基于虚拟电流相关度的母线保护方法技术

本发明专利技术公开了一种基于虚拟电流相关度的母线保护方法，属于电力系统及其自动化技术领域。本发明专利技术对所述的每个支路按照固定的采样间隔采样，对每条支路的电流采样值在每个采样点进行滚动积分处理，处理结果作为支路电流正负的判别依据，通过合并同时刻采样值将多支路母线系统简化为只有虚拟流入电流和流出电流的简单母线，根据虚拟电流在母线不同运行状态下的波形特征差异，利用短数据窗连续计算虚拟电流波形相关度，根据多点相关度的数值分布情况来区分母线区内外故障。本发明专利技术能够快速、可靠的判别母线区内外故障，不受故障类型、故障过渡电阻的影响，并具有一定的抗TA饱和能力和对频率偏移的抵御能力，从而提高动作的准确性及快速性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力系统及其自动化
，更准确地说，本专利技术涉及一种母线系统的继电保护方法。
技术介绍
母线是发电厂和变电站的重要组成部分，一旦发生故障，将严重影响与母线相连的其他电气设备的正常运行，造成大面积停电。目前影响母线保护动作正确性的关键是区外故障电流互感器饱和问题。尽管继电保护工作者提出了各种检测电流互感器饱和的判据和方法，在一定程度上解决了电流互感器饱和对母线保护的影响，但是实际运行中仍出现不少因电流互感器饱和而导致保护误动拒动的严重情况。因此，有必要探索新的、反应速度更快的微机母线保护原理。采样值差动保护直接对各离散采样值进行处理，具有判据简洁、计算量少的特点，特别是应用于母线保护，能满足快速切除故障的要求。但是保护动作边界不确定，存在一定范围的模糊区并且易受干扰的影响，若整定不合适可能会导致保护误动或拒动，其保护的抗干扰能力及可靠性需要进一步研究。
技术实现思路
本专利技术目的是：针对现有技术中的不足，提供一种母线系统保护基于虚拟电流相关度的母线保护方法。该方法能够快速、可靠的判别母线区内外故障，不受故障类型、故障过渡电阻的影响，并具有一定的抗TA饱和能力和对频率偏移的抵御能力，从而提高动作的准确性及快速性。具体地说，本专利技术是采用以下技术方案实现的，包括以下步骤：1)数据采集和预处理：对母线上各条支路的A、B、C三相电流以恒定的采样频率进行电流采样，所述支路包括母联断路器、线路和/或变压器；对每条支路的电流采样值在每个采样点进行滚动积分处理，对于第n条支路的电流采样值，当采样点为k时，此点数据滚动积分用以下公式计算：其中，表示支路电流相别，表示第n条支路第k个采样点的电流采样值，表示第n条支路第k个采样点的数据滚动积分；2)虚拟电流合成：将所述步骤1)中公式处理结果作为该支路电流正负的判别依据，以流入母线为正，把第k个采样点的电流采样值处理结果为正的各支路电流求和虚拟成流入电流，记为把第k个采样点的电流采样值处理结果为负的各支路电流求和虚拟成流出电流，记为即：其中，表示第1个第k个采样点的电流采样值处理结果为正的支路第k个采样点的数据滚动积分，表示第2个第k个采样点的电流采样值处理结果为正的支路第k个采样点的数据滚动积分，表示第n个第k个采样点的电流采样值处理结果为正的支路第k个采样点的数据滚动积分，以此类推；表示第1个第k个采样点的电流采样值处理结果为负的支路第k个采样点的数据滚动积分，表示第2个第k个采样点的电流采样值处理结果为负的支路第k个采样点的数据滚动积分，表示第n个第k个采样点的电流采样值处理结果为负的支路第k个采样点的数据滚动积分，以此类推；表示支路电流相别；3)计算虚拟电流相关度：结合所述步骤1)和2)，假设某一段时间内的虚拟流入电流和虚拟流出电流采样值序列分别为和设该段时间内采样点数为N，则和的相关度根据以下公式计算：其中，表示支路电流相别，以采样