基于0-1化重构电流采样值的输电线路电流差动保护方法技术

基于0‑1化重构电流采样值的输电线路电流差动保护方法，步骤1：对线路两侧电流采样值进行0‑1化重构。步骤2：线路两侧信息交换编码，对量化的值进行编码打包，然后利用通信装置将电流信息传输到对侧的保护装置。步骤3：两侧仅交换0‑1化重构的状态信息，基于状态信息量计算线路差动电流和制动电流。步骤4：通过在数据窗下通过积分计算，得到动作量和制动量，基于动作量和制动量的比较，构成线路改进差动保护综合判据。本发明专利技术一种基于0‑1化重构电流采样值的输电线路电流差动保护方法，来减小通信流量，增加信息的交流速度，减小延时从而提高保护速度。

【技术实现步骤摘要】
基于0-1化重构电流采样值的输电线路电流差动保护方法
本专利技术一种基于0-1化重构电流采样值的输电线路电流差动保护方法，涉及输电线路的电流差动保护

技术介绍
输电线路的电流差动保护可以利用线路两侧的电流值快速、可靠地区分本线路内部故障与外部故障，达到有选择、快速地切除线路的目的，故在电力系统中得到广泛的应用。电流差动保护需要将线路一侧的电流信息传到另一侧去，安装于线路两侧的保护对两侧的电流同时比较、联合工作，保护是否动作需要取决于安装在输电线路两端的装置联合判断结果。随着智能电网的快速发展，电力系统与电力通信系统之间相互渗透并逐渐融合成高度集成的电力复合系统，因此电力系统的安全稳定运行还受到通信系统的影响。例如“9·28”意大利大停电事故，就是因通信系统故障导致网络通信阻塞、预警系统出现问题，引起了连锁反应。(李满礼.通信延时/误码引起纵联差动保护风险分析[D].南京邮电大学,2015.)。又如2003年南方电网的某条500kV输电线路发生故障时，其差动保护装置因光纤传输通道时延较大导致保护装置闭锁拒动。(林志波,赵建宁,李俊华,等.影响光纤保护正常运行的若干原因分析[J].电力自动化设备,2004,24(1):98-100.)。如果通信系统出现问题必然会危害电力系统安稳稳定运行。光纤通道传输质量高，一般状况下，光纤通信传输误码率低，使得发端保护设备发送的信息经过传输到达收端时两端信息一致，不会出现减少以及增加内容的问题，故光纤通信应用广泛。(鞠磊.试析光纤通信技术在继电保护中的应用[J].中国新技术新产品,2018(21):37-38.)但整个通信网络传输的采样值数据总量大，保护状态量较多，实时性强，本身占用不小的带宽，再加上故障时刻的测量值骤增，且要求以较短的时间间隔重复传输，这将导致信息容量所需带宽急剧增大，严重时容易导致信息阻塞，影响差动电流保护的性能。
技术实现思路
针对目前的电流差动保护存在通信流量较大，故障识别容错性能不强等问题。为了降低区域保护系统对差动保护的通信约束，本专利技术提出一种基于0-1化重构电流采样值的输电线路电流差动保护方法，来减小通信流量，增加信息的交流速度，减小延时从而提高保护速度。本专利技术采取的技术方案为：基于0-1化重构电流采样值的输电线路电流差动保护方法，步骤1：对线路两侧电流采样值进行0-1化重构。步骤2：线路两侧信息交换编码，对量化的值进行编码打包，两端的保护通过保护中的数据处理单元和通信通道快速地进行信息交换。保护设备以南瑞RCS-931系列装置为例，该装置集数据采集、处理与收发单元和保护单元于一体。步骤3：两侧仅交换0-1化重构的状态信息，基于状态信息量计算线路差动电流和制动电流；步骤4：通过在数据窗下通过积分计算，得到动作量和制动量，基于动作量和制动量的比较，构成线路改进差动保护综合判据。步骤1中，电流采样值的0-1化重构具体包括以下步骤：步骤1.1：保护设备采集单元对电流进行A/D采样，将连续的电流信息离散化；步骤1.2：离散化的电流采样点都是浮点数，利用公式将电流采样值重构，将正弦波形转换为方波，得到只包含-1、0、1的采样值，转换公式为：其中，Iset.0为比较阈值，Iset.0＝0.01×IN，IN为电流正常运行时的额定值；i(n)、i′(n)分别为重构前、后的n时刻电流值。步骤2中，线路两侧信息交换编码，采用两组双字对0-1重构后的电流值进行编码，能够明显减小保护通信量。其具体编码规则为：规则1：将双字2*32个bit位分别对应一次通信传输信息序列，双字间信息互相校验，提高抗干扰性。规则2：电流量化值为0，则第一组双字编码值为0，第二组双字编码值为0；规则3：电流量化值为1，则第一组双字编码值为1，第二组双字编码值为0；规则4：电流量化值为-1，则第一组双字编码值为0，第二组双字编码值为1；双字编码组合，很容易实现电流量化值的识别，任意不对应变化均视为出现畸变。步骤3中，差动电流和制动电流的计算，采用传统差动电流与制动电流的计算方法，将重构后的电流值进行差电流计算和和电流计算，公式为：其中，Id(n)为n时刻差动电流，Ir(n)为n时刻制动电流，i′m(n)为0-1重构后m侧n时刻的电流值，i′n(n)为0-1重构后n侧n时刻的电流值。步骤4包括以下步骤：步骤4.1：通过取固定数据窗下差动电流、制动电流进行求和，构成新的差动量I′d(n)与制动量I′r(n)，将一定长度数据框里的差动电流和制动电流的累加值，作为保护判据的比较量，使得某一点或某几点采样值出现偏差时对差动量和制动量的大小关系不会有变化，从而并不会影响最终保护的动作情况，增加了故障识别的容错性。设j为数据窗起始点，J为数据窗长度(数据窗推荐选择半波数据窗)，求和公式为：步骤4.2：基于两折线式差动保护原理，构建“0-1”二次量化变换的纵联电流差动保护判据：式中，K为比率制动系数，一般取0.4-0.7；Idset.0为最小动作电流定值，由于差动电流和动作电流通过“0-1”重构，该定值也需要相应调整，考虑到测量误差已经被直接定义为“0”状态值给忽略，该定值一般取3-5即可。本专利技术一种基于0-1化重构电流采样值的输电线路电流差动保护方法，有益效果在于：1)、在保证保护性能的前提下，设置比较阈值将电流采样中的浮点数二次变换为只包含“0、1、-1”的状态量，形成新的电流波形，进行通信编码用于信息传输，取一定长度的数据窗内对电流值进行求和来构建新的差动保护动作量及制动量，利用比率式差动保护构建保护新判据。2)、该方法在满足纵联保护可靠性的前提下，减少系统两侧纵联通信量，提高保护动作时间。能够明显减小保护通信量，减小延时从而提高保护速度。3)、本专利技术只需要利用电流差动保护现有的硬件设备，不需要增加新的装置，工程实用性强。4)、通过对重构后的电流值重新进行编码，大大减少通信量，提高信息传输速度，减少保护延时。5)、该保护方法的可靠性高，容错性高，抗干扰能力强。6)、该保护方法原理简洁，可靠，且能够明显减小保护通信量，应用在基于广域信息的继电保护工程上容易实现。附图说明图1(a)为正常运行以及区外故障电流波形图；图1(b)为区内故障电流波形图；图1(c)为0-1化重构后的正常运行以及区外故障电流波形图；图1(d)为0-1化重构后的区内故障电流波形图；图1(e)为动作特性图。图2(a)为正常运行以及区外故障离散波形图；图2(b)为区内故障离散波形图。图3(a)为正常运行以及区外故障离散波形图(m侧离散)；图3(b)为正常运行以及区外故障离散波形图(n侧离散)。图4(a)为区内故障离散波形图(m侧离散)；图4(b)为区内故障离散波形图(n侧离散)。图5(a)为正常运行以及区外故障0-1重构电流波形图(m侧0-1重构)；图5(b)为正常运行以及区外故障0-1重构电流波形图(n侧0-1重构)。图6(a)为区内故障0-1重构电流波形图(m侧0-1重构)；图6(b)为区内故障0-1重构电流波形图(n侧0-1重构)。图7(a)为波形采样量化图。图7(b)为波形采样量化数据通信编码图；图8(a)为正常运行以及区外故障差动电流波形图；图8(b)为正常运行以及区外故障制动电流波形图。图9(a)为区内故障差动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于0‑1化重构电流采样值的输电线路电流差动保护方法，其特征在于：步骤1：对线路两侧电流采样值进行0‑1化重构；步骤2：线路两侧电气量信息交换编码，将电流信息传输到另一侧去；步骤3：基于状态信息量计算线路差动电流和制动电流；步骤4：通过在数据窗下通过积分计算，得到动作量和制动量，基于动作量和制动量的比较，构成线路改进差动保护综合判据。

