一种基于PMU的电力线路故障选线系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于PMU的输电线路故障选线系统及方法，从PMU读取故障开始后的暂态电流数据比较故障初始阶段暂态电流相位，如果相位连续变化小于90

【技术实现步骤摘要】
一种基于PMU的电力线路故障选线系统及方法


[0001]本专利技术涉及故障选线
，尤其涉及一种基于PMU的输电线路故障选线系统及方法。

技术介绍

[0002]电力系统同步相量测量装置Phasor Measurement Unit(PMU)是用于进行同步相量的测量和输出以及进行动态记录的装置。电力系统中PMU从GPS中同步采集次秒级的模拟电压、电流信号，得到电压和电流信号的幅值和相角，并将其传送到调度中心的数据集中器，在调度中心可以得到整个电网的同步相量，以供实时监测、保护和控制等使用，广泛应用于电力系统广域测量系统的各个环节。
[0003]输电线路故障最为常见一种故障，一旦发生短路故障电流会成倍的增加，短路电流剧增的同时电压也会随之下降，巨大的短路电流产生的高温电弧使得线路外的隔绝保护会击穿。目前研究中，一种是基于故障暂态量的识别方法，另一种是行波识别法。
[0004]基于工频量元件识别是传统输电线路识别的方法，在多种简单场合发生故障时可以正确完成故障类型的识别功能，但会受到电力系统中性点接不接地以及故障对地电阻的影响，导致识别的结果不理想，识别的准确性、速动性上没能满足安全需求。系统发生短路时，存在着瞬间故障暂态信息，这些信息被用作电力系统识别故障的可靠支撑。发生故障产生的故障暂态特征信息只是受到线路故障类型以及故障的参数作用，对于工频并不影响识别暂态能量值。因为电力供电系统存在着很多不一定的因素影响，故障暂态信号也许会受到很多其他故障暂态的连环作用，致使识别暂态故障类型新途径的好处很大。r/>
技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种基于PMU的输电线路故障选线系统及方法，兼具暂态高频能量计算法和平均电流幅值差法的优点，使得权重的确定更加合理。该方法具有很高的工程应用价值，可适用于不同地区、不同规模电力系统中。
[0006]为达到上述目的，本专利技术提供了一种基于PMU的电力线路故障选线方法，包括：
[0007](1)从PMU读取故障开始后的暂态零序电流数据比较故障初始阶段暂态零序电流相位，如果相位连续变化小于90
°
，则为母线故障，否则为馈线故障，进入步骤(2)；
[0008](2)基于暂态零序电流数据求取每条馈线的暂态能量作为主特征量，计算每条馈线的平均电流幅值差作为辅助选线第二特征量；
[0009](3)基于主特征量和第二特征量计算每条馈线的故障可信度，故障可信度最高的馈线为故障馈线。
[0010]进一步地，比较故障初始阶段暂态零序电流相位，计算每条馈线计算相位连续变化并判断是否小于90
°
：
[0011][0012]其中，θ
i
为第i条馈线暂态零序电流的相角，θ
i_1
～θ
i_5
分别为故障开始后第1～5个采样时刻的采样值，采样间隔为2ms。
[0013]进一步地，求取每条馈线的暂态能量包括：
[0014]对暂态零序电流数据进行VMD变分模态分解，获得各阶IMF分量，提取第i条馈线的IMF分量中的高频分量C
i
(t)，计算第i条馈线暂态能量：
[0015][0016]其中t0是故障开始时刻，T是采样周期，t为时间。
[0017]进一步地，计算每条馈线的平均电流幅值差DI
i
包括计算：
[0018]ΔI
k
＝I
fk
‑
I
ssk
,k＝A,B,C
[0019][0020]其中，I
fk
为故障时刻后一个采样周期内第k相暂态零序电流幅值的最大值，I
ssk
为故障时刻前一周期第k相暂态零序电流幅值的最大值。
[0021]进一步地，计算每条馈线的故障可信度G
i
包括：
[0022][0023]其中n为馈线总数。
[0024]本专利技术另一方面提供一种基于PMU的电力线路故障选线系统，包括采集模块、比较模块以及选线模块；
[0025]所述采集模块，从PMU读取故障开始后的暂态零序电流数据；
[0026]所述比较模块，提取暂态电流的相位，比较故障初始阶段暂态零序电流相位，如果相位连续变化小于90
°
，则为母线故障，否则为馈线故障，启动选线模块；
