下式：式中：为L2线路在不发生数据丢失情况下的综合有功功率。因此在L4线路故本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于初始行波有功功率的母线故障定位方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，计算母线关联支路的综合有功功率动作量Pcd以及母线关联支路的综合有功功率制动量Pcz；步骤2，利用综合有功功率动作量Pcd与综合有功功率制动量Pcz计算发生故障时的比率为

【技术特征摘要】
1.一种基于初始行波有功功率的母线故障定位方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，计算母线关联支路的综合有功功率动作量Pcd以及母线关联支路的综合有功功率制动量Pcz；步骤2，利用综合有功功率动作量Pcd与综合有功功率制动量Pcz计算发生故障时的比率为步骤3，建立故障定位判据为λ＞K，K为门槛值，当测量后计算的比率λ满足判据时，则判断为母线区内故障，否则判为母线区外故障。2.根据权利要求1所述的基于初始行波有功功率的母线故障定位方法，其特征在于，步骤1中，综合有功功率动作量Pcd的计算算法为：式(1)中，Pci为第i(i＝1,2,…,n)条母线关联支路的初始行波综合有功功率，综合有功功率制动量Pcz的计算算法为：Pcz＝|[max(Pc1,Pc2,…Pci…,Pcn)-min(Pc1,Pc2,…Pci…,Pcn)]|(2)式(2)中，Pci为第i(...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴浩，董星星，张扬鑫，余坤键，杨杰，
申请(专利权)人：四川理工学院，
类型：发明
国别省市：四川,51