【技术特征摘要】
1.基于0-1化重构电流采样值的输电线路电流差动保护方法，其特征在于：步骤1：对线路两侧电流采样值进行0-1化重构；步骤2：线路两侧电气量信息交换编码，将电流信息传输到另一侧去；步骤3：基于状态信息量计算线路差动电流和制动电流；步骤4：通过在数据窗下通过积分计算，得到动作量和制动量，基于动作量和制动量的比较，构成线路改进差动保护综合判据。2.根据权利要求1所述基于0-1化重构电流采样值的输电线路电流差动保护方法，其特征在于：步骤1中，电流采样值的0-1化重构具体包括以下步骤：步骤1.1：保护设备采集单元对电流电气信息量进行A/D采样，将连续的电流信息离散化；步骤1.2：离散化的电流采样点都是浮点数，利用公式将电流采样值重构，将正弦波形转换为方波，得到只包含-1、0、1的采样值，转换公式为：其中，Iset.0为比较阈值，Iset.0＝0.01×IN，IN为电流正常运行时的额定值；i(n)、i′(n)分别为重构前、后的n时刻电流值。3.根据权利要求1所述基于0-1化重构电流采样值的输电线路电流差动保护方法，其特征在于：步骤2中，线路两侧信息交换编码，采用两组双字对0-1重构后的电流值进行编码，其具体编码规则为：规则1：将双字2*32个bit位分别对应一次通信传输信息序列，双字间信息互相校验，提高抗干扰性；规则2：电流量化值为0，则第一组双字编码值为0，第二组双字编码值为0；规则:3：电流量化值为1，则第一组双字编码值为1，第二组双字编码值为0；规则4：电流量化值为-1，则第一组双字编码值为0，第二组双字编码值为1。4.根据权利要求1所述基于0-1化重构电流采样值的输电线路电流差动保护方法，其特征在于：步骤3中，差动电流和制动电流的计算，采用传统差动电...

【专利技术属性】
技术研发人员：李振兴，望周丽，邓靖雷，万勇，李振华，翁汉琍，徐艳春，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42