基于Hankel矩阵奇异值分解的保护启动判定方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了基于Hankel矩阵奇异值分解的保护启动判定方法及装置，所述方法包括以下步骤：采集正常运行时线路中的电流瞬时值，组成信号数列，设定保护启动判定所需的门槛值；当需要判定保护是否启动时，滚动提取电流信号的信号分量；当信号分量中有元素的绝对值大于门槛值时，即可判定发生故障，保护启动。本发明专利技术可以及时有效地判定故障是否发生，减小对故障检测的延迟，快速和准确的识别线路发生的故障。障。障。

【技术实现步骤摘要】
基于Hankel矩阵奇异值分解的保护启动判定方法及装置


[0001]本专利技术属于电力系统继电保护领域，具体涉及一种基于Hankel矩阵奇异值分解的保护启动判定方法及装置。

技术介绍

[0002]分布式电源(Distributed Generator,DG)接入配电网改变了配电网的供电结构，影响了配电网的潮流分布，同时会对传统三段式电流保护的灵敏性和选择性造成影响。在配电网保护中，故障时刻的检测对于判定保护装置是否动作具有重要意义，当前的故障启动判定方法主要概括为基于负序电流与零序电流的故障起动判定方法、基于电气突变量的故障起动判定方法、基于局部傅立叶变换的故障起动判定方法以及基于小波变换的故障起动判定方法。
[0003]基于突变量的故障起动判定方法对故障时刻的检测存在延迟，且当在电流过零时刻发生故障时，检测的延迟会增大；基于小波变换的故障起动判定方法存在边缘效应与相移，会影响检测结果的准确性，不适用于对故障时刻检测精度要求较高的场景，由此可知有必要探求新的故障起动判定方法。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本专利技术的目的在于提供一种能够克服分布式电源接入等因素对系统保护启动判定的影响，保障系统运行安全的基于Hankel矩阵奇异值分解的保护启动判定方法及装置。
[0005]技术方案：本专利技术的基于Hankel矩阵奇异值分解的保护启动判定方法，包括以下步骤：
[0006](1)采集正常运行时线路中的电流瞬时值，组成信号数列，设定保护启动判定所需的门槛值；
[0007](2)当需要判定保护是否启动时，滚动提取电流信号的信号分量；
[0008](3)当信号分量中有元素的绝对值大于门槛值时，即可判定发生故障，保护启动。
[0009]步骤(1)中，所述采集正常运行时线路中的电流瞬时值，组成信号数列，设定保护启动判定所需的门槛值，具体包括以下步骤：
[0010](1.1)系统正常运行时，采集被保护线路中流过的电流信号，组成信号数列I；
[0011](1.2)将信号数列I中元素构造成Hankel矩阵M
H
，并对M
H
进行奇异值分解；
[0012](1.3)根据奇异值分解结果，提取信号数列的信号分量；
[0013](1.4)利用冒泡法得到信号分量中各元素的模极大值以及信号分量中各元素的模极大值根据和计算出判断故障是否发生的门槛值。
[0014]步骤(1.2)中，对Hankel矩阵M
H
进行奇异值分解的计算公式为：
[0015]M
H
＝UΛV
T
ꢀꢀ
(1)
[0016]式中，矩阵U＝[u1,u2,
…
,u
m
]、V＝[v1,v2,...,v
n
]表示正交矩阵，其中，m表示M
H
行数，n表示M
H
列数；Λ＝[diag(σ1,σ2,...,σ
q
),O]T
，其中，q＝min(m,n)，O∈R
(m-n)
×
n
表示零矩阵，σ1,σ2,...,σ
q
表示M
H
的奇异值；T表示矩阵的转置预算。
[0017]步骤(1.3)中，所述提取信号数列的信号分量的计算公式为：
[0018][0019]式中，M
i
表示M
H
的分量矩阵；u
i
(i＝1,2,
…
,q)、v
i
(i＝1,2,
…
,q)分别表示矩阵U与V的第i个列向量，u
i
∈R
m
×1，v
i
∈R
n
×1；将M2的首个行向量与最后的列向量的转置连接起来，就会得到原始信号数列I的信号分量同理通过矩阵M3得到
[0020]步骤(1.4)中，所述判断故障是否发生的门槛值的计算公式为：
[0021][0022]式中，I
2c,th
表示电流分量2的门槛；I
3c,th
表示电流分量3的门槛。
[0023]步骤(2)中，所述滚动提取电流信号的信号分量具体为，测量元件以固定采样频率采集线路中电流瞬时值，每当测量元件采集并保存一次数据，就将最新的两个周期内采样点构造Hankel矩阵并进行奇异值分解，得到电流信号的信号分量与
