一种利用相电流梯度和的故障选相方法技术

本发明专利技术涉及一种利用相电流梯度和的故障选相方法，属于电力系统继电保护技术领域。计算输电线路故障后量测端获得的三相电流及零模电流梯度和，对其归一化处理后将三相电流梯度和从大到小排序为s1、s2、s3，根据零模电流梯度和判断是否为接地故障，若为非接地故障，则|s1-s2|大于设定阈值为三相短路故障，反之，为两相间故障且s1、s2对应的相是故障相；若为接地故障，则s1/s2大于设定阈值为单相接地故障且s1对应的相是故障相，反之，为两相接地故障且s1、s2对应的相是故障相。大量仿真分析表明本方法能可靠地选出故障相，且可靠性不受故障位置、过渡电阻和小故障角的影响，效果良好。

【技术实现步骤摘要】
一种利用相电流梯度和的故障选相方法
本专利技术涉及一种利用相电流梯度和的故障选相方法，属于电力系统继电保护

技术介绍
在高压输电线路中，为提高系统的稳定性采用单相重合闸和综合重合闸。当输电线路发生单相故障，实现单相跳闸、单相重合闸；当发生多相故障，实现三相跳闸、三相重合闸，因此，输电线路故障后，能够准确快速地选出故障相关系着输电线路距离保护和自动重合闸的正确动作，对加强输电线路继电保护动作正确性和可靠性具有重大影响。传统的高压输电线路的故障选相方法主要是基于工频量，采用稳态量选相与突变量选相两者相结合的方式，其性能相对稳定，但速动性受自身原理限制，其选相速度不能满足超高速保护的快速跳闸要求；利用暂态量的选相元件配合行波保护或边界保护，可满足输电线路快速切除故障的要求，基于行波的故障选相方法存在初始行波受故障电弧、初始角、反射波等因素影响的固有缺陷。因此，提出了一种利用相电流梯度和的故障选相方法，可以可靠地实现故障选相，并且其可靠性不受故障位置，过渡电阻和小故障角的影响。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有故障选相方法速动性或灵敏性不足的问题，提出一种利用相电流梯度和的故障选相方法。本专利技术的技术方案是：一种利用相电流梯度和的故障选相方法，计算输电线路故障后量测端获得的三相电流及零模电流梯度和，对其归一化处理后将三相电流梯度和从大到小排序为s1、s2、s3，根据零模电流梯度和判断是否为接地故障，若为非接地故障，则|s1-s2|大于设定阈值为三相短路故障，反之，为两相间故障且s1、s2对应的相是故障相；若为接地故障，则s1/s2大于设定阈值为单相接地故障且s1对应的相是故障相，反之，为两相接地故障且s1、s2对应的相是故障相。具体步骤为：第一步、三相电流及零模电流的获取：当输电线路发生故障时，通过量测端测得三相电流iA，iB，iC，并根据三相电流数据计算零模电流i0；第二步、电流梯度的构造：按式(1)利用三相电流以及零模电流信号相邻两个采样值之差分别构造电流梯度cdif，即：cdif(k)＝(i(k)-i(k-1))/Δt(1)式中Δt表示采样间隔，以ms为单位；k表示当前采样点；第三步、求取三相电流及零模电流梯度和：根据式(2)求取三相电流以及零模电流的梯度和SA，SB，SC，S0：式中cdif表示电流梯度值；N表示一个采样周期；Sj(k)表示相电流梯度和，j取A、B、C、0；第四步、对归一化处理后的数据排序：对计算的三相电流梯度和以及零模电流梯度和SA、SB、SC、S0进行归一化处理得到sa、sb、sc、s0，将sa、sb、sc按照大小排序后记为s1>s2>s3；第五步、接地故障与非接地故障的判别：根据归一化处理后的零模电流梯度和s0以及仿真实验确定的阈值ε0，按以下条件进行接地故障与非接地故障的判别：若s0>ε0，则判定故障为接地故障；(3)若s0<ε0，则判定故障为非接地故障；(4)其中，阈值ε0按照远端高阻非接地故障时出现的最小值整定为0.05；若根据式(3)判定故障为接地故障，则按照步骤六进行故障选相；若根据式(4)判定故障为非接地故障，则按照步骤七进行故障选相；第六步、接地故障选相：根据归一化处理后排序的电流梯度和s1、s2以及通过仿真实验确定的阈值ε1，按以下条件进行单相接地故障与两相接地故障的判别：若s1/s2>ε1，则判定为单相接地故障(5)若s1/s2<ε1，则判定为两相接地故障(6)其中，ε1按照远端小故障角高阻单相接地故障时的故障相电流梯度和整定为2；依据式(5)、式(6)进行故障相数的判别，若判定为单相接地故障，则归一化处理后的三相电流梯度和最大值s1所对应的相即为故障相；若已判定为两相接地故障，则归一化处理后的三相电流梯度和最小值s3对应的相为非故障相，另外两相即为故障相；第七步、非接地故障选相：根据归一化处理后排序的电流梯度和s1、s2以及通过仿真实验确定的阈值ε2，按以下条件进行三相短路故障和两相短路故障的判别：若|s1-s2|>ε2，则判定故障为三相短路故障；(7)若|s1-s2|<ε2，则判定故障为两相间短路故障；(8)其中，阈值ε2按照远端高阻两相间短路故障时故障相电流差异较小值整定为0.1；依据式(7)、式(8)进行故障相数的判别，若为两相间短路故障，则归一化处理后的三相电流梯度和最小值s3对应的相为非故障相，另外两相即为故障相；第八步、为实现可靠选相，连续计算三相电流梯度和以及零模电流梯度和的四个值通过归一化处理后得到然后再根据第五步、第六步、第七步进行故障选相，若四个计算值能得出相同的选相结果，则可完成故障选相。本专利技术的原理是：1.相电流梯度和的求取(1)电流梯度的构造。按式(1)利用三相电流以及零模电流信号相邻两个采样值之差分别构造电流梯度cdif，即：cdif(k)＝(i(k)-i(k-1))/Δt(1)式中Δt表示采样间隔，以ms为单位；k表示当前采样点。(2)求取三相电流及零模电流梯度和。根据式(2)求取三相电流以及零模电流的梯度和SA，SB，SC,S0：式中cdif表示电流梯度值；N表示一个采样周期；Sj(k)表示相电流梯度和，j取A、B、C、0。2.相电流梯度和的归一化处理及排序根据式(3)取Smax，对三相电流梯度和以及零模电流梯度和SA、SB、SC、S0进行归一化处理。Smax＝max(|SA|,|SB|,|SC|)(3)归一化处理后的三相电流梯度和以及零模电流梯度和为：将sa、sb、sc按照大小排序后记为s1>s2>s3；3.基于相电流梯度和的故障选相(1)选相理论依据不同故障类型之间、故障相与非故障相之间存在的显著差异可利用相电流梯度和构成故障选相的判据。三相电流以及零模电流的梯度和正常情况下理论上应为零。发生接地故障时，零模电流梯度和S0突然增大，而非接地故障时S0仍然很小，以此差异判断故障是否为接地故障；单相接地故障时，故障相电流梯度和最大，非故障相电流梯度和差异较小，两相接地故障时，非故障相电流梯度和最小，故障相电流梯度和差异较小，以此可选出接地故障相；ABC三相短路故障时，最大故障电流梯度和与次大值之间差异较大，两相间短路故障时，故障相电流梯度和之间差异较小，以此可选出非接地故障相。(2)故障选相①接地故障与非接地故障的判别。根据归一化处理后的零模电流梯度和s0以及仿真实验确定的阈值ε0，按以下条件进行接地故障与非接地故障的判别：若s0>ε0，则判定故障为接地故障；(4)若s0<ε0，则判定故障为非接地故障；(5)其中，阈值ε0按照远端高阻非接地故障时出现的最小值整定为0.05。若根据式(4)判定故障为接地故障，则按照②进行故障选相；若根据式(5)判定故障为非接地故障，则按照③进行故障选相。②接地故障选相。根据归一化处理后排序的电流梯度和s1、s2以及通过仿真实验确定的阈值ε1，按以下条件进行单相接地故障与两相接地故障的判别：若s1/s2>ε1，则判定为单相接地故障(6)若s1/s2<ε1，则判定为两相接地故障(7)其中，ε1按照远端小故障角高阻单相接地故障时的故障相电流梯度和整定为2。依据式(6)、式(7)进行故障相数的判本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用相电流梯度和的故障选相方法，其特征在于：计算输电线路故障后量测端获得的三相电流及零模电流梯度和，对其归一化处理后将三相电流梯度和从大到小排序为s1、s2、s3，根据零模电流梯度和判断是否为接地故障，若为非接地故障，则|s1‑s2|大于设定阈值为三相短路故障，反之，为两相间故障且s1、s2对应的相是故障相；若为接地故障，则s1/s2大于设定阈值为单相接地故障且s1对应的相是故障相，反之，为两相接地故障且s1、s2对应的相是故障相。