点数N表示相关度计算数据窗长度；假设故障发生后一段时间内的采样点数为M，M≥N+1，利用上式连续计算这M点中和的相关度，每次相关度计算数据窗长度仍为N，设这段时间内连续计算R次，R≥2，得到R个相关度，求取平均值其中，表示第i次计算得到和的相关度，表示支路电流相别；4)保护逻辑判断：利用所述步骤3)中计算的和对波形差异进行定量分析，令相关度门槛值为ρset，如果则为母线区外故障，保护不动作；如果且满足存在连续两次计算的大于ρset，则为母线区外故障时TA饱和，保护不动作，否则为母线区内故障，保护动作切除故障上述技术方案的进一步特征在于：相关度门槛值ρset的大小，由母线系统正常运行的不平衡电流和母线各出线的最大负荷电流决定，其值在0～1之间。本专利技术的有益效果如下：本专利技术基于瞬时采样值并综合多个采样值的信息进行故障判别，不依赖于故障电流本身的大小和母线的运行状态，能够快速、可靠的判别母线区内外故障，不受故障类型、故障过渡电阻的影响，并具有一定的抗TA饱和能力。由于适当的数据处理有效地消除采样点的高频分量，因此本专利技术方法对频率偏移也有一定的抵御能力，从而提高动作的准确性及快速性。附图说明图1是本专利技术的电力系统母线系统各支路连接示意图。图2是本专利技术的母线正常运行或外部故障时虚拟流入流出电流波形特征图。图3是本专利技术的母线内部故障时虚拟流入流出电流波形特征图。图4是本专利技术的母线外部故障且故障支路TA饱和时虚拟流入流出电流波形特征图。图5是本专利技术方法所述的保护逻辑流程框图。具体实施方式下面参照附图对本专利技术作进一步详细描述。图1是本专利技术的电力系统母线系统各支路连接示意图。如图1所示，假设母线系统由n条支路组成，支路包括母联断路器、线路和/或变压器。对母线上各条支路的A，B，C三相电流以恒定的采样频率进行电流采样。本实施例中分析均以40点/周波为例采样(对于50Hz的电力系统，一周波为20ms)。故障发生后取5ms的采样值数据，对每条支路的电流采样值在每个采样点进行滚动积分处理，如对于第n条支路的电流采样值，当采样点为k时，此点数据滚动积分可用以下公式计算：其中，表示支路电流相别，表示第n条支路第k个采样点的电流采样值，表示第n条支路第k个采样点的数据滚动积分。滚动积分处理作为每条支路电流正负的判别依据，以流入母线为正，把第k个采样点的电流采样值处理结果为正的各支路电流求和虚拟成流入电流，记为把第k个采样点的电流采样值处理结果为负的各支路电流求和虚拟成流出电流，记为即：其中，表示第1个第k个采样点的电流采样值处理结果为正的支路第k个采样点的数据滚动积分，表示第2个第k个采样点的电流采样值处理结果为正的支路第k个采样点的数据滚动积分，表示第n个第k个采样点的电流采样值处理结果为正的支路第k个采样点的数据滚动积分，以此类推；表示第1个第k个采样点的电流采样值处理结果为负的支路第k个采样点的数据滚动积分，表示第2个第k个采样点的电流采样值处理结果为负的支路第k个采样点的数据滚动积分，表示第n个第k个采样点的电流采样值处理结果为负的支路第k个采样点的数据滚动积分，以此类推；表示支路电流相别。通过合并多支路母线系统同时刻采样值得到虚拟流入电流和虚拟流出电流采样值序列，分别记为和利用短数据窗连续计算虚拟电流波形相关度，相关度计算公式如下：其中，表示本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于虚拟电流相关度的母线保护方法，其特征在于，包括以下步骤：1)数据采集和预处理：对母线上各条支路的A、B、C三相电流以恒定的采样频率进行电流采样，所述支路包括母联断路器、线路和/或变压器；对每条支路的电流采样值在每个采样点进行滚动积分处理，对于第n条支