一种短路故障早期检测的故障电流限制方法技术

本发明专利技术公开了一种短路故障早期检测的故障电流限制方法，对电流信号进行固定采样频率的A/D采样及其采样信号噪声的算法滤波；然后，对滤波后的信号进行算法处理，提取电流信号特征量与电压变化率，进行短路故障早期检测；最后，通过短路故障早期检测，判断当前得到的电流信号特征量与电压变化率是否超过短路故障的阈值；若是，则判断线路上发生了短路故障，立即触发FCL限制短路故障电流，继续下次检测；若否，则重新开始检测。本方法先对线路电流进行A/D采样，软件算法滤除噪声干扰，再利用信号奇异性特征提取算法进行故障的早期检测与辨识，辨识后发出触发信号控制FCL投入，由此实现短路故障电流的早期限制。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，对电流信号进行固定采样频率的A/D采样及其采样信号噪声的算法滤波；然后，对滤波后的信号进行算法处理，提取电流信号特征量与电压变化率，进行短路故障早期检测；最后，通过短路故障早期检测，判断当前得到的电流信号特征量与电压变化率是否超过短路故障的阈值；若是，则判断线路上发生了短路故障，立即触发FCL限制短路故障电流，继续下次检测；若否，则重新开始检测。本方法先对线路电流进行A/D采样，软件算法滤除噪声干扰，再利用信号奇异性特征提取算法进行故障的早期检测与辨识，辨识后发出触发信号控制FCL投入，由此实现短路故障电流的早期限制。【专利说明】
本专利技术属于电气线路故障检测与限制领域，特别是涉及短路故障的早期检测辨识与限制的。
技术介绍
短路故障是配电系统中最常见也是危害最大的故障类型之一。随着电力系统负荷的迅速增长以及大容量机组不断投入运行，各电压等级电网的短路电流不断增长。强大的短路电流对线路、设备及开关本身的动热稳定性提出了更高要求。然而，无限度地提高断路器或熔断器的开断能力及无限度地提高线路、设备的动热稳定性是很不经济，甚至是不可能的，并且断路器的极限分断次数十分有限。为了限制短路电流，一般可从调整电网结构、改变系统运行方式和加装限流设备三方面来考虑。其中，装设FCL是一种有效的技术措施。近些年，国内外在FCL的研制方面进行了大量的研究，其中超导型、电力电子型和基于常规设备的经济型FCL成为研究与应用热点。超导限流器具有响应速度快、自触发等特性，但由于现阶段技术可靠性以及成本等条件限制，因此超导型FCL的应用有待于进一步完善。电力电子型FCL又称柔性化的短路电流限制器(flexible short currentlimiter, FSCL)，已应用于各电压等级的超高压、高压电网，近年来也开始应用于配电网。FSCL是用半导体器件替代传统的开关设备以达到限流阻抗的快速切换，从而限制短路电流，其主要实现方案为固态短路限流器、功率电子器件的可控故障限流器以及具有可控串联补偿的故障限流器。从技术可行性与经济性考虑，基于常规电气设备或元件的经济型故障限流器，无疑是解决故障限流问题的首选。其中，基于常规电气元件的串联谐振型FCL，不仅可把短路电流限制到较低水平，而且具有运行可靠性高、价格低廉和技术经济性能好等明显优点，能克服现有限流技术的不足，但是其存在不可控的特点。现有的FCL研究大多集中在对FCL的拓扑结构以及参数优化方面，而对FCL的投入时刻尤其是故障初期对系统的影响未做考虑。传统的FCL投入依据是通过检测线路电流的幅值是否超过了额定电流的8?10倍来实现的。这样的检测方法检测速度较慢，大的短路电流所产生的热和力的效应会对系统的电气设备造成很大的威胁，对电气设备与保护开关的动热稳定性也提出了较高的要求。目前，国内外针对短路故障的检测方法也进行了大量的研究，取得了许多有用的成果。例如:利用基于回归分析的峰值预测法、电压跌落法、小波分析法等方法实现对短路故障的早期检测。本专利技术通过短路电流奇异性特征及电压变化率综合分析的检测方法实现对短路故障的早期检测与故障辨识，当判断确有短路故障发生时，将FCL快速接入线路，以达到故障早期的短路电流限制。这样可大幅度提高短路保护电器及FCL的限流性能，减轻短路电流对电力系统及其电气设备造成的威胁，对线路、设备及开关本身动热稳定性的要求也相应降低，同时也克服了常规短路判据的判定时间过长而导致短路电流限制效果不佳等缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种短路故障早期检测的故障限制方法，通过该方法可以有效地实现对短路故障的早期检测与故障辨识，在此基础上在故障早期快速投入FCL，以有效地限制短路电流。