基于厂站录波的差动保护异常图信号诊断方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了基于厂站录波的差动保护异常图信号诊断方法及装置，该方法包括：获取厂站录波数据及相关参数，并根据所述厂站录波数据及相关参数计算差动电流；根据所述差动电流，构建基于厂站差动保护的电流图信号模型；根据所述电流图信号模型，对图信号进行图傅里叶变换计算，得到图信号的特征值及图傅里叶变换系数；根据所述图傅里叶变换系数，分析基于厂站差动保护的差动电流变化情况，计算所述电流图信号模型中各节点差动电流变化重要度；根据各节点差动电流变化重要度，判断差动保护的异常节点。本方法利用故障时候差动电流异常导致图信号的中高频段GFT系数变化较为敏感的特征，因此能够在差动电流很小的情况下诊断识别出更多异常情况。出更多异常情况。出更多异常情况。

【技术实现步骤摘要】
基于厂站录波的差动保护异常图信号诊断方法及装置


[0001]本专利技术涉及厂站差动保护
，具体涉及基于厂站录波的差动保护异常图信号诊断方法及装置。

技术介绍

[0002]差动保护是电网中非常重要的主保护，在电力系统起着非常重要的作用。差动保护原理简单，区内故障灵敏度高，但也受各种因素影响，区外故障时候也常有差动保护误动的情况。为区外涌流和非同期合闸导致了发电机差动保护误动。为几起区外故障导致的母线保护误动。而变压器差动保护由于不平衡电流更大，影响因素更多，所以导致区外故障时候变压器差动保护误动的案例更多。为防止差动保护区外故障误动，分别对发电机差动、变压器差动等防止误动作了深入研究，提出了一些防范措施，取得了很好的效果。提高差动保护区外故障时候安全性，防止误动，除了采取一些防范措施外，还应加强对各类差动保护差动电流的检测，诊断可能存在异常的差动保护，从而有针对性的采取措施。
[0003]差动保护的带负荷测试是对差动回路检测非常重要的手段，能发现许多差动保护的问题，但由于受制于负荷电流的限制，因此对于一些异常难以识别，比如TV参数出错，TA特性暂态和稳态误差差异等。而区外故障时候，由于故障电流增加，因此这些因为差动保护元件参数或者TA特性等造成的不平衡电流也会增加，如果能够利用区外故障的故障录波信息对差动保护差动电流进行诊断，能够发现更多在负荷电流下不能发现的异常情况。由于区外故障不平衡电流仍然很小，同时保护装置为了提高安全性，有一定的启动门槛，往往差动保护不会启动，不会记录区外故障时候差动电流情况。由于各种元件差动保护采用的差动电流都是相同的，可能在基准选择，平衡系数等方面存在差异，通过故障录波器能够计算厂站内各元件差动保护差动电流的情况，从而间接诊断差动保护是否异常。区外故障时候，流过厂站内发电机等差动保护的电流基本相同，因此其差动电流也相差不大，通过直接对差动电流进行对比分析是最简单的一种方式，但由于不平衡电流仍然很小，所以对异常的检测能力有限，只有在区外故障很严重，差动电流较大情况下才能诊断识别出异常差动保护。
[0004]现有厂站差动保护的主要方法存在如下缺点：(1)虽然差动保护的带负荷测试是对差动回路检测非常重要的手段，能发现许多差动保护的问题，但由于受制于负荷电流的限制，因此对于一些异常难以识别，比如TV参数出错，TA特性暂态和稳态误差差异等。(2)图信号处理(GSP)技术近年来发展迅速。其关键思想是将数字信号处理(DSP)的概念扩展到图上连接的数据。GSP能够为与底层图结构相关的信号定义经典的信号处理概念，如滤波、采样和调制。GSP在图信号突变检测、图定位、图聚类及图去噪等方面应用越来越广泛。GSP在电力系统应用较少，目前主要应用于非侵入式负荷检测、电网异常攻击数据检测、电网PMU数据异常检测等。
[0005]尤其，现有厂站差动保护方法不能精准且有效分析一些在厂站区外发生故障，当差动电流较小时候而差动保护出现异常情况，可能导致差动保护误动的情形。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是现有厂站差动保护方法不能精准且有效地分析一些在厂站区外发生故障，差动电流较小的时候而差动保护出现异常情况，导致差动保护误动的情形。
