一种三相线路短路故障电流相控开断控制策略及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种三相线路短路故障电流相控开断控制策略及系统。本发明专利技术简述了三相线路开断中三相无法同时过零点，先开断相会造成剩余未开断相的电流零点漂移，导致分相相控开断中后开断相仅依靠单次零点预测不准确，而再次启动零点预测可用间隔时间又不够的问题，分析了此类工况下短路电流的特点，提出了可以仅根据各相单次独立的零点预测结果并考虑短路故障类型而采用相应的相控开断的控制策略。对单相故障、单相接地短路故障、两相短路故障、两相接地短路故障、三相不接地短路故障和三相接地短路故障均有相应的策略。该发明专利技术简单有效，无新的硬件成本的增加，仅依靠增加软件判断和计算，可有效提高开关设备的开断性能，增加开关设备的使用寿命。设备的使用寿命。设备的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种三相线路短路故障电流相控开断控制策略及系统


[0001]本专利技术涉及到三相交流相控开断技术，开断器件可以是通过任意灭弧介质快速开断电流的元器件，包括快速真空开关、SF6开关等等，也可以是需要准确相位控制操作的其他装置，具体涉及一种三相线路短路故障电流相控开断控制策略及系统。

技术介绍

[0002]采用选相控制技术，即对断路器开断故障电流时的相位进行控制，让断路器在接近电流过零点处达到满开距，可实现故障电流的微电弧能量开断，从而提高断路器开断能力，并减少电弧对触头的烧蚀，提高断路器的使用寿命。
[0003]为实现精准的时间控制，短路故障相控开断需要有准确快速的短路电流零点预测技术。短路过程以及断路器的开断过程因电路拓扑或者参数的变化，期间流经断路器的电流包含暂态变化分量，实际开断短路电流的过零点将偏离预期稳态短路电流的零点，称之为零点漂移现象。造成零点漂移的因素有二，第一是指：发生短路故障时由于衰减直流分量的影响，电流不是周期过零，与预期稳态短路电流周期过零点有了较大的差别；第二是指：两相或三相短路故障发生后，如果开断其中一个或两个故障相，则会使电路拓扑结构改变，影响到未开断相的电流波形，使短路电流的零点漂移。对三相系统发生短路故障，相控开断必须分相独立控制，针对第一种零点漂移可以根据各相的波形预测各自的电流过零点，这就是预测算法需要解决的问题，这方面已有专利。而针对第二种零点漂移的研究很有限，由于各相短路电流不会同时过零，因此在开断其中一个故障相后就会导致原本预测得到的另两相的电流过零点再次发生漂移，然而各相电流过零点间的时间间隔较短，通常不足以再次启动单相零点预测，本专利技术将基于短路后各相只有一次零点预测基础上，制定三相线路的相控开断的控制策略。

