一种半周波电压暂态量的电压时间型馈线反向合闸闭锁方法技术

本发明专利技术公开了一种半周波电压暂态量的电压时间型馈线反向合闸闭锁方法，无需改动一次设备，仅利用线电压暂态量，通过半周波数据窗计算的有效值和电压互感器精工电压相比较来确定是否闭锁反向合闸，相比原有基于残压工频周波有效值的软件检测模块和硬件检测模块，检测能力提升了4倍，进一步提高了反向合闸闭锁的灵敏度，从而提高了就地馈线自动化故障区段定位与隔离的准确率。

A Voltage-Time Type Feeder Reverse Closing Method for Half Cycle Voltage Transient

The invention discloses a voltage-time type reverse closing and blocking method for feeder with half-cycle voltage transient, which does not need to change the primary equipment, only uses the line voltage transient, determines whether to block reverse closing by comparing the effective value calculated by half-cycle data window with the precision voltage of voltage transformer, and compares with the original software detection module and hardware based on the effective value of residual power frequency cycle wave. In the detection module, the detection capability has been improved four times, which further improves the sensitivity of reverse closing and locking, thus improving the accuracy of fault location and isolation of local feeder automation.

【技术实现步骤摘要】
一种半周波电压暂态量的电压时间型馈线反向合闸闭锁方法
本专利技术属于配电网故障隔离
，具体涉及一种半周波电压暂态量的电压时间型馈线反向合闸闭锁方法。
技术介绍
电压时间型馈线自动化模式隔离故障的主要策略为发生故障后站内出线断路器首先速断跳闸，故障点上游开关Y时间(合闸后故障确认时间)内失压(采样电压有效值低于60％额定电压)闭锁正向合闸，故障点下游开关在停电侧检测到残压，反向供电时闭锁合闸。其中残压检测的判断依据为采样电压工频分量有效值不低于30％的额定电压，持续时间不少于50ms。这样，在实际运行中存在以下两个问题：1)考虑到经济性和施工安装简便，工程应用中一般在分段开关两侧各装设单台PT，当接入PT的两相发生接地故障或三相短路故障且过渡电阻较小时，下游开关检测到的残压工频量有效值将低于整定值，分段开关反向合闸闭锁功能失效，联络开关转供时对侧变电站保护会跳闸，对侧线路将出现短时停电；2)当分段开关采用永磁断路器时，由于故障切除快，邻近故障点的下游开关感受到的残压持续时间小于40ms，现有残压有效值检测方法也会失效。针对以上问题，如果改造现有分段开关，使其具备可测量三相(线)电压的功能，工程量大、造价高。因此，在不增加一次设备、仅利用线电压信息的基础上，提出新的电压时间型馈线自动化反向合闸闭锁方法具有非常重要的意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种半周波电压暂态量的电压时间型馈线反向合闸闭锁方法。本专利技术采用以下技术方案：半周波电压暂态量的电压时间型馈线反向合闸闭锁方法，其特征在于，定义衡量反向合闸闭锁功能灵敏度的残压检测系数Krep，利用线电压暂态量作为反向合闸闭锁判断的依据，确立半周波暂态量算法，给出线电压暂态量计算数据窗，以电压互感器的精工电压作为阀值，当检测到数据窗内的线电压暂态量超过阀值时，闭锁反向合闸，实现故障区段的下游隔离。具体的，根据硬件残压检测方法和软件残压检测方法，定义残压检测的灵敏度系数Krep用于衡量检测方法的检测能力。进一步的，残压检测系数Krep计算如下：其中，Uset为残压阀值。具体的，选取半个周波作为数据计算窗口，得到重合于故障时的电压暂态量半周波有效值θU。进一步的，重合于故障时的电压暂态量半周波有效值θU如下：其中，Umg(i)为采样瞬时值，N为半周采样点数，Uset为残压阀值。进一步的，根据电压时间型馈线自动化故障处理确定电压故障分量，分段开关重合故障时开关后端电路属于一阶电路的零状态响应。更进一步的，重合于故障时的电压暂态分量uf计算如下：uf＝ifRf其中，if是包含时间常数τ的电流暂态量，Rf是故障点过渡电阻。更进一步的，衰减时间为3～5τ，分段开关重合故障时开关后端电路进入稳定状态。具体的，以电压互感器的精工电压计算残压阀值Uset如下：Uset＝Krel×(1±α)×(1±β)×Uac.min其中，Krel为可靠系数，取1.1；Uac.min为电压互感器的最小精工电压；α为电压互感器的测量误差，典型为10％；β为终端的测量误差，典型为0.5％。具体的，所述方法的检测流程中，配电终端实施策略如下：1)增加后备电源，箱式配电终端内置一个维持配电终端运行的超级电容模组或蓄电池组，罩式配电终端采用外置电池盒形式，通过电缆航插件连接；2)增加一个1ms定时采样中断，提高电压采样速度，轮询时间为1ms级；3)对于采用硬件残压检测的配电终端，增加基于半周波电压暂态量的软件检测模块；4)对于采用工频周波有效值残压检测的配电终端，改为结余半周波电压暂态量的检测模块；5)原有硬件检测电路的残压信号与暂态量检测模块信号为或关系，二者任意一个或两个同时满足闭锁判据都禁止反向合闸；针对采用原有基于工频电压周波有效值检测模块的配电终端直接修改为基于暂态量的检测模块。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：本专利技术半周波电压暂态量的电压时间型馈线反向合闸闭锁方法，通过定义衡量反向合闸闭锁功能灵敏度的残压检测系数Krep，提出利用线电压暂态量的作为反向合闸闭锁判断依据，并给出线电压暂态量计算数据窗，以电压互感器的精工电压作为阀值，采用直接测定和伏安特性测定法综合确定电压互感器最小精工电压，当检测到数据窗内的线电压暂态量越阀值时，闭锁反向合闸。进一步的，根据硬件残压检测方法和软件残压检测方法，定义残压检测的灵敏度系数Krep用于衡量检测方法的检测能力。进一步的，根据一阶响应特性，确定数据窗为半周波，并计算得到重合于故障时的电压暂态量半周波有效值θU。进一步的，根据电压时间型馈线自动化故障处理确定电压故障分量，分段开关重合故障时开关后端电路属于一阶电路的零状态响应。进一步的，采用直接测定法和伏安特性法的综合确定电压互感器的最小精工电压，典型值为5％，由此计算可得残压阀值Uset为0.635kV。综上所述，本专利技术方法无需改动一次设备，仅利用线电压暂态量，相比原有基于残压工频周波有效值的软件检测模块和硬件检测模块，检测能力提升了4倍，进一步提高了反向合闸闭锁的灵敏度，从而提高了就地馈线自动化故障区段定位与隔离的准确率。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为本专利技术流程图；图2为重合故障时电路图；图3为基于PSCAD的配电网仿真模型图；图4为切口和闭口互感器伏安特性对比曲线图。具体实施方式请参阅图1，本专利技术一种半周波电压暂态量的电压时间型馈线反向合闸闭锁方法，包括以下步骤：S1、定义残压检测灵敏度系数根据现有的硬件残压检测方法和软件残压检测方法，统一定义残压检测的灵敏度系数Krep衡量检测方法的检测能力，公式如下：其中，Uset为残压阀值；S2、确立半周波暂态量算法请参阅图2，根据电压时间型馈线自动化故障处理过程可知，分段开关S11重合故障时开关后端电路属于一阶电路的零状态响应，图中，US为系统电源；电压故障分量；Zs为系统阻抗；Z1为故障点前端的线路阻抗；R和L为故障点后端的线路电阻和电抗，Rf是故障点过渡电阻。电压故障分量表达式如下：uf＝ifRf(2)其中，uf为重合于故障时的电压暂态分量，也即S11开关可以检测到的电源侧电压；if是包含时间常数τ的电流暂态量。根据电路分析，一般经过3τ～5τ的衰减时间，该电路进入稳定状态。外施正弦激励时，通常经过大约半个周期该电路电流的最大瞬时值的绝对值将接近稳态电流振幅的两倍，因此数据计算窗口选取为半个周波，重合于故障时的电压暂态量半周波有效值θU如下：其中，Umg(i)为采样瞬时值，N为半周采样点数，Uset为残压阀值。S3、阀值确定本专利技术应用场景只需要检测出故障电压的有无，因此可以用电压互感器精度作为参考依据，有如下公式：Uset＝Krel×(1±α)×(1±β)×Uac.min(4)其中，Krel为可靠系数，一般取1.1；Uac.min为电压互感器的最小精工电压，采用直接测定和伏安特性测定法综合确定；α为电压互感器的测量误差，典型为10％；β为终端的测量误差，典型为0.5％，由此计算可得残压阀值Uset为0.635kV。通过试验测定α，工程现场线电压互感器主要分为切口互感器和闭口互感器两种，切口互感器不易饱和但制作成本较高，在此选取两只闭口和两只切口互感器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.半周波电压暂态量的电压时间型馈线反向合闸闭锁方法，其特征在于，定义衡量反向合闸闭锁功能灵敏度的残压检测系数Krep，利用线电压暂态量作为反向合闸闭锁判断的依据，确立半周波暂态量算法，给出线电压暂态量计算数据窗，以电压互感器的精工电压作为阀值，当检测到数据窗内的线电压暂态量超过阀值时，闭锁反向合闸，实现故障区段的下游隔离。

