用于电力传输系统的线路保护中的故障检测的方法、系统和设备技术方案

一种用于电力传输系统的线路保护中的故障检测的方法、系统和设备。获取电气线路上的测量点处的电压(u)。测量点是安装用于所述线路保护的保护装置处的点。进一步获取所述测量点处的电流(i)并且确定所述电流的微分值。然后，根据所述电气线路的时域集总参数模型，从所述测量点处的所述电压(u)、所述测量点处的所述电流(i)和所述电流(i)的所述微分值确定在所述电气线路上的设定点处的电压(uq)。可以进一步确定在故障时段期间所述设定点处确定的电压与在故障前时段期间所确定的所述设定点处的电压之间的电压变化。所述故障检测可以基于所述确定的电压变化和故障阈值而被执行。可以确保在低采样率情况下电压的确定准确性和检测可靠性。此外，解决方案可以在故障开始之后立即工作，几乎不需要等待时间，因此可以实现超快速线路保护。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于电力传输系统的线路保护中的故障检测的方法、系统和设备
本公开的非限制性和示例性实施例总体涉及电力传输领域，更具体地涉及一种用于电力传输系统的线路保护中的故障检测的方法、系统和设备。
技术介绍
本部分引入了可以有利于本公开的更好理解的方面。因此，本部分的陈述应该据此来阅读而不应该被理解为承认哪些是现有技术或哪些不是现有技术。距离保护是线路保护技术之一，其确定故障点与安装保护装置处的点之间的距离并且基于确定的距离来确定动作的时间。出于技术和商业原因两者，距离保护是针对特高压/超高压(EHV/UHV)输电线路系统的最重要的保护之一。对于线路距离保护，快速动作是最重要的特征之一并且也是客户最重要的要求之一。由于故障检测是触发距离保护的主要标准，所以其是线路距离保护的关键技术。在作者为GunnarNimmersjo和MurariMohanSaha的题目为“Anewapproachtohighspeedrelayingbasedontransientphenomena”(FourthInternationalConferenceonDevelopmentsinPowerProtection,11-13Apr1989,Page(s):140–145)的文章中公开了一种故障检测解决方案，其中提出使用电报方程(telegraphequation)来计算设定点处的电压并且将计算的电压与预定的阈值进行比较以确定是否存在故障。具体地，在该解决方案中，首先计算故障之前设定点处的电压uq，记为uq′；然后计算故障之后的电压uq并且基于计算的uq和uq′计算ΔUq＝Uq-Uq′；如果δuq＝|ΔUq|-|Uq′|＞0，则确定存在内部故障。该方法理论上可以实现相当高速的保护，但是其需要非常高的采样率以实现足够的准确性，而这是不实际的。在另一种传统解决方案中，提出了一种不同的距离保护解决方案，其被称为故障元件距离保护。在该方案中，提出了计算设定点处的电压以检测故障，其中通过由傅里叶算法确定的电压和电流矢量来计算设定点处的电压。然而，该解决方案是基于矢量的并且其可能在非常短的数据窗中的准确计算矢量方面具有问题，因此，该解决方案的性能将被误差严重影响。
技术实现思路
本公开的各个实施例主要旨在提供一种用于电力传输系统的线路保护中的故障检测的解决方案，以解决或至少部分地缓解现有技术中的至少一部分问题。本公开的实施例的其它特征和优点也将在结合附图阅读时从具体实施例的以下描述中得到理解，其中附图以示例的方式图示出本公开的实施例的原理。根据本公开的第一方面，提供一种用于电力传输系统的线路保护中的故障检测。所述方法包括获取电气线路上的测量点处的电压。所述测量点是安装用于所述线路保护的保护装置处的点。所述方法还包括获取所述测量点处的电流并且确定所述电流的微分值。所述方法进一步包括根据所述电气线路的时域集总参数模型，从所述测量点处的所述电压、所述测量点处的所述电流以及所述电流的所述微分值确定在所述电气线路上的设定点处的电压。可以进一步确定在故障时段期间所述设定点处确定的电压与在故障前时段期间所确定的所述设定点处的电压之间的电压变化。可以基于所述确定的电压变化和故障阈值而执行所述故障检测。在本公开的实施例中，确定设定点处的电压可以基于微分方程执行。在本公开的另一个实施例中，所述微分方程可以包括：其中u(t)表示所述测量点处的所述电压；i(t)表示所述测量点处的所述电流，R表示所述集总参数模型中的电阻器的电阻值，L表示所述集总参数模型中的电感器的电感值，并且表示所述电流i(t)的所述微分值。如果我们考虑离散时间系统域，例如瞬间k处的采样点，上述方程可以被重写如下以表示离散时域中的计算：其中，uk表示所述保护安装点处的电压，ik表示所述保护安装点处的电流，R表示所述集中模型中的电阻器的电阻值，L表示所述集中模型中的电感器的电感值，并且表示电流ik的微分值(dik＝ik-ik-1；dt＝给定采样率的样本间隔；ik-1表示在离散时域中的瞬间k之前的瞬间k-1时的测量电流)。在本公开的又一个实施例中，所述时域集总参数模型可以包括任何类型的电阻-电感-电容(RLC)模型或电阻-电感(RL)模型。在本公开的再一个实施例中，获取所述测量点处的电流可以包括获取所述测量点处的相电流；以及从所述相电流去除接地电容电流和相间电容电流中的至少一个。在本公开的另一个实施例中，所述故障阈值可以是可靠系数与在所述故障前时段期间所确定的所述设定点处的电压的乘积。在本公开的又一个实施例中，所述故障阈值可以是可靠系数与所述电气线路的额定电压的乘积。在本公开的第二方面中，还提供一种用于电力传输系统的线路保护中的故障检测的系统。所述系统包括：一个或多个处理器；存储器，被耦合到所述处理器中的至少一个处理器；以及被存储在所述存储器中的一组程序指令。