【技术特征摘要】
1.一种利用相电流梯度和的故障选相方法，其特征在于：计算输电线路故障后量测端获得的三相电流及零模电流梯度和，对其归一化处理后将三相电流梯度和从大到小排序为s1、s2、s3，根据零模电流梯度和判断是否为接地故障，若为非接地故障，则|s1-s2|大于设定阈值为三相短路故障，反之，为两相间故障且s1、s2对应的相是故障相；若为接地故障，则s1/s2大于设定阈值为单相接地故障且s1对应的相是故障相，反之，为两相接地故障且s1、s2对应的相是故障相；具体步骤为：第一步、三相电流及零模电流的获取：当输电线路发生故障时，通过量测端测得三相电流iA，iB，iC，并根据三相电流数据计算零模电流i0；第二步、电流梯度的构造：按式(1)利用三相电流以及零模电流信号相邻两个采样值之差分别构造电流梯度cdif，即：cdif(k)＝(i(k)-i(k-1))/Δt(1)式中Δt表示采样间隔，以ms为单位；k表示当前采样点；第三步、求取三相电流及零模电流梯度和：根据式(2)求取三相电流以及零模电流的梯度和SA，SB，SC，S0：式中cdif表示电流梯度值；N表示一个采样周期；Sj(k)表示相电流梯度和，j取A、B、C、0；第四步、对归一化处理后的数据排序：对计算的三相电流梯度和以及零模电流梯度和SA、SB、SC、S0进行归一化处理得到sa、sb、sc、s0，将sa、sb、sc按照大小排序后记为s1>s2>s3；第五步、接地故障与非接地故障的判别：根据归一化处理后的零模电流梯度和s0以及仿真实验确定的阈值ε0，按以下条件进行接地故障与非接地故障的判别：若s0>ε0，则判定故障为接...

【专利技术属性】
技术研发人员：束洪春，白冰，高利，杨竞及，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南;53