本发明专利技术公开了一种基于瞬时幅值变化的配电网故障数据自同步方法，本发明专利技术通过三相电流同一时刻的瞬时采样值实现故障电流瞬时幅值的计算，依据故障后电流瞬时幅值突变的特点进行故障同步，通过故障前后两个周波电流瞬时幅值的突变量的大小是否超过一定的门槛判断是否存在故障；具有灵敏度高、速度快的特点，可以有效解决现有故障检测方法在电流过零点附近故障时，启动慢、故障时刻检测误差大、自同步效果差的缺点；在不增加建设成本的情况下，提高了对时精度，其对时精度可以满足配电网纵联电流差动保护的要求。
【技术实现步骤摘要】
-种基于瞬时幅值变化的配电网故障数据自同步方法
本专利技术属于电力系统自动化领域，尤其涉及一种基于瞬时幅值变化的配电网故障 数据自同步方法。
技术介绍
重要负荷对供电可靠性要求的提高，促进了闭环网络在配电网中的应用。另一方 面有源配电网的发展特别是分布式电源的大量接入，改变了传统配电网单辐射型的网络结 构特点，网络上的潮流与故障电流可能出现功率的双向流动，且方向具有不确定性，使得传 统三段式电流保护出现误动或拒动的现象。纵联电流差动保护能够可以有效利用故障区段 内的信息，是最有效的保护方法。 上述问题的出现促进了纵联电流差动保护在配电网中的应用。纵联电流差动保护 在配电网中应用面临的首要问题即是故障数据的同步。与输电网不同，配电网配置较低，普 遍采用网络对时，该对时精度不能够满足保护的要求。另一方面配电网结构复杂，分支较 多，要在分段开关、分界开关等开关处配置精准的对时装置，投资较大，也不符合实际。这一 度是限制纵联电流差动保护在配电网中推广应用的主要原因，因此如何实现故障数据自同 步是纵联电流差动保护在配电网中的应用亟待解决的问题。 为降低建设成本，结合中压配电网自身线路短、分布电容小、对保护速动性要求低 等特点，一些学者提出了故障数据自同步，即利用故障后故障电流突变的特点进行故障数 据自同步，该算法能够实现的前提即是忽略电磁波在配电线路上的传播时间以及分布电容 的影响，认为故障后保护区段两端保护装置可同时感受到电流幅值的突变，并认为保护装 置检测到的首个电流突变点对应的时刻为故障起始时刻，进而实现故障数据自同步。 现有的故障数据自同步算法主要有相电流突变量自同步算法，但该算法在电流过 零点附近故障时，启动慢、故障时刻检测误差大、自同步效果差。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提出了一种基于瞬时幅值变化的配电网故障数据自同 步方法，该方法利用三相电流同一时刻的瞬时采样值实现故障电流瞬时幅值的计算，依据 故障后电流瞬时幅值突变的特点进行故障数据自同步，有效克服了现有故障自同步技术在 电流过零点附近故障时，启动慢、故障时刻检测误差大、自同步效果差的问题。 为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案： -种基于瞬时幅值变化的配电网故障数据自同步方法，包括以下步骤： (1)实时采集电流互感器的电流采样数据，提取同一时刻ABC三相电流的采样数 据； ⑵利用故障电流瞬时幅值算法实时计算电流瞬时幅值； (3)根据电流瞬间幅值突变量与门槛值的大小判断是否存在故障，如果不存在故 障，则返回步骤（1)，否则，进入步骤（4); (4)进行故障处理，以第一个超过突变门槛值的点为故障时刻，进行特征量计算， 实现故障数据自同步。 所述步骤（2)中，故障电流瞬时幅值的计算利用三相电流同一时刻的三个或两个 瞬时采样值进行瞬时幅值的计算，为降低误差，要求智能终端的采样频率> 3200Hz。 所述步骤（2)中，故障时刻的检测利用故障后故障电流瞬时幅值突变的特点进行 故障检测，是通过故障前后两个周波电流瞬时幅值的突变量A Im的大小是否超过一定的门 槛Isrt判断是否存在故障。 所述步骤（2)的计算方法为：通过一个正弦信号上的三个采样点，唯一确定一个 正弦信号，即唯一确定该正弦信号的幅值、频率和相位，当该正弦信号上的三个采样点互差 120度时，即认为三相正弦信号同一时刻的三个米样点，确定唯一的三相正弦信号后，计算 故障电流的瞬时幅值。 所述步骤（2)中，对于电力系统继电保护，认为频率已知，因此利用两点采样值直 接确定正弦信号的幅值和相位。 所述步骤（2)中，故障电流瞬时幅值的突变量A Im的计算需要考虑系统振荡以及 频率不稳定因素的影响，则△ Im利用故障前两个周波突变量之差进行计算， A Im = (I im (k) -im (k-N) I -1 im (k-N) -im (k-2N) | |, 其中N为每周波采样点数，im(k)为当前采样点，im(k-N)为前一个周波采样点， im(k_2N)为前两个周波采样点；门榲值Isrt的值同时考虑灵敏度与保护的误动率以及配电 网负荷电流变化规律。 所述门槛值Isrt二次侧电流取0. 5A。 所述步骤（3)中，是否存在故障的判断，为防止噪声与扰动的影响，需要连续的3 个采样点的突变量均超过门槛值才能确定存在故障，认为上述首个突变量超过门槛值采样 点所对应的时刻为故障时刻。 