所述程序指令能够通过所述处理器中的至少一个处理器来执行以使得所述系统：获取电气线路上在安装保护装置的测量点处的电压；获取所述测量点处的电流；确定所述电流的微分值；根据所述电气线路的时域集总参数模型，从所述测量点处的所述电压、所述测量点处的所述电流和所述电流的所述微分值确定所述电气线路上的设定点处的电压；确定在故障时段期间所述设定点处确定的电压与在故障前时段期间所确定的所述设定点处的电压之间的电压变化；并且基于所述确定的电压变化和故障阈值而执行所述故障检测。在本公开的第三方面中，还提供一种用于线路保护中的故障检测的设备。所述设备可以包括电压获取模块、电流获取模块、微分值确定模块、电压确定模块、变化确定模块以及故障检测模块。所述电压获取模块可以被配置为获取电气线路上在安装保护装置的测量点处的电压。所述电流获取模块可以被配置为获取所述测量点处的电流。所述微分值确定模块可以被配置为确定所述电流的微分值。所述电压确定模块可以被配置为根据所述电气线路的时域集总参数模型，从所述测量点处的所述电压、所述测量点处的所述电流和所述电流的所述微分值确定所述电气线路上的设定点处的电压。所述变化确定模块可以被配置为确定在故障时段期间所述设定点处确定的电压与在故障前时段期间所确定的所述设定点处的电压之间的电压变化。所述故障检测模块可以被配置为基于所述确定的电压变化和故障阈值而执行所述故障检测。通过本公开的实施例，当所述设定点处的电压被确定时，所述时域集总参数模型被用于电气线路系统，并且所述测量点处的电流的微分值被使用。由于所述时域参数模型的使用，电压的确定准确性和由此的检测可靠性可以被确保，同时微分值的使用可以降低采样率并且因此不涉及由计算矢量导致的误差。此外，解决方案可以在故障开始之后立即工作，几乎不需要等待时间，因此可以实现超快速线路保护。附图说明本公开的各个实施例的以上和其它方面、特征和益处将从下面参照附图的详细描述中、通过示例而变得更清楚，在附图中，相同的附图标记或符号被用于指定相同或等同的元件。附图被示出以便于更好地理解本公开的实施例并且不必按比例绘制，其中：图1示意性地示出根据本公开的实施例的电力传输系统的线路保护中的故障检测的方法的流程图；图2示意性地示出根据本公开的实施例的输电线路的示例RLC模型；图3示意性地示出根据本公开的实施例的A相的电容电流路径的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电力传输系统的线路保护中的故障检测的方法(100)，包括：获取(110)电气线路上的测量点处的电压，在所述测量点处安装有用于所述线路保护的保护装置，获取(120)所述测量点处的电流；确定(130)所述电流的微分值；根据所述电气线路的时域集总参数模型，从所述测量点处的所述电压、所述测量点处的所述电流和所述电流的所述微分值来确定(140)在所述电气线路上的设定点处的电压；确定(150)在故障时段期间所述设定点处确定的电压与在故障前时段期间所确定的所述设定点处的电压之间的电压变化；以及基于所述确定的电压变化和故障阈值而执行(160)所述故障检测。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于电力传输系统的线路保护中的故障检测的方法(100)，包括：获取(110)电气线路上的测量点处的电压，在所述测量点处安装有用于所述线路保护的保护装置，获取(120)所述测量点处的电流；确定(130)所述电流的微分值；根据所述电气线路的时域集总参数模型，从所述测量点处的所述电压、所述测量点处的所述电流和所述电流的所述微分值来确定(140)在所述电气线路上的设定点处的电压；确定(150)在故障时段期间所述设定点处确定的电压与在故障前时段期间所确定的所述设定点处的电压之间的电压变化；以及基于所述确定的电压变化和故障阈值而执行(160)所述故障检测。2.根据权利要求1所述的方法(100)，其中确定设定点处的电压基于微分方程执行。3.根据权利要求2所述的方法(100)，其中基于时域集总参数的所述微分方程包括：其中u(t)表示所述测量点处的所述电压；i(t)表示所述测量点处的所述电流，R表示所述集总参数模型中的电阻器的电阻值，L表示所述集总参数模型中的电感器的电感值，并且表示所述电流i(t)的所述微分值。4.根据权利要求1所述的方法(100)，其中所述集总参数模型包括电阻-电感-电容(RLC)模型。5.根据权利要求1所述的方法(100)，其中所述集总参数模型包括电阻-电感(RL)模型。6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法(100)，其中获取所述测量点处的电流包括：获取所述测量点处的相电流；从所述相电流去除接地电容电流和相间电容电流中的至少一个。7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法(100)，其中所述故障阈值是可靠系数与在所述故障前时段期间所确定的所述设定点处的电压的乘积。8.根据权利要求1-6中任一项所述的方法(100)，其中所述故障阈值是可靠系数与所述电气线路的额定电压的乘积。9.一种用于电力传输系统的线路保护中的故障检测的系统(900)，包括：一个或多个处理器(901)；存储器(902)，被耦合到所述处理器中的至少一个处理器；以及一组程序指令(903)，被存储在所述存储器中并且能够通过所述处理器(901)中的至少一个处理器执行以使得所述系统(900)：获取电气线路上的测量点处的电压，在所述测量点处安装有用于所述线路保护的保护装置；获取所述测量点处的电流；确定所述电流的微分值；根据所述电气线路的时域集总参...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘凯，李幼仪，王建平，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH