一种短路电流过零预测方法技术

本发明专利技术公开了一种短路电流过零预测方法，包括以下步骤：首先对短路故障时的短路电流采样并进行滤波处理，然后对滤波后的短路电流进行数值求导运算，分别计算出短路电流一阶导数和二阶导数，并结合短路电流角频率进行一系列运算构造出相位超前于原短路电流四分之一个周波的短路电流预测值，通过检测构造的短路电流预测值的过零点，预测实际短路电流的过零点。本发明专利技术能够准确可靠地预测出短路电流过零点，具有较强的抗干扰能力，技术方案简单有效且实用性较强。

A short-circuit current zero crossing prediction method

The invention discloses a zero-crossing prediction method of short-circuit current, which includes the following steps: firstly, sampling and filtering the short-circuit current when short-circuit fault occurs, then calculating the first derivative and the second derivative of the short-circuit current after filtering, respectively, and combining the angular frequency of the short-circuit current. A series of operations are performed to construct the predicted value of short-circuit current whose phase is one quarter of the cycle of the original short-circuit current. By detecting the zero-crossing point of the predicted value of short-circuit current, the zero-crossing point of the actual short-circuit current is predicted. The invention can accurately and reliably predict the zero-crossing point of short-circuit current, has strong anti-interference ability, simple and effective technical scheme and strong practicability.

