基于电气量计算的低频系统故障判断方法及继电保护装置制造方法及图纸

一种基于电气量计算的低频系统故障判断方法及继电保护装置，通过固定采样频率将连续电气量信号离散化为数字量采样值，然后利用当前采样值及历史采样值通过采样值积算法计算电气量有效值。根据电气量瞬时值以及有效值特征与设定的动作阈值相比较，在系统故障时可快速动作。本发明专利技术在保证可靠性的基础上能大大提高低频系统继电保护的速动性，避免保护动作过慢可能引起的故障范围扩大或者设备损坏。慢可能引起的故障范围扩大或者设备损坏。慢可能引起的故障范围扩大或者设备损坏。

【技术实现步骤摘要】
基于电气量计算的低频系统故障判断方法及继电保护装置


[0001]本专利技术属于继电保护
，具体涉及一种低频系统继电保护的计算方法，以及基于电气量计算的低频系统故障判断方法、应用所述故障判断方法的继电保护装置。

技术介绍

[0002]微机继电保护装置是目前输电系统第一道防线的重要组成装置，其基本原理是将被保护对象的交流电气量信号离散化为数字量信号，而后提取相关特征量按照预设的逻辑作出跳闸动作或者告警输出。
[0003]我国输电系统额定频率为50Hz,传统的火力、水力发电机均以额定50Hz的频率向电网输送电能，因此我国的继电保护装置主要面向50Hz的交流系统开展算法研究，低于50Hz的低频系统鲜有相关研究。随着我国对清洁能源的不断重视，新能源如风力发电等已成为我国能源战略的重要组成部分，新能源结合柔性低频交流输电成为新的发展方向，特别适用于中远距离海上风电送出、陆上新能源汇集与送出、偏远地区长距离输电等场景，柔性低频交流输电已成为工频交流输电与直流输电方式的有益补充。
[0004]现有技术中，鲜有低频保护算法的研究，比较简单的做法是将基于50Hz工频系统的电气量算法通过降低采样频率以适应低频系统，即保证一个交流整周波的采样点数不变即可。这种方法虽然简单，但会大大降低继电保护装置的速动性，以20Hz低频系统为例，电压、电流等电气量的全周付式算法时间窗将由20ms延长为50ms；半波积分算法时间窗将由10ms延长为25ms，显然降低采样频率的方案难以满足继电保护速动性的要求。