路的电流采样值，当采样点为k时，此点数据滚动积分用以下公式计算：其中，表示支路电流相别，表示第n条支路第k个采样点的电流采样值，表示第n条支路第k个采样点的数据滚动积分；2)虚拟电流合成：将所述步骤1)中公式处理结果作为该支路电流正负的判别依据，以流入母线为正，把第k个采样点的电流采样值处理结果为正的各支路电流求和虚拟成流入电流，记为把第k个采样点的电流采样值处理结果为负的各支路电流求和虚拟成流出电流，记为即：其中，表示第1个第k个采样点的电流采样值处理结果为正的支路第k个采样点的数据滚动积分，表示第2个第k个采样点的电流采样值处理结果为正的支路第k个采样点的数据滚动积分，表示第n个第k个采样点的电流采样值处理结果为正的支路第k个采样点的数据滚动积分，以此类推；表示第1个第k个采样点的电流采样值处理结果为负的支路第k个采样点的数据滚动积分，表示第2个第k个采样点的电流采样值处理结果为负的支路第k个采样点的数据滚动积分，表示第n个第k个采样点的电流采样值处理结果为负的支路第k个采样点的数据滚动积分，以此类推；表示支路电流相别；3)计算虚拟电流相关度：结合所述步骤1)和2)，假设某一段时间内的虚拟流入电流和虚拟流出电流采样值序列分别为和设该段时间内采样点数为N，则和的相关度根据以下公式计算：其中，表示支路电流相别，以采样点数N表示相关度计算数据窗长度；假设故障发生后一段时间内的采样点数为M，M≥N+1，利用上式连续计算这M点中和的相关度，每次相关度计算数据窗长度仍为N，设这段时间内连续计算R次，R≥2，得到R个相关度，求取平均值其中，表示第i次计算得到和的相关度，表示支路电流相别；4)保护逻辑判断：利用所述步骤3)中计算的和对波形差异进行定量分析，令相关度门槛值为ρset，如果则为母线区外故障，保护不动作；如果且满足存在连续两次计算的大于ρset，则为母线区外故障时TA饱和，保护不动作，否则为母线区内故障，保护动作切除故障。...

【技术特征摘要】
1.基于虚拟电流相关度的母线保护方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)数据采集和预处理：
对母线上各条支路的A、B、C三相电流以恒定的采样频率进行电流采样，
所述支路包括母联断路器、线路和/或变压器；
对每条支路的电流采样值在每个采样点进行滚动积分处理，对于第n条支路
的电流采样值，当采样点为k时，此点数据滚动积分用以下公式计算：
其中，表示支路电流相别，表示第n条支路第k个采样点
的电流采样值，表示第n条支路第k个采样点的数据滚动积分；
2)虚拟电流合成：
将所述步骤1)中公式处理结果作为该支路电流正负的判别依据，以流入母
线为正，把第k个采样点的电流采样值处理结果为正的各支路电流求和虚拟成
流入电流，记为把第k个采样点的电流采样值处理结果为负的各支路电
流求和虚拟成流出电流，记为即：
其中，表示第1个第k个采样点的电流采样值处理结果为正的支路第
k个采样点的数据滚动积分，表示第2个第k个采样点的电流采样值处理
结果为正的支路第k个采样点的数据滚动积分，表示第n个第k个采样点
的电流采样值处理结果为正的支路第k个采样点的数据滚动积分，以此类推；
表示第1个第k个采样点的电流采样值处理结果为负的支路第k个采样点

\t的数据滚动积分，表示第2个第k个采样点的电流采样值处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：李肖博，罗剑波，谭凌，李雪明，揭萍，陈汹，郝后堂，朱开阳，
申请(专利权)人：国电南瑞科技股份有限公司，国网电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：江苏;32