所述步骤（4)中，故障数据自同步以忽略电磁波在线路上的传输误差为前提，认 为故障发生后保护区段两侧的保护装置可同时检测到故障，首个突变点所对应的时刻即为 故障时刻，两侧数据以故障时刻为基准点进行幅值、相量等运算，实现故障数据自同步。 本专利技术的工作原理为：配电线路发生故障后，故障信号会沿线路向线路两端传输， 由于配电线路较短，该传播时间可以忽略，此时可近似认为线路两端检测到的时刻为同一 时刻；由于故障后电流幅值会发生突变，利用电流瞬时幅值的突变进行故障检测，为避免噪 声信号对故障检测的影响，只有连续三个点的电流幅值突变量超过预设门槛时，才认为存 在故障，且认为第一个电流突变点为故障起始时刻。 本专利技术的有益效果为： (1)具有灵敏度高、速度快的特点，并且可以有效解决现有故障检测方法在电流过 零点附近故障时，启动慢、故障时刻检测误差大、自同步效果差的缺点，尤其有效于直接接 地系统的单相接地故障； (2)该方法不需要在开关等处增加额外的设备，在不增加建设成本的情况下，提高 了对时精度，其对时精度可以满足配电网纵联电流差动保护的要求。 【附图说明】 图1瞬时幅值计算示意图； 图2故障信号自同步示意图； 图3基于瞬时幅值变化的配电网故障数据自同步方法示意图。 【具体实施方式】： 下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。 配电线路发生故障后，故障信号会沿线路向线路两端传输，由于配电线路较短，该 传播时间可以忽略，此时可近似认为线路两端检测到的时刻为同一时刻；由于故障后电流 幅值会发生突变，利用电流瞬时幅值的突变进行故障检测，为避免噪声信号对故障检测的 影响，只有连续三个点的电流幅值突变量超过预设门槛时，才认为存在故障，且认为第一个 电流突变点为故障起始时刻，如图2所示。 -、本专利技术基于瞬时幅值变比的故障数据自同步方法实现的前提条件是： a)配电线路较短，可以忽略电磁波在线路上的传输误差。 b)配电线路分布电容较小，忽略其对故障电流的影响。 c)智能终端具有较高的采样频率（大于3200Hz)。 二、故障电流瞬时幅值的计算 由于一标准的正弦信号可以由三个基本特征量唯一表征，即幅值、频率、初相角， 或者说对一正弦信号，只需要其三个不同时刻的采样点，便可建立三个独立方程，进而求出 正弦信号的基本特征量，则三个不同时刻构成的方程组如下所示：本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于瞬时幅值变化的配电网故障数据自同步方法，其特征是：包括以下步骤：(1)实时采集电流互感器的电流采样数据，提取同一时刻ABC三相电流的采样数据；(2)利用故障电流瞬时幅值算法实时计算电流瞬时幅值；(3)根据电流瞬间幅值突变量与门槛值的大小判断是否存在故障，如果不存在故障，则返回步骤(1)，否则，进入步骤(4)；(4)进行故障处理，以第一个超过突变门槛值的点为故障时刻，进行特征量计算，实现故障数据自同步。
【技术特征摘要】
1. 一种基于瞬时幅值变化的配电网故障数据自同步方法，其特征是：包括以下步骤： (1) 实时采集电流互感器的电流采样数据，提取同一时刻ABC三相电流的采样数据； (2) 利用故障电流瞬时幅值算法实时计算电流瞬时幅值； (3) 根据电流瞬间幅值突变量与门槛值的大小判断是否存在故障，如果不存在故障，则 返回步骤（1)，否则，进入步骤（4); (4) 进行故障处理，以第一个超过突变门槛值的点为故障时刻，进行特征量计算，实现 故障数据自同步。2. 如权利要求1所述的一种基于瞬时幅值变化的配电网故障数据自同步方法，其特征 是：所述步骤（2)中，故障电流瞬时幅值的计算利用三相电流同一时刻的三个或两个瞬时 采样值进行瞬时幅值的计算，为降低误差，要求智能终端的采样频率3 3200Hz。3. 如权利要求1所述的一种基于瞬时幅值变化的配电网故障数据自同步方法，其特征 是：所述步骤（2)中，故障时刻的检测利用故障后故障电流瞬时幅值突变的特点进行故障 检测，是通过故障前后两个周波电流瞬时幅值的突变量A Im的大小是否超过一定的门槛 Isrt判断是否存在故障。4. 如权利要求2所述的一种基于瞬时幅值变化的配电网故障数据自同步方法，其特征 是：所述步骤（2)的计算方法为：通过一个正弦信号上的三个采样点，唯一确定一个正弦信 号，即唯一确定该正弦信号的幅值、频率和相位，当该正弦信号上的三个采样点互差120度 时，即认为三相正弦信号同一时刻的三个米样点，确定唯一的三相正弦信号后，计算故障电 流的瞬时幅值。5. 如权利要求4所述的一种基于瞬时幅值变化的配电网故障数据自同步方...
【专利技术属性】
技术研发人员：牛进苍，高厚磊，李红梅，赵宝光，李尚振，亓占华，朱孟轩，王晓军，裴秀高，许丹，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网山东省电力公司莱芜供电公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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