【技术特征摘要】
1.半周波电压暂态量的电压时间型馈线反向合闸闭锁方法，其特征在于，定义衡量反向合闸闭锁功能灵敏度的残压检测系数Krep，利用线电压暂态量作为反向合闸闭锁判断的依据，确立半周波暂态量算法，给出线电压暂态量计算数据窗，以电压互感器的精工电压作为阀值，当检测到数据窗内的线电压暂态量超过阀值时，闭锁反向合闸，实现故障区段的下游隔离。2.根据权利要求1所述的半周波电压暂态量的电压时间型馈线反向合闸闭锁方法，其特征在于，根据硬件残压检测方法和软件残压检测方法，定义残压检测的灵敏度系数Krep用于衡量检测方法的检测能力。3.根据权利要求1或2所述的半周波电压暂态量的电压时间型馈线反向合闸闭锁方法，其特征在于，残压检测系数Krep计算如下：其中，Uset为残压阀值。4.根据权利要求1所述的半周波电压暂态量的电压时间型馈线反向合闸闭锁方法，其特征在于，选取半个周波作为数据计算窗口，得到重合于故障时的电压暂态量半周波有效值θU。5.根据权利要求4所述的半周波电压暂态量的电压时间型馈线反向合闸闭锁方法，其特征在于，重合于故障时的电压暂态量半周波有效值θU如下：其中，Umg(i)为采样瞬时值，N为半周采样点数，Uset为残压阀值。6.根据权利要求4所述的半周波电压暂态量的电压时间型馈线反向合闸闭锁方法，其特征在于，根据电压时间型馈线自动化故障处理确定电压故障分量，分段开关重合故障时开关后端电路属于一阶电路的零状态响应。7.根据权利要求6所述的半周波电压暂态量的电压时间型馈线反向合闸闭锁方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋国兵，张维，常仲学，刘健，张志华，
申请(专利权)人：西安交通大学，国网陕西省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：陕西,61