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一种基于录波数据的输电线路故障精确判定方法  
 【申请号】  CN201710419543.0  【申请日】  2017-06-06
 【公开号】  CN107015123A  【公开日】  2017-08-04
 【申请人】  云南电网有限责任公司;武汉华电顺承科技有限公司  【地址】  650011 云南省昆明市拓东路73号
 【共同申请人】  
 【发明人】  李本瑜;张琳波;石恒初;廖晓春;游昊;方毅;杨远航;陈剑平;罗吉;张鑫;沈雨;袁磊;李辉明;邓碧青
 【国际申请】    【国际公布】  
 【进入国家日期】  
 【专利代理机构】  上海精晟知识产权代理有限公司 31253  【代理人】  冯子玲
 【分案原申请号】  
 【国省代码】  53
 【摘要】  本发明公开了一种基于录波数据的输电线路故障精确判定方法,包括如下步骤:S1、母线自动匹配;S2、零序模拟量信号反接智能识别及矫正;S3、采用全模拟量信号判定断路器跳闸;S4、边界预期法筛选故障基准点;S5、基于母线电压扰动特征识别的防误闭锁。本发明能适应电网运行方式的随机改变,兼容现场电气施工时极易出现的通道反接现象,避开核心状态量信号配置参数缺失/不全情况下判定依据不足问题,克服过去依赖单一故障基准点易发的不可靠性,解除变电站试验时各种仿真信号干扰威胁,大幅提高了故障线路判定的准确度,紧密契合了电力系统管理和运行特点。
 【主权项】  一种基于录波数据的输电线路故障精确判定方法,其特征在于,包括如下步骤:S1、母线自动匹配:输电线路发生故障时,故障相短路点的电流值急剧增大,电压值不同程度减小,短路点距离录波器越近,电压值减小的幅度越大,通过测算故障时电压值衰减度,能够自动匹配出故障线路所挂接的真实母线,步骤如下:A1、根据初始挂接的母线,确定该线路的电压等级,进而筛选出同电压等级的所有母线,纳入母线备选梯队;A2、对初始挂接母线进行电压衰减度计算,以T0为基准,分别计算母线A、B、C三相电压的基波周期分量有效值Ua、Ub、Uc,即母线正常时的负荷电压;A3、若Ua、Ub、Uc中任何一项小于35V(二次值),放弃该母线,进行下一条备选母线匹配;A4、否则,以Tn为基准,在时间窗A内,以1毫秒为间隔连续取点计算,分别统计出母线A、B、C三相电压的最小基波周期分量有效值Ua1、Ub1、Uc1;A5、设Ua2=(Ua1#Ua)/Ua、Ub2=(Ub1#Ub)/Ub、Uc2=(Uc1#Uc)/Uc,若|Ua2|、|Ub2|、|Uc2|中任何一项不低于10%,则匹配该母线成功,流程结束;A6、否则,重复步骤A2、A3、A4、A5,对备选梯队中母线依次进行判断,直到成功匹配出母线;A7、若上述步骤完成后依然不能成功匹配出母线,则匹配初始挂接母线;S2、零序模拟量信号反接智能识别及矫正:在任意时刻,母线电压零序模拟量信号瞬时值Un1=#|Ua1+Ub1+Uc1|,线路电流零序模拟量信号瞬时值In1=|Ia1+Ib1+Ic1|,其中,Ua1、Ub1、Uc1分别为母线A、B、C三相电压模拟量信号的瞬时值,Ia1、Ib1、Ic1分别为线路A、B、C三相电流模拟量信号的瞬时值;鉴于零序模拟量信号是判定接地性质故障的唯一依据,一旦出现零序反接,如不采取识别和矫正措施,将直接导致故障线路漏判;在进行目标线路相关计算时,以Tn为基准,在时间窗A内统计电流零序模拟量信号的最大瞬时值In_max,及In_max所对应的时刻点,并计算该时刻点A、B、C三相电流模拟量信号瞬时值之和Iabc,若In_max与Iabc正负符号一致,可判定电流零序模拟量信号通道未反接,否则视为反接,若出现反接,矫正方式是将电流零序模拟量信号瞬时值符号全部取反;在进行目标线路挂接的母线相关计算时,以Tn为基准,在时间窗A内统计电压零序模拟量信号的最大瞬时值Un_max,及Un_max所对应的时刻点,并计算该时刻点A、B、C三相电压模拟量信号瞬时