一种配电网故障电流限制器的保护算法制造技术

一种配电网故障电流限制器的保护算法，属于电力系统技术领域，具体涉及一种配电网故障电流限制器的保护算法。本发明专利技术针对现有算法衰减直流分量影响大、计算时间长、计算精度低的缺陷，提供了一种能够有效滤出衰减直流分量、计算时间短、计算精度高的配电网故障电流限制器的保护算法。本发明专利技术中，建立一个配电网输电线路模型，依据配电网输电线路模型，建立MATLAB仿真模型；实时采集配电网输电线路上的电流信号：通过采集到的电流信号类型选取相应的保护算法，对采样数据进行处理，计算出测量值；将测量值与整定值进行对比，启动电流限制器限制短路电流。本发明专利技术主要用于控制电流限制器。

A Protection Algorithm for Fault Current Limiter in Distribution Network

【技术实现步骤摘要】
一种配电网故障电流限制器的保护算法
本专利技术属于电力系统
，具体涉及一种配电网故障电流限制器的保护算法。
技术介绍
随着电力系统规模的不断扩大，电网逐渐加强，电力系统中短路电流水平逐年攀升。强大的短路电流对线路、设备及开关本身的动热稳定性的要求变高，系统容量不断增大，短路容量及短路电流也不断上升，无限度的提高熔断器或断路器的开端能力及无限度的提高线路、设备的动热稳定性是很不经济，甚至是不可能的，并且熔断器的极限分断次数十分有限。为限制短路电流水平，故障电流限制器作为新的技术措施进入科技应用阶段。故障电流限制器正常运行时不改变潮流分布，检测到故障时增加线路阻抗限制短路电流，分析了故障电流限制器对线路保护的影响情况，阐述保护装置采取的技术手段和实际运行采取的整定措施。现有算法中存在的衰减直流分量的影响较大、计算精度低、计算时间较长的问题。现有的保护算法不能同时保证上述三点要求。因此，就需要一种能够有效滤出衰减直流分量、计算时间短、计算精度高的配电网故障电流限制器的保护算法。
技术实现思路
本专利技术针对现有算法衰减直流分量影响大、计算时间长、计算精度低的缺陷，提供了一种能够有效滤出衰减直流分量、计算时间短、计算精度高的配电网故障电流限制器的保护算法。本专利技术所涉及的一种配电网故障电流限制器的保护算法的技术方案如下：本专利技术所涉及的一种配电网故障电流限制器的保护算法，它包括以下步骤：步骤一、建立一个配电网输电线路模型，依据配电网输电线路模型，建立MATLAB仿真模型；实时采集配电网输电线路上的电流信号；步骤二、通过采集到的电流信号类型选取相应的保护算法，对采样数据进行处理，计算出测量值；步骤三、将测量值Im与整定值I进行对比，若Im＞＞I时，即为发生短路故障时，启动电流限制器限制短路电流。进一步地：在步骤一中，根据实时采集到的电流信号绘制A、B、C相电流瞬时值的波形图。进一步地：在步骤二中，根据电流瞬时值的波形任意两相的交点和过零点的个数选取相应的保护算法：若交点与过零点有重合，即每个周波有六个分段点，采用六分段保护算法对采样数据进行处理，计算出测量值；若交点与过零点不重合，即每个周波有十二个分段点，采用十二分段保护算法对采样数据进行处理，计算出测量值。进一步地：所述六分段保护算法的具体过程为：六个分段点将每个周波分成六段，运算时间为六分之一个周期，选取120kHz的采样频率采集点，从短路时刻开始，其基波电流幅值所对应的点变化幅度和基波电流实际值相同，进而去除衰减直流分量的影响；根据三相短路公式：式中：分别为A、B、C相电流瞬时值；Im为基波电流幅值，其中，ImA、ImB、ImC分别为A、B、C相的基波电流幅值；ω为基波角频率，t为时间，α为初始相位角；τ为衰减时间常数；在第一周期第一个任意两相的交点，即为A相电流与C相电流相等时，即：整理得：cos(ωt+α-30°)-cos(α-30°)e-t/τ＝0(3)在0-T/6时间段内将t/τ视为0，则e-t/τ为1，整理得出：其中f为50Hz，初始相位角α只和时间t有关，时间t分为六段取t＝3.33ms时，解出初始相位角α为0度，将初始相位角α、t带入式中分别算出公式(1)求得三个公式中的基波电流幅值，并求取平均值，即：基波电流幅值平均值为：将所求得的基波电流幅值平均值Im与整定值I比较。进一步地：所述十二分段保护算法的具体过程为：十二个分段点将每个周波分成十二段，运算周期为十二分之一个周期根据三相短路公式：式中：分别为A、B、C相电流瞬时值；Im为基波电流幅值，其中，ImA、ImB、ImC分别为A、B、C相的基波电流幅值；ω为基波角频率，t为时间，α为初始相位角；τ为衰减时间常数；在第一周期第一个任意两相的交点，即为A相电流与C相电流相等时，即：整理得：cos(ωt+α-30°)-cos(α-30°)e-t/τ＝0(3)在此时间段内将t/τ视为0，则e-t/τ为1，整理得出：其中f为50Hz，初始相位角只和时间t有关；时间t分为十二段，取t＝1.67ms时，解出初始相位角α为15度，将初始相位角α、t带入式中分别算出三个公式中的基波电流幅值，并求取平均值，即基波电流幅值平均值为：将所求得的基波电流幅值平均值Im与整定值I比较。本专利技术所涉及的一种配电网故障电流限制器的保护算法的有益效果是：本专利技术所涉及的一种配电网故障电流限制器的保护算法，可以提高计算数值的精确度，保护算法是在傅里叶算法的基础上加以改进，以瞬时电流速断保护为载体，是一种新型的积分算法；采样频率选择120kHz，计算结果的误差控制在2％以内，精度较高满足可靠性要求；可以减少计算时间；能够滤出衰减的直流分量，提取出基波电流幅值，即计算时间和精度，进而消除衰减直流分量的影响；准确度高，误差可控制在2％以内。附图说明图1是配电网故障电流限制器的保护算法的流程图；图2是六分段保护算法流程图；图3是十二分段保护算法流程图；图4是正常情况下的电流波形图，图5是三相短路时的电流波形图；图6是一般情况下配电网的三相短路等效电路图；图7是积分后进行离散采样的原理图；图8是六分段电流波形图；图9是配电网线路模型图；图10是配电网输电线路模型MATLAB仿真模型图；图11是六分段保护算法的正常电流波形图；图12是六分段保护算法的三相短路电流波形图；图13是六分段保护算法的两相短路电流波形图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的技术方案做进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本专利技术技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的精神和范围，均应涵盖在本专利技术的保护范围中。实施例1结合图1-图3说明本实施例，在本实施例中，本实施例所涉及的一种配电网故障电流限制器的保护算法，它包括以下步骤：步骤一、建立一个配电网输电线路模型，依据配电网输电线路模型，建立MATLAB仿真模型；实时采集配电网输电线路上的电流信号；步骤二、通过采集到的电流信号类型选取相应的保护算法，对采样数据进行处理，计算出测量值；步骤三、将测量值Im与整定值I进行对比，若Im＞＞I时，即为发生短路故障时，启动电流限制器限制短路电流。信号采集装置实时从线路上采集电流信号，并通过采用相应的算法，对采样数据进行适当的处理，并且将测量值与整定值进行对比，当发生短路故障时，控制器能及时发出信号让开关动作，从而达到限制短路电流的目标。在实际的短路情况中无论三相短路还是两相短路，都包括直流分量和交流分量，因此对保护算法的评估既要考虑能不能滤出衰减的直流分量，精确地提取出基波电流幅值，即计算时间和精度，同时也需要考虑运算量的大小以确保该算法的可行性。更为具体地：在步骤一中，根据实时采集到的电流信号绘制A、B、C相电流瞬时值的波形图。更为具体地：在步骤二中，根据电流瞬时值的波形任意两相的交点和过零点的个数选取相应的保护算法：若交点与过零点有重合，即每个周波有六个分段点，采用六分段保护算法对采样数据进行处理，计算出测量值；若交点与过零点不重合，即每个周波有十二个分段点，采用十二分段保护算法对采样数据进行处理，计算出测量值。基于傅里叶算法将周波分为六段或者十二段，计算时间很短满足速动保护要求，同时可以有效去除发生短路出现的衰减直流分量，采样频率选择120kHz，计算结果的误本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种配电网故障电流限制器的保护算法，其特征在于，它包括以下步骤：步骤一、建立一个配电网输电线路模型，依据配电网输电线路模型，建立MATLAB仿真模型；实时采集配电网输电线路上的电流信号；步骤二、通过采集到的电流信号类型选取相应的保护算法，对采样数据进行处理，计算出测量值；步骤三、将测量值Im与整定值I进行对比，若Im＞＞I时，即为发生短路故障时，启动电流限制器限制短路电流。