[0027]启动选线模块基于暂态零序电流数据求取每条馈线的暂态能量作为主特征量，计算每条馈线的平均电流幅值差作为辅助选线第二特征量；基于主特征量和第二特征量计算每条馈线的故障可信度，选取故障可信度最高的馈线为故障馈线。
[0028]进一步地，比较故障初始阶段暂态零序电流相位，计算每条馈线计算相位连续变化并判断是否小于90
°
：
[0029][0030]其中，θ
i
为第i条馈线暂态零序电流的相角，θ
i_1
～θ
i_5
分别为故障开始后第1～5个
采样时刻的采样值，采样间隔为2ms。
[0031]进一步地，求取每条馈线的暂态能量包括：
[0032]对暂态零序电流数据进行VMD变分模态分解，获得各阶IMF分量，提取第i条馈线的高频分量C
i
(t)，计算第i条馈线暂态能量：
[0033][0034]其中t0是故障开始时刻，T是采样周期，t为时间。
[0035]进一步地，计算每条馈线的平均电流幅值差DI
i
包括计算：
[0036]ΔI
k
＝I
fk
‑
I
ssk
,k＝A,B,C
[0037][0038]其中，I
fk
为故障时刻后一个采样周期内第k相暂态零序电流幅值的最大值，I
ssk
为故障时刻前一周期第k相暂态零序电流幅值的最大值。
[0039]进一步地，计算每条馈线的故障可信度G
i
包括：
[0040][0041]其中n为馈线总数。
[0042]本专利技术的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
[0043](1)本专利技术从电网调度中心得到数据，无需对目前电网进行任何改造，即可对大量样本数据进行分析计算，大幅度提高了该方法的实际可操作性，具有很高的工程应用价值。
[0044](2)本专利技术直接使用电气量信息，利用其直接性和准确性，在电网故障诊断中较开关量有一定优势，避免了断路拒动，保护误动的影响。
[0045](3)本专利技术兼具暂态高频能量计算法和平均电流幅值差法的优点，使得权重的确定更加合理。该方法具有很高的工程应用价值，可适用于不同地区、不同规模电力系统中。
附图说明
[0046]图1是PMU数据采集系统原理图。
[0047]图2是本专利技术提供的选线仿真线路拓扑图。
[0048]图3是基于PMU的输电线路故障选线方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于PMU的电力线路故障选线方法，其特征在于，包括：(1)从PMU读取故障开始后的暂态零序电流数据比较故障初始阶段暂态零序电流相位，如果相位连续变化小于90
°
，则为母线故障，否则为馈线故障，进入步骤(2)；(2)基于暂态零序电流数据求取每条馈线的暂态能量作为主特征量，计算每条馈线的平均电流幅值差作为辅助选线第二特征量；(3)基于主特征量和第二特征量计算每条馈线的故障可信度，故障可信度最高的馈线为故障馈线。2.根据权利要求1所述的基于PMU的电力线路故障选线方法，其特征在于，比较故障初始阶段暂态零序电流相位，计算每条馈线计算相位连续变化并判断是否小于90
°
：其中，θ
i
为第i条馈线暂态零序电流的相角，θ
i_1
～θ
i_5
分别为故障开始后第1～5个采样时刻的采样值，采样间隔为2ms。3.根据权利要求1或2所述的基于PMU的电力线路故障选线方法，其特征在于，求取每条馈线的暂态能量包括：对暂态零序电流数据进行VMD变分模态分解，获得各阶IMF分量，提取第i条馈线的IMF分量中的高频分量C
i
(t)，计算第i条馈线暂态能量：其中t0是故障开始时刻，T是采样周期，t为时间。4.根据权利要求3所述的基于PMU的电力线路故障选线方法，其特征在于，计算每条馈线的平均电流幅值差DI
i
包括计算：ΔI
k
＝I
fk
‑
I
ssk
,k＝A,B,C其中，I
fk
为故障时刻后一个采样周期内第k相暂态零序电流幅值的最大值，I
ssk
为故障时刻前一周期第k相暂态零序电流幅值的最大值。5.根据权利要求4所述的基于PMU的电力线路故障选线方法，其特征在于，计算每条馈线的故障可信度G
i
包括：其中n为馈线总数。6.一种基于PMU的电力线路故障选线系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：马涛，田二胜，李津，沈传志，季经纬，云红剑，郭天鸿，赵贺，祁天星，边伟，宋晓楠，秦三营，
申请(专利权)人：河北雄安许继电科综合能源技术有限公司许继集团有限公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：