[0007]本专利技术目的在于提供基于厂站录波的差动保护异常图信号诊断方法及装置，根据厂站录波数据进行差动电流的图信号建模，并利用图傅里叶变换进行差动保护异常诊断的新方法。首先，根据厂站的故障录波数据及相关参数构建基于厂站差动保护的电流图信号模型。其次，对该电流图信号模型的图信号进行图傅里叶变换(GFT)计算其图傅里叶变换系数(GFT系数)。最后，通过图傅里叶变换系数的变化特征，提出根据图傅里叶变换系数的差动电流变化重要度的诊断方法，诊断可能存在异常的差动保护。现场实际录波数据验证了本专利技术方法的正确性和有效性。本方法利用故障时候差动电流异常导致图信号的中高频段GFT系数变化较为敏感的特征，因此能够在差动电流很小的情况下诊断识别出更多异常情况；比直接利用差动电流进行分析能够更有效诊断识别差动保护是否异常及异常元件。
[0008]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0009]第一方面，本专利技术提供了基于厂站录波的差动保护异常图信号诊断方法，该方法包括：
[0010]获取厂站录波数据及相关参数，并根据厂站录波数据及相关参数计算差动电流；
[0011]根据差动电流，构建基于厂站差动保护的电流图信号模型；
[0012]根据电流图信号模型，对图信号进行图傅里叶变换计算，得到图信号的特征值及图傅里叶变换系数；
[0013]根据图傅里叶变换系数，分析基于厂站差动保护的差动电流变化情况，计算电流图信号模型中各节点差动电流变化重要度；
[0014]根据各节点差动电流变化重要度，判断差动保护的异常节点。
[0015]其中，厂站录波数据及相关参数包括：发生故障时发电厂和变电站故障录波信息，故障时候厂站实际接线图，发电机、变压器和母线差动保护配置参数。
[0016]进一步地，根据差动电流，构建基于厂站差动保护的电流图信号模型，包括：
[0017]以差动电流的有效值幅值作为图的节点信号，以支路故障电流有效值幅值的标幺值作为图的权重，构建基于厂站差动保护的电流图信号模型；其中，差动电流为母线/变压器/发电机等差动保护的差动电流。
[0018]进一步地，图的节点信号f(i)的计算公式为：
[0019]f(i)＝I
di
[0020]式中，I
di
为母线/变压器/发电机等差动电流的有效值幅值；
[0021]图的权重w
ij
的计算公式为：
[0022]w
ij
＝I
ij
[0023]式中，I
ij
为图信号模型中节点i和节点j连接支路电流有效值幅值的标幺值。
[0024]进一步地，根据图傅里叶变换系数，分析基于厂站差动保护的差动电流变化情况，包括：
[0025]厂站处于正常运行情况下，各支路电流为负荷电流，厂站各元件的差动电流也很小，节点差动电流在各支路权重变化很小，此时基于厂站差动保护的图信号差动电流波动
小，图信号平滑，即特征值λ
n
较小，图傅里叶变换系数f(λ
n
)也很小；
[0026]厂站处于差动范围区外故障时候，各支路电流为较大的故障电流，节点差动电流也略有增大，此时基于厂站差动保护的图信号的特征值λ
n
较大，图傅里叶变换系数f(λ
n
)也略有增大，当整体差流差异度不大时候，f(λ
n
)也较小；
[0027]当电流图信号模型中某些节点的差动电流比其他节点差动电流变化大时，出现异常时候，将产生较大的中高频分量的图傅里叶变换系数f(λ
n
)，且差动电流变化大的节点对中高频段图傅里叶变换系数的贡献率大于其他差动电流较小的节点；
[0028]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
＝f(i)u
max
‑1(i)/f(λ
max
‑1)；f(i)为节点i信号值；u
n
(i)为特征向量u
n
的i分量；f(λ
n
)是根据图傅里叶变换相对于特征值λ
n
的系数，即图傅里叶变换系数；k(i)
n
为节点i贡献的特征值为λ
n
的图傅里叶变换系数中的比重。6.根据权利要求1所述的基于厂站录波的差动保护异常图信号诊断方法，其特征在于，根据各节点差动电流变化重要度，判断差动保护的异常节点，包括：根据各节点差动电流变化重要度，将差动电流变化重要度与其他节点偏差最大的节点诊断为差动保护的差动电流异常节点。7.基于厂站录波的差动保护异常图信号诊断装置，其特征在于，该装置包括：获取单元，用于获取厂站录波数据及相关参数；差动电流计算单元，用于根据所述厂站录波数据及相关参数计算差动电流；图信号构建单元，用于根据所述差动电流，构建基于厂站差动保护的电流图信号模型；图傅里叶变换单元，用于根据所述电流图信...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖小君，王晓茹，冯先正，瞿佳，张里，赵斌，
申请(专利权)人：四川电力职业技术学院，
类型：发明
国别省市：