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是:，包括如下步骤， 501:对电流信号进行固定采样频率的A/D采样，然后对采样信号进行滤波算法滤除信号噪声； 502:对滤波后的信号进行算法处理，提取电流信号特征量与电压变化率，进行短路故障早期检测； S03:通过短路故障早期检测，判断当前得到的电流信号特征量与电压变化率是否超过短路故障的阈值；若是，则判断线路上发生了短路故障，立即触发FCL限制短路故障电流，并返回步骤SOl执行下一次检测；若否，则直接返回步骤S01。在本专利技术实施例中，所述的滤波算法是形态小波滤波算法。在本专利技术实施例中，所述的短路故障早期检测是利用短路电流奇异性特征及电压变化率综合分析的检测方法。在本专利技术实施例中，所述方法利用短路故障早期检测判据实现FCL投切控制，所述的FCL类型为电力电子型、电力电子型与经济型或者超导型相结合。在本专利技术实施例中，所述步骤S03通过触发FCL限制短路故障电流，具体为:依靠FCL的电力电子器件接受短路故障早期检测后发出的触发信号，触发FCL中的可控型电力电子器件导通，以限制短路故障电流。在本专利技术实施例中，所述可控型电力电子器件为可关断晶闸管、绝缘门极双极性晶体管或电力场效应晶体管。在本专利技术实施例中，所述方法适用于各类短路故障，包括:三相短路、两相短路或单相短路的故障；还适用于各类接地型式。在本专利技术实施例中，所述方法适用于各类电压等级，包括:低压，中压，高压甚至是超闻压电力系统。相较于现有技术，本专利技术具有以下有益效果:本专利技术通过对短路故障的早期检测与故障辨识，同时在此基础上快速投入FCL，在故障早期有效地限制短路电流，方法简单，具有较好的使用价值。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术的软件处理流程图。图2为小波包细节分解算法示意图。图3为小波分解后的第一到第五尺度细节分量。图4为可控串联谐振型FCL拓扑图。【具体实施方式】下面结合附图，对本专利技术的技术方案进行具体说明。本专利技术，包括如下步骤， SOl:对电流信号进行固定采样频率的A/D采样，然后对采样信号进行滤波算法滤除信号噪声； S02:对滤波后的信号进行算法处理，提取电流信号特征量与电压变化率，进行短路故障早期检测； S03:通过短路故障早期检测，判断当前得到的电流信号特征量与电压变化率是否超过短路故障的阈值；若是，则判断线路上发生了短路故障，立即触发FCL限制短路故障电流，并返回步骤SOl执行下一次检测；若否，则直接返回步骤S01。以下为本专利技术的具体实施例。本实施例提供的，该方法的软件处理流程图如图1所示，先对线路电流进行A/D采样，然后利用软件滤波算法滤除噪声干扰，进而利用算法提取出滤波后的信号中的特征量，进行短路故障早期检测与辨识；当判断发生短路故障后，立即触发FCL中的可控型电子器件导通，投入FCL限制故障电流；其中，滤波算法采用形态小波滤波算法。本方案的具体实施步骤如下: s1:对电流信号进行固定采样频率的A/D采样，然后对采样信号进行形态滤波算法滤除信号噪声； s2:对A/D转换结果进行相应的算法处理，提取出短路电流的特征量； s3:判断当前得到的短路电流及其电压信号的特征量是否超过短路故障的阈值。若是，则判断线路上发生了短路故障，跳到步骤S4 ;若否，回到步骤SI ； s4:当判断发生短路故障后，立即触发FCL中的可控电力电子器件导通，投入FCL限制故障电流； s5:结束本次故障检测，返回步骤SI进入下一个循环，开始新一轮的线路短本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种短路故障早期检测的故障电流限制方法，其特征在于：包括如下步骤，S01：对电流信号进行固定采样频率的A/D采样，然后对采样信号进行滤波算法滤除信号噪声；S02：对滤波后的信号进行算法处理，提取电流信号特征量与电压变化率，进行短路故障早期检测；S03：通过短路故障早期检测，判断当前得到的电流信号特征量与电压变化率是否超过短路故障的阈值；若是，则判断线路上发生了短路故障，立即触发FCL限制短路故障电流，并返回步骤S01执行下一次检测；若否，则直接返回步骤S01。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：缪希仁，李飙，吴晓梅，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建;35