【技术实现步骤摘要】
一种短路电流过零预测方法
本专利技术涉及电力系统
，具体涉及一种短路电流过零预测方法。
技术介绍
随着现代电力系统的不断发展，各级电网中的短路电流水平不断提高，一旦发生短路故障，将会造成极为严重的后果，因此必须对系统短路电流加以限制。在各种短路电流限制措施中，基于快速断路器的故障限流器是一种行之有效的技术手段。故障限流器控制系统除了要求能够快速识别出短路故障外，同时为了提高快速断路器开断短路电流的能力、减小系统的暂态冲击，控制系统应同时具备短路电流相控开断功能，即快速预测出短路电流过零点。现有技术手段一般采用安全点算法、自适应算法、半波傅里叶算法、全响应算法等进行电流过零预测，然而这些方法预测时间通常均在10ms以上，不能满足故障限流器快速动作的要求，同时这些方法实现起来比较复杂，且计算准确度难以保证。针对现有技术的不足，本专利技术提供一种简单有效的适用于故障限流器的短路电流过零预测方法。
技术实现思路
为解决现有技术中的不足，本专利技术提供一种短路电流过零预测方法，解决了现有预测方法时间较长，实现复杂，计算准确度难以保证的问题。为了实现上述目标，本专利技术采用如下技术方案：一种短路电流过零预测方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)通过对短路故障时的短路电流进行采样，得到短路电流瞬时值i(k)，其中k为当前采样时刻点；(2)对短路电流瞬时值进行一阶求导运算，得到当前采样时刻的短路电流一阶导数i'(k)；(3)对短路电流瞬时值进行二阶求导运算，得到当前采样时刻的短路电流二阶导数i”(k)；(4)通过短路电流瞬时值i(k)、短路电流一阶导数i'(k)和短路电流二阶导数i”(k)进行如下运算，构造当前时刻短路电流预测值ip(k)，表达式为：其中，ω为短路电流角频率；(5)对构造的短路电流预测值ip(k)进行过零点检测，若短路电流预测值ip(k)满足ip(k)×ip(k-1)≤0，则认为短路电流预测值ip(k)在当前采样时刻点k过零，ip(k-1)为前一采样时刻点短路电流预测值。前述的一种短路电流过零预测方法，其特征是：所述步骤(1)中还包括对采样后的短路电流进行滤波处理。3.根据权利要求1所述的一种短路电流过零预测方法，其特征是：所述采样时刻的短路电流一阶导数i'(k)采用数值微分方法求取，表达式为：i'(k)＝[i(k)-i(k-1)]/Ts(1)其中，Ts为采样周期，k-1为前一采样时刻点，i(k-1)为前一采样时刻点短路电流瞬时值。前述的一种短路电流过零预测方法，其特征是：所述步骤(3)中当前采样时刻的短路电流二阶导数i”(k)采用数值微分方法求取，表达式为：i”(k)＝[i(k)+i(k-2)-2×i(k-1)]/Ts2(2)其中，Ts为采样周期，k-1为前一采样时刻点，i(k-1)为前一采样时刻点短路电流瞬时值，k-2为前二采样时刻点，i(k-2)为前二采样时刻点短路电流瞬时值。前述的一种短路电流过零预测方法，其特征是：所述短路电流角频率ω＝2πf，f为系统频率，工程上取f＝50Hz。前述的一种短路电流过零预测方法，其特征是：所述构造的短路电流预测值ip(k)超前于当前短路电流值i(k)四分之一个周波。。本专利技术所达到的有益效果：(1)本专利技术利用短路电流及其微分运算构造另外一个电流，使该电流在相位上超前于原短路电流一定时间，通过检测构造电流的过零点，从而预测出固定时间之后的原短路电流过零点，由于只是将短路电流在时间上提前，预测结果准确可靠；(2)本专利技术对短路电流进行滤波处理，从而降低了高频信号的干扰，提高了系统的可靠性；(3)由于本专利技术只采用简单的算术运算以及平方、开方等运算，减少了软硬件开销，技术方案实施简单有效。附图说明图1是本专利技术流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。实施例：如图1所示，一种短路电流过零预测方法，包括如下步骤：(1)通过对短路故障时的短路电流进行高频采样，得到短路电流瞬时值i(k)，其中k为当前采样时刻点，同时由于短路电流中可能叠加有高频干扰信号，在进行数据处理之前有必要对短路电流进行滤波处理；(2)对短路电流瞬时值进行一阶求导运算，得到当前采样时刻的短路电流一阶导数i'(k)；在本实施例中，采用数值微分方法求取短路电流一阶导数i'(k)，可以得到i'(k)离散表达式为：i'(k)＝[i(k)-i(k-1)]/Ts(1)其中，Ts为采样周期，k-1为前一采样时刻点，i(k-1)为前一采样时刻点短路电流瞬时值；(3)对短路电流瞬时值进行二阶求导运算，得到当前采样时刻的短路电流二阶导数i”(k)，在本实施例中，采用数值微分方法求取短路电流二阶导数i”(k)，可以得到i”(k)离散表达式为：i”(k)＝[i(k)+i(k-2)-2×i(k-1)]/Ts2(2)其中，k-2为前二采样时刻点，i(k-2)为前二采样时刻点短路电流瞬时值；(4)通过短路电流瞬时值i(k)、短路电流一阶导数i'(k)和短路电流二阶导数i”(k)进行如下运算，构造当前时刻短路电流预测值ip(k)，表达式为：其中，短路电流角频率ω＝2πf，f为系统频率，工程上取f＝50Hz；(5)对构造的短路电流预测值ip(k)进行过零点检测，若短路电流预测值ip(k)满足ip(k)×ip(k-1)≤0，则认为短路电流预测值ip(k)在当前采样时刻点k过零，ip(k-1)为前一采样时刻点短路电流预测值。由于构造的短路电流预测值ip(k)超前于实际(当前)短路电流值i(k)四分之一个周波，因此通过短路电流预测值ip(k)的过零点就能够预测出四分之一个周波之后实际短路电流的过零点。根据试验结果证明，以上方法能够快速有效地预测出短路电流过零点，为控制保护系统的动作策略提供可靠的依据。本专利技术首先对短路故障时的短路电流采样并进行滤波处理，然后对滤波后的短路电流进行数值求导运算，分别计算出短路电流一阶导数和二阶导数，并结合短路电流角频率进行一系列运算构造出相位超前于原短路电流四分之一个周波的短路电流预测值，通过检测构造的短路电流预测值的过零点，预测实际短路电流的过零点。本专利技术能够准确可靠地预测出短路电流过零点，具有较强的抗干扰能力，技术方案简单有效且实用性较强。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种短路电流过零预测方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)通过对短路故障时的短路电流进行采样，得到短路电流瞬时值i(k)，其中k为当前采样时刻点；(2)对短路电流瞬时值进行一阶求导运算，得到当前采样时刻的短路电流一阶导数i'(k)；(3)对短路电流瞬时值进行二阶求导运算，得到当前采样时刻的短路电流二阶导数i”(k)；(4)通过短路电流瞬时值i(k)、短路电流一阶导数i'(k)和短路电流二阶导数i”(k)进行如下运算，构造当前时刻短路电流预测值ip(k)，表达式为：

【技术特征摘要】
1.一种短路电流过零预测方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)通过对短路故障时的短路电流进行采样，得到短路电流瞬时值i(k)，其中k为当前采样时刻点；(2)对短路电流瞬时值进行一阶求导运算，得到当前采样时刻的短路电流一阶导数i'(k)；(3)对短路电流瞬时值进行二阶求导运算，得到当前采样时刻的短路电流二阶导数i”(k)；(4)通过短路电流瞬时值i(k)、短路电流一阶导数i'(k)和短路电流二阶导数i”(k)进行如下运算，构造当前时刻短路电流预测值ip(k)，表达式为：其中，ω为短路电流角频率；(5)对构造的短路电流预测值ip(k)进行过零点检测，若短路电流预测值ip(k)满足ip(k)×ip(k-1)≤0，则认为短路电流预测值ip(k)在当前采样时刻点k过零，ip(k-1)为前一采样时刻点短路电流预测值。2.根据权利要求1所述的一种短路电流过零预测方法，其特征是：所述步骤(1)中还包括对采样后的短路电流进行滤波处理。3.根据权利要求1所述的一种短路电流过零预...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘云飞，周启文，王德昌，丁峰峰，陈远俊，袁江伟，
申请(专利权)人：南京南瑞继保电气有限公司，南京南瑞继保工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32