一种基于单侧电流的半波长线路自由波的提取方法技术

本发明专利技术提供一种基于单侧电流的半波长线路自由波的提取方法，通过保护测量点对三相电流进行采样，计算得到各相电流采样值变化量；滤除各相电流采样值变化量中的零序及负序；根据滤序结果构造三相电流变化量平方和函数，求得故障电流变化量；提取故障电流变化量中的自由波分量。本发明专利技术提出的方法有效且准确的提取出半波输电线路发生故障后的电流波形中的干扰项，提取出其中的自由波分量；为故障特征的区分提供条件和基础，从而为半波长线路故障的保护提供了准确依据，进而保证了半波长线路的安全可靠的运行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统继电保护领域，具体涉及一种基于单侧电流的半波长线路自由波的提取方法。
技术介绍
在全球能源互联网概念的框架体系下，半波输电作为一种交流远距离输电技术越来越受到关注。半波输电就是指输电线路长度为电磁波在半个周期内传输的距离(频率为50HZ时，对应长度为3000公里)。对于半波长输电线路，由于线路的长度远大于常规输电距离，因此，其电磁波的波动特征表现明显。从而导致对于半波长线路的正常运行和故障电气特征与常规中短距离输电线路不同。为了对半波长输电线路进行深入了解必须掌握其故障电气特征。因此，需要从不同角度对故障后的波形特征进行提取和分析。电力系统从正常状态到故障状态存在过渡过程。对于线性的电力系统，这种过渡过程可以由线性微分方程来描述。微分方程的解通常含有强制分量和自由分量两部分。强制分量表征系统的激励源，反映系统达到故障稳定态时的特征；自由分量表征系统中所含的“独立”储能元件如电感、电容等，能反映过渡过程中的暂态特征。对于半波长输电线路，由于输电距离很长，分布电容极大，对应的自由分量很大，由线路中电感和分布电容产生的电磁波特征很明显，可以良好地反映故障特征。正是基于这些原因，亟需通过一定的方法，将故障后的电流波形中的干扰项去除，提取出其中的自由分量。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供的一种基于单侧电流的半波长线路自由波的提取方法，该方法有效且准确的去除了故障后的电流波形中的干扰项，提取出其中的自由波分量；为半波长线路故障的保护提供了准确依据，进而保证了半波长线路的安全可靠的运行。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种基于单侧电流的半波长线路自由波的提取方法，所述方法用于在半波长线路发生故障后的电流波中提取自由波；所述半波长线路上设有保护区，所述保护区内设有多个保护测量点；所述方法包括如下步骤：步骤1.所述保护测量点对三相电流进行采样，计算得到各相电流采样值变化量；步骤2.滤除各相电流采样值变化量中的零序及负序；步骤3.根据滤序结果构造三相电流变化量平方和函数，求得故障电流变化量；步骤4.提取故障电流变化量中的自由波分量。优选的，所述步骤1包括：1-1.所述保护测量点对故障发生前一周波的三相电流值及当前的三相电流值分别进行采样，得到各相电流的故障前采样值及当前采样值；1-2.根据各相电流的故障前采样值及当前采样值，计算得到各相电流采样值的变化量。优选的，所述1-2包括：根据各相电流的故障前采样值及当前采样值，计算得到各相电流采样值变化量：ΔiA(t)=iA(t)-iA(t′-T)ΔiB(t)=iB(t)-iB(t′-T)ΔiC(t)=iC(t)-iC(t′-T)---(1)]]>式(1)中，ΔiA(t)、ΔiB(t)及ΔiC(t)分别为A、B、C相电流由于故障引起的t时刻的电流采样值变化量；iA(t)、iB(t)及iC(t)分别为A、B、C相电流的当前采样值；iA(t'-T)、iB(t'-T)及iC(t'-T)分别为A、B、C相电流的故障前采样值；T为周波长度；t'为保护测量点的故障发生前一周波的时刻；t为当前时刻；t＝nT+t'且t'＜T，n为自然数。优选的，所述步骤2包括：2-1.根据全周傅利叶算法，计算得到半波长线路发生故障的一个周波后的各相电流的故障后向量值；2-2.根据所述各相电流采样值变化量，计算得到各相电流的故障前向量值；2-3.根据各相电流的所述故障后向量值、所述故障前向量值及所述各相电流的采样值变化量，分别计算得到零序及负序电流的变化量相量值；2-4.计算得到各相零序及负序电流变化量的相量和，还原各相零序及负序电流变化量的相量和的采样值，得到滤除零序及负序后的电流变化量采样值。优选的，所述2-3包括：a.根据各相电流的所述故障后向量值及所述故障前向量值，计算得到零序电流的变化量相量值ΔI·0=13(ΔI·A+ΔI·B+ΔI·C)ΔI·A=I·A-I·A[0]ΔI·B=I·B-I·B[0]ΔI·C=I·C-I·C[0]---(2)]]>式(2)中，及分别为A、B、C相电流的变化量的相量值；及分别为A、B、C相电流的故障后向量值；及分别为A、B、C相电流的故障后向量值；b.计算得到A、B、C相电流的负序电流的变化量相量值：ΔI·A2=13(ΔI·A+α2ΔI·B+αΔI·C)ΔI·B2=13(αΔI·A+ΔI·B+α2ΔI·C)ΔI·c2=13(α2ΔI·A+ΔI·B+αΔI·C)---(3)]]>式(3)中，及分别为A、B、C相的负序电流的变化量相量值；α为算子，α＝ej120°且α2＝ej240°。优选的，所述2-4包括：c.分别计算得到A、B、C相的零序及负序电流变化量的相量和及d.设ΔI·0+ΔI·A2=ReA+jImA,ΔI·0+ΔI·B2=ReB+jImB]]>且ΔI·0+ΔI·C2=ReC+jImC;]]>令：ΔIA02=ReA2+ImA2,θA=artg(ImAReA)ΔIB02=ReB2+ImB2,θB=artg(ImBReB)ΔIC02=ReC2+ImC2,θC=artg(ImCReC)---(4)]]>式(4)中，ΔIA02、ΔIB02及ΔIC02分别为A、B、C相零负序电流的变化量幅值；ImA、ImB及ImC分别为A、B、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于单侧电流的半波长线路自由波的提取方法，所述方法用于在半波长线路发生故障后的电流波中提取自由波；所述半波长线路上设有保护区，所述保护区内设有多个保护测量点；其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1.所述保护测量点对三相电流进行采样，计算得到各相电流采样值变化量；步骤2.滤除各相电流采样值变化量中的零序及负序；步骤3.根据滤序结果构造三相电流变化量平方和函数，求得故障电流变化量；步骤4.提取故障电流变化量中的自由波分量。