【技术特征摘要】
1.一种配电网故障电流限制器的保护算法，其特征在于，它包括以下步骤：步骤一、建立一个配电网输电线路模型，依据配电网输电线路模型，建立MATLAB仿真模型；实时采集配电网输电线路上的电流信号；步骤二、通过采集到的电流信号类型选取相应的保护算法，对采样数据进行处理，计算出测量值；步骤三、将测量值Im与整定值I进行对比，若Im＞＞I时，即为发生短路故障时，启动电流限制器限制短路电流。2.根据权利要求1所述的一种配电网故障电流限制器的保护算法，其特征在于，在步骤一中，根据实时采集到的电流信号绘制A、B、C相电流瞬时值的波形图。3.根据权利要求2所述的一种配电网故障电流限制器的保护算法，其特征在于，在步骤二中，根据电流瞬时值的波形任意两相的交点和过零点的个数选取相应的保护算法：若交点与过零点有重合，即每个周波有六个分段点，采用六分段保护算法对采样数据进行处理，计算出测量值；若交点与过零点不重合，即每个周波有十二个分段点，采用十二分段保护算法对采样数据进行处理，计算出测量值。4.根据权利要求3所述的一种配电网故障电流限制器的保护算法，其特征在于，所述六分段保护算法的具体过程为：六个交点将每个周波分成六段，运算时间为六分之一个周期，选取120kHz的采样频率采集点，从短路时刻开始，其基波电流幅值所对应的点变化幅度和基波电流实际值相同，进而去除衰减直流分量的影响；根据三相短路公式：式中：分别为A、B、C相电流瞬时值；Im为基波电流幅值，其中，ImA、ImB、ImC分别为A、B、C相的基波电流幅值；ω为基波角频率，t为时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱东柏，陈莉娟，梁迪，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23