[0024]步骤(4)中，将信号分量与中元素的模极大值与分别与各自对应的门槛值进行比较，当满足式(4)的保护启动判据时，即判定故障发生，保护启动：
[0025][0026]本专利技术还包括一种基于Hankel矩阵奇异值分解的保护启动装置，所述装置包括电流互感器、模拟量转数字量AD芯片、微机保护装置；所述电流互感器采集电力设备线路中的电流瞬时值，再通过模拟量转数字量AD芯片得到电流瞬时值的数值序列，并将数值序列存储到微机保护装置的RAM内存中形成电流信号序列，微机保护装置的中央处理单元实时计算电流信号序列并判断是否启动保护；当满足启动判据时，以当前时刻作为故障起始时刻进行继电保护装置后续故障判断和处理。
[0027]有益效果：本专利技术与现有技术相比，其有益效果在于，可以及时有效地判定故障是否发生，减小对故障检测的延迟，快速和准确的识别线路发生的故障。
附图说明
[0028]图1为本专利技术的流程示意图。
具体实施方式
[0029]下面结合具体实施方式和说明书附图对本专利技术做详细描述。
[0030]本专利技术包括一种基于Hankel矩阵奇异值分解的保护启动装置，保护启动装置装置
包括电流互感器、模拟量转数字量AD芯片、微机保护装置。电流互感器采集电力设备线路中的电流瞬时值，再通过模拟量转数字量AD芯片得到电流瞬时值的数值序列，并将数值序列存储到微机保护装置的RAM内存中形成电流信号序列，微机保护装置的中央处理单元实时计算电流信号序列并判断是否启动保护；当满足启动判据时，以当前时刻作为故障起始时刻进行继电保护装置后续故障判断和处理。
[0031]如图1所示，本专利技术的基于Hankel矩阵奇异值分解的保护启动判定方法，包括以下步骤：
[0032](1)电流互感器采集正常运行时线路中的电流瞬时值，组成信号数列，设定保护启动判定所需的门槛值；具体包括以下步骤：
[0033](1.1)系统正常运行时，采集被保护线路中流过的电流信号，组成信号数列I；
[0034](1.2)将信号数列I中元素构造成行数为m、列数为n的Hankel矩阵M
H
，并对M
H
进行奇异值分解，得到：
[0035]M
H
＝UΛV
T
ꢀꢀ
(1)
[0036]式中，矩阵U＝[u1,u2,
…
,u
m
]、V＝[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于Hankel矩阵奇异值分解的保护启动判定方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)采集正常运行时线路中的电流瞬时值，组成信号数列，设定保护启动判定所需的门槛值；(2)当需要判定保护是否启动时，滚动提取电流信号的信号分量；(3)当信号分量中有元素的绝对值大于门槛值时，即可判定发生故障，保护启动。2.根据权利要求1所述的基于Hankel矩阵奇异值分解的保护启动判定方法，其特征在于，步骤(1)中，所述采集正常运行时线路中的电流瞬时值，组成信号数列，设定保护启动判定所需的门槛值，具体包括以下步骤：(1.1)系统正常运行时，采集被保护线路中流过的电流信号，组成信号数列I；(1.2)将信号数列I中元素构造成Hankel矩阵M
H
，并对M
H
进行奇异值分解；(1.3)根据奇异值分解结果，提取信号数列的信号分量；(1.4)利用冒泡法得到信号分量中各元素的模极大值以及信号分量中各元素的模极大值根据和计算出判断故障是否发生的门槛值。3.根据权利要求2所述的基于Hankel矩阵奇异值分解的保护启动判定方法，其特征在于，步骤(1.2)中，对Hankel矩阵M
H
进行奇异值分解的计算公式为：M
H
＝UΛV
T
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(1)式中，矩阵U＝[u1,u2,
…
,u
m
]、V＝[v1,v2,...,v
n
]表示正交矩阵，其中，m表示M
H
行数，n表示M
H
列数；Λ＝[diag(σ1,σ2,...,σ
q
),O]
T
，其中，q＝min(m,n)，O∈R
(m-n)
×
n
表示零矩阵，σ1,σ2,...,σ
q
表示M
H
的奇异值；T表示矩阵的转置预算。4.根据权利要求2所述的基于Hankel矩阵奇异值分解的保护启动判定方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈新，梅姚，崔力心，周治伊，倪赛赛，张大伟，王永年，牛浩明，孙贺斌，唐维，陆洋，黄晓夏，
申请(专利权)人：国网甘肃省电力公司国家电网有限公司国电南瑞科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：