技术实现思路
/>[0005]本专利技术的目的在于提供一种应用于低频系统继电保护的电气量快速计算方法、基于电气量计算的低频系统故障判断方法，以提高低频系统继电保护的速动性。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案实现：
[0007]基于电气量计算的低频系统故障判断方法，其特征在于，所述低频系统故障判断方法包括以下步骤：
[0008]步骤S1：按照固定采样频率获取当前采样点的电气量瞬时值i
k
并存储，然后结合历史采样点的电气量瞬时值使用采样值积算法计算电气量有效值I
k
；
[0009]步骤S2：判断电气量瞬时值的绝对值|i
k
|是否大于等于I
set
*P，其中I
set
为设定的动作阈值，P为比例系数；若是转到步骤S3，否则转到步骤S4；
[0010]步骤S3：判断电气量的有效值I
k
是否大于等于I
set
，若是转到步骤S5，否则转到步骤S6；
[0011]步骤S4：判断电气量的有效值I
k
是否小于I
set
，若否转到步骤S5；若是转到步骤S7；
[0012]步骤S5：将计时器t加1个采样间隔时间Δt，然后转到步骤S8；
[0013]步骤S6：将计时器t减1个采样间隔时间Δt，然后转到步骤S1进行下一采样点的电气量计算；
[0014]步骤S7：将计时器t清零，然后转到步骤S1进行下一采样点的电气量计算；
[0015]步骤S8：判断时间计时器t是否大于等于设定的动作时间t
set
，若是则判断低频系统故障，输出电气量动作标志；否则，转到步骤S1进行下一采样点的电气量计算。
[0016]进一步地，所述步骤S1中的固定采样频率不低于1000Hz。
[0017]优选的对于20Hz的低频系统，采样频率设置为1200Hz。
[0018]进一步地，所述步骤S1中的采样值积算法，包含两采样值积算法、三采样值积算法。
[0019]优选的使用两采样值积算法。对于20Hz低频系统，优选的两采样值算法时间窗为6个采样周期。
[0020]进一步的，所述步骤S2的为设置的动作阈值，比例系数P，其范围为优选的P取值为1。
[0021]进一步的，所述步骤S8中的电气量判据动作既可以用于直接动作跳闸，亦可作为中间变量去参与其他保护逻辑。
[0022]本申请还公开了一种利用基于电气量计算的低频系统故障判断方法的继电保护装置，包括电气量采样模块、电气量有效值计算模块；其特征在于：
[0023]所述继电保护装置还包括电气量瞬时值判断模块、电气量有效值判断模块、计时器、电气量判据动作模块；
[0024]所述电气量采样模块按照固定采样频率获取当前采样点的电气量瞬时值i
k
并存储；所述电气量有效值计算模块采用采样值积算法计算电气量有效值I
k
；
[0025]通过电气量瞬时值判断模块以及电气量有效值判断模块分别判断电气量瞬时值、电气量有效值与动作阈值的大小关系；
[0026]根据电气量瞬时值判断模块以及电气量有效值判断模块输出的判断结果和计时时间，确定通过电气量采样模块采集下一采样点的电气量瞬时值，或者通过电气量判据动作模块输出电气量动作标志。
[0027]进一步优选地，在电气量瞬时值判断模块以及电气量有效值判断模块与动作阈值的对比分析中，
[0028]当前电气量瞬时值的绝对值小于设定的动作阈值与比例系数的乘积，同时电气量有效值也小于设定的动作阈值时，将计时器清零，通过电气量采样模块采集下一个采样点的电气量瞬时值；
[0029]当前电气量瞬时值的绝对值小于设定的动作阈值与比例系数的乘积，但电气量有效值大于等于设定的动作阈值时，将计时器加1个采样间隔时间Δt；然后判断计时器时间t是否大于等于设定的动作时间t
set
，如果是，则由电气量判据动作模块输出电气量动作标志，否则通过电气量采样模块采集下一个采样点的电气量瞬时值；
[0030]当前电气量瞬时值的绝对值大于等于设定的动作阈值与比例系数的乘积，同时电气量有效值大于等于设定的动作阈值时，将计时器加1个采样间隔时间Δt；然后判断计时器时间t是否大于等于设定的动作时间t
set
，如果是，则由电气量判据动作模块输出电气量动作标志，否则通过电气量采样模块采集下一个采样点的电气量瞬时值；
[0031]当前电气量瞬时值的绝对值大于等于设定的动作阈值与比例系数的乘积，但电气量有效值小于设定的动作阈值时，将计时器减1个采样间隔时间Δt，然后通过电气量采样
模块采集下一个采样点的电气量瞬时值。
[0032]有益效果：
[0033]采用本专利技术所述方法，在保证可靠性的基础上能大大提高低频系统继电保护的速动性，避免保护动作过慢可能引起的故障范围扩大或者设备损坏。
附图说明
[0034]图1是本专利技术基于电气量计算的低频系统故障判断方法流程图；
[0035]图2是电气量波形示意图。
具体实施方式
[0036]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。
[0037]一种基于电气量计算的低本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电气量计算的低频系统故障判断方法，其特征在于，所述低频系统故障判断方法包括以下步骤：步骤S1：按照固定采样频率获取当前采样点的电气量瞬时值i
k
并存储，然后结合历史采样点的电气量瞬时值使用采样值积算法计算电气量有效值I
k
；步骤S2：判断电气量瞬时值的绝对值|i
k
|是否大于等于I
set
*P,其中I
set
为设定的动作阈值，P为比例系数；是则转到步骤S3，否则转到步骤S4；步骤S3：判断电气量的有效值I
k
是否大于等于I
set
，是则转到步骤S5，否则转到步骤S6；步骤S4：判断电气量的有效值I
k
是否小于I
set
，若否转到步骤S5；若是转到步骤S7；步骤S5：将计时器t加1个采样间隔时间Δt，然后转到步骤S8；步骤S6：将计时器t减1个采样间隔时间Δt，然后转到步骤S1进行下一采样点的电气量计算；步骤S7：将计时器t清零，然后转到步骤S1进行下一采样点的电气量计算；步骤S8：判断时间计时器t是否大于等于设定的动作时间t
set
，若是则判断低频系统故障，输出电气量动作标志；否则，转到步骤S1进行下一采样点的电气量计算。2.根据权利要求1所述的基于电气量计算的低频系统故障判断方法，其特征在于：所述步骤S1中的固定采样频率不低于1000Hz。3.根据权利要求1所述的基于电气量计算的低频系统故障判断方法，其特征在于：对于20Hz的低频系统，所述固定采样频率设置为1200Hz。4.根据权利要求1或3所述的基于电气量计算的低频系统故障判断方法，其特征在于：步骤S1中的采样值积算法，包含两采样值积算法、三采样值积算法。5.根据权利要求4所述的基于电气量计算的低频系统故障判断方法，其特征在于：在步骤S1中，采用两采样值积算法计算电气量有效值；对于20Hz低频系统，两采样值算法时间窗为6个采样周期。6.根据权利要求1所述的基于电气量计算的低频系统故障判断方法，其特征在于：在步骤S2中，比例系数P的取值范围为：7.根据权利要求6所述的基于电气量计算的低频系统故障判断方法，其特征在于：P取值为1。8.根据权利要求1所述的基于电气量...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁杰，吕航，王风光，龚啸，代家强，赵国勇，
申请(专利权)人：南京南瑞继保工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：