技术实现思路

[0004]本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
[0005]一种三相线路短路故障电流相控开断控制策略，其特征在于，包括以下步骤：
[0006]实时采集系统采集交流输电线路上的三相电流信号，判断输电线路是否发生短路故障；
[0007]若未发生短路故障，则继续实时采集三相电流信号后进行判断；
[0008]若发生短路故障，则由短路故障的相别个数，判断三相线路发生的故障类型，包括单相故障、两相故障或者三相故障，根据各故障本相的电流特征同时启动各自的电流零点预测程序，具体是：
[0009]若发生单相故障，直接采用故障相的零点预测数据作为相控开断的控制时刻；
[0010]若发生两相故障，采用两相中最短时间可开断的第一过零点作为同时相控开断两个故障相的控制时刻；
[0011]若发生三相故障，采用三相中最短时间可开断的任一相的第一过零点作为首开相
的控制时刻，剩余两相的相控控制时刻取对应相预测值的平均值再加上Δt提前量，Δt单位是ms。
[0012]在上述的一种三相线路短路故障电流相控开断控制策略，
[0013]发生两相故障或三相故障时，无需考虑首开相对其他两相电流零点的影响，对两相故障直接用两相中最短时间可开断的第一过零点作为同时相控开断两个故障相的控制时刻；对三相故障，采用三相中最短时间可开断的任一相的第一过零点作为首开相的控制时刻，剩余两相的相控控制时刻取对应相预测值的平均值再加上Δt提前量。
[0014]在上述的一种三相线路短路故障电流相控开断控制策略，Δt提前量取2ms，若故障电流开断快，开断时间小于一个线路衰减时间常数时，Δt取大于2ms且小于3ms。
[0015]在上述的一种三相线路短路故障电流相控开断控制策略，故障相的零点预测数据的获取过程是：来自实时数据采样装置。
[0016]在上述的一种三相线路短路故障电流相控开断控制策略，先判断短路故障类型，若是两相短路，两相中最短时间可开断的第一过零点的获取过程是：短路的两相各自独立地进行电流零点预测，比较两个预测值，取时间短的那相。
[0017]在上述的一种三相线路短路故障电流相控开断控制策略，先判断短路故障类型，若是三相短路，三相中最短时间可开断的任一相的第一过零点的获取过程是：三相各自独立地进行电流零点预测，比较三个预测值，取时间短的那相。在上述的一种三相线路短路故障电流相控开断控制策略，发生三相故障时，剩余两相的相控控制时刻取对应相预测值的获取过程是：三相各自独立地进行电流零点预测，无需考虑首开相的影响，直接将剩余两相的预测值进行平均，再加上一定的提前量Δt。
[0018]一种三相线路短路故障电流相控开断控制，其特征在于，包括
[0019]采集数据判断模块：实时采集系统采集交流输电线路上的三相电流信号，判断输电线路是否发生短路故障；
[0020]若未发生短路故障，则采集数据判断模块继续实时采集三相电流信号后进行判断；
[0021]若发生短路故障，则由短路故障的相别个数；
[0022]实时判断模块判断三相线路发生的故障类型，包括单相故障、两相故障或者三相故障，根据各故障本相的电流特征同时启动各自的电流零点预测程序，具体是：
[0023]若发生单相故障，直接采用故障相的零点预测数据作为相控开断的控制时刻；
[0024]若发生两相故障，采用两相中最短时间可开断的第一过零点作为同时相控开断两个故障相的控制时刻；
[0025]若发生三相故障，采用三相中最短时间可开断的任一相的第一过零点作为首开相的控制时刻，剩余两相的相控控制时刻取对应相预测值的平均值再加上Δt提前量，Δt单位是ms。
[0026]因此，本专利技术具有如下优点：
[0027]1.考虑到首开相对剩余两相的零点漂移影响，为避免电路拓扑变化后的需要重新做零点预测且预测的实时性受限的问题，本专利技术基于短路后各相只需一次零点预测，采用一定的算法，制定了三相线路的相控开断控制策略。
[0028]2.本专利技术无新的硬件成本的增加，仅依靠增加软件判断和计算，可有效提高开关
设备的开断性能，增加开关设备的使用寿命。
附图说明
[0029]附图1是本专利技术实施例中稳态三相短路电流波形图；
[0030]附图2是本专利技术实施例中三相短路电流未进入稳态时的电流波形图；
[0031]附图3是本专利技术实施例中相控开断控制策略图；
[0032]附图4a是本专利技术实施例中两相短路的典型波形图(两相相间短路电流波形)；
[0033]附图4b是本专利技术实施例中两相短路的典型波形图(两相接地短路电流波形)；
[0034]附图5a是本专利技术实施例中中性点不接地系统的三相不接地故障图(短路电流未开断波形)；
[0035]附图5b是本专利技术实施例中中性点不接地系统的三相不接地故障图(三相故障开断一个故障相后电流波形)；
[0036]附图6a是本专利技术实施例中中性点接地系统三相接地故障图(短路电流未开断波形)；
[0037]附图6b是本专利技术实施例中中性点接地系统三相接地故障图(三相故障开断一个故障相后电流波形)。
具体实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三相线路短路故障电流相控开断控制策略，其特征在于，包括以下步骤：实时采集系统采集交流输电线路上的三相电流信号，判断输电线路是否发生短路故障；若未发生短路故障，则继续实时采集三相电流信号后进行判断；若发生短路故障，则由短路故障的相别个数，判断三相线路发生的故障类型，包括单相故障、两相故障或者三相故障，根据各故障本相的电流特征同时启动各自的电流零点预测程序，具体是：若发生单相故障，直接采用故障相的零点预测数据作为相控开断的控制时刻；若发生两相故障，采用两相中最短时间可开断的第一过零点作为同时相控开断两个故障相的控制时刻；若发生三相故障，采用三相中最短时间可开断的任一相的第一过零点作为首开相的控制时刻，剩余两相的相控控制时刻取对应相预测值的平均值再加上Δt提前量，Δt单位是ms。2.根据权利要求1所述的一种三相线路短路故障电流相控开断控制策略，其特征在于，发生两相故障或三相故障时，无需考虑首开相对其他两相电流零点的影响，对两相故障直接用两相中最短时间可开断的第一过零点作为同时相控开断两个故障相的控制时刻；对三相故障，采用三相中最短时间可开断的任一相的第一过零点作为首开相的控制时刻，剩余两相的相控控制时刻取对应相预测值的平均值再加上Δt提前量。3.根据权利要求2所述一种三相线路短路故障电流相控开断控制策略，其特征在于，Δt提前量取2ms，若故障电流开断快，开断时间小于一个线路衰减时间常数时，Δt取大于2ms且小于3ms。4.根据权利要求2所述一种三相线路短路故障电流相控开断控制策略，其特征在于，故障相的零点预测数据的获取过程是：来自实时数据采样装置。5.根据权利要求2所述一种三相线路短路故障...

【专利技术属性】
技术研发人员：石晶，吴行健，陈红坤，刘志雄，陈璟瑶，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：