【技术特征摘要】
1.一种基于单侧电流的半波长线路自由波的提取方法，所述方法用于在半波长线路发
生故障后的电流波中提取自由波；所述半波长线路上设有保护区，所述保护区内设有多个
保护测量点；其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤1.所述保护测量点对三相电流进行采样，计算得到各相电流采样值变化量；
步骤2.滤除各相电流采样值变化量中的零序及负序；
步骤3.根据滤序结果构造三相电流变化量平方和函数，求得故障电流变化量；
步骤4.提取故障电流变化量中的自由波分量。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1包括：
1-1.所述保护测量点对故障发生前一周波的三相电流值及当前的三相电流值分别进
行采样，得到各相电流的故障前采样值及当前采样值；
1-2.根据各相电流的故障前采样值及当前采样值，计算得到各相电流采样值的变化
量。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述1-2包括：
根据各相电流的故障前采样值及当前采样值，计算得到各相电流采样值变化量：
ΔiA(t)=iA(t)-iA(t′-T)ΔiB(t)=iB(t)-iB(t′-T)ΔiC(t)=iC(t)-iC(t′-T)---(1)]]>式(1)中，ΔiA(t)、ΔiB(t)及ΔiC(t)分别为A、B、C相电流由于故障引起的t时刻的电流
采样值变化量；iA(t)、iB(t)及iC(t)分别为A、B、C相电流的当前采样值；iA(t'-T)、iB(t'-T)
及iC(t'-T)分别为A、B、C相电流的故障前采样值；T为周波长度；t'为保护测量点的故障发
生前一周波的时刻；t为当前时刻；t＝nT+t'且t'＜T，n为自然数。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤2包括：
2-1.根据全周傅利叶算法，计算得到半波长线路发生故障的一个周波后的各相电流的
故障后向量值；
2-2.根据所述各相电流采样值变化量，计算得到各相电流的故障前向量值；
2-3.根据各相电流的所述故障后向量值、所述故障前向量值及所述各相电流的采样值
变化量，分别计算得到零序及负序电流的变化量相量值；
2-4.计算得到各相零序及负序电流变化量的相量和，还原各相零序及负序电流变化量
的相量和的采样值，得到滤除零序及负序后的电流变化量采样值。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述2-3包括：
a.根据各相电流的所述故障后向量值及所述故障前向量值，计算得到零序电流的变化
量相量值ΔI·0=13(ΔI·A+ΔI·B+ΔI·C)ΔI·A=I·A-I·A[0]ΔI·B=I·B-I·B[0]ΔI·C=I·C-I·C[0]---(2)]]>式(2)中，及分别为A、B、C相电流的变化量的相量值；及分别为
A、B、C相电流的故障后向量值；及分别为A、B、C相电流的故障后向量值；
b.计算得到A、B、C相电流的负序电流的变化量相量值：
ΔI·A2=13(ΔI·A+α2ΔI·B+αΔI·C)ΔI·B2=13(αΔI·A+ΔI·B+α2ΔI&Center...

【专利技术属性】
技术研发人员：周泽昕，柳焕章，杜丁香，王德林，郭雅蓉，梁旭明，李晨光，王兴国，李肖，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，华中电网有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11