值之和Uabc,若Un_max与Uabc正负符号相反,可判定电压零序模拟量信号通道未反接,否则视为反接,若出现反接,矫正方式是将电压零序模拟量信号瞬时值符号全部取反;通过零序模拟量信号的反接自动识别及矫正,还原故障时刻真实的电气模拟量信号特征,为目标线路的正确判定扫清障碍;S3、采用全模拟量信号判定断路器跳闸:断路器跳闸发出的状态量变位信号十分关键,是判定目标线路发生故障的必要条件,而工程实际配置中,很多情况下录波数据中并没有如实、完整的反映断路器状态量配置信息,致使断路器跳闸信号无法确认,妨碍了故障线路判定;线路发生故障时,短路点电流迅速增大,引起为该线路配备的保护装置在Tb时刻动作并发出信号,断路器收到信号后在Tc时刻跳闸,分断短路点,跳闸成功后,线路上的故障相负荷在Tm被切除,电流为0并保持;依据故障相负荷在断路器跳闸前后的特性原理,可基于全模拟量信号,识别目标线路的故障相电流从增大到变为0并保持过程的模拟量信号变化特性,可倒推判定断路器跳闸,从而摆脱对状态量信号的依赖,不受其配置参数出错、残缺的因素影响,兼具灵活性和可靠性;基于全模拟量信号进行断路器跳闸判定,方法是在时间窗B内,判定目标线路的故障相电流模拟信号瞬时值是否持续为0,判定成立则表示断路器跳闸;瞬时值为0亦并非严格意义上的数值“0”,通常受零序感应电流的作用,实际上是一个数值较小的极限值,极限值还受故障类型、运行方式的影响,表现出一定的波动性,现假定该近似值为Z0,则Z0的取值方法为:B1、分别计算在T0时刻目标线路A、B、C三相电流模拟量信号基波周期分量有效值(二次值),记为Ia、Ib、Ic,取它们的极大值,记为Imax,即目标线路正常情况下最大相负荷电流;B2、若Imax不大于0.005,则Z0=0.002,取值流程结束;B3、否则,Z0=Imax/25,若Z0不大于0.01,则Z0=0.01;B4、若Z0不小于Imax/3,则Z0=Imax/3;B5、若Z0不小于0.1,则Z0=0.1;确定Z0后,以故障切除点Tm为基准,在时间窗B内对故障相电流模拟量信号瞬时值保持为0的判别方式为:C1、初始化计数器为0,用于表示瞬时值连续小于Z0的次数;C2、以故障切除点Tm为基准,在时间窗B内,以1毫秒为间隔,逐点计算故障相的电流模拟量信号基波周期分量有效值(二次值),若小于Z0,计数器加1,否则计数器清0;C3、若计数器大于12,判定成立,亦即确认断路器跳闸,流程结束;C4、否则,在时间窗B内,计数器始终不大于12,则可确认断路器没有跳闸,对该故障相的判定流程结束;C5、若目标线路存在多个故障相,则逐相重复上述步骤,其中任意一相确认路器跳闸都视为有效,否则,可判定断路器没有跳闸;S4、边界预期法筛选故障基准点:判定线路区内故障必须先确立一个故障基准点,基准点选取的时机范围能够从Tn一直到Tm,理想的选取时机在时间窗A内;实际计算过程中,不同基准点的选取,测距定位结果也不相同,即使是相邻时刻的两个基准点的测距定位结果也有明显差异,表现出的离散性,换句话说,倘若故障基准点的选取不合理,其测距定位结果轻则导致与实际产生偏离,重则超出线路全长,或者落在反方向,引发漏报事故;为消除故障基准点选取不当能够造成的巨大风险,此处采用边界预期筛选故障基准点法:首先对时间窗A内所有采样点进行测距定位初算,初算结果落在线路起点至终点两条边界以内的,纳入基准点备选梯队,再对这些备选点进行精算,筛选出最佳故障基准点;边界预期法筛选故障基准点法的优势非常明显,首先,在初算阶段即确保所有候选基准点能使测距定位结果发生在区内,避免了过度依赖单个基准点能够引发的测距定位到区外或反方向的漏判风险,其次,基于多个基准点测算的结果无疑更逼近真实故障发生的位置,有利于提升巡线人员查找故障点的效率;边界预期法筛选故障基准点法的措施为:D1、先根据目标线路的长度参数(公里),正向放大延伸10%,反向放大延伸2%,这两个边界值确立了测距定位结果的有效区域;D2、初始化计数器为0,用于表示备选梯队中的基准点个数;D3、以故障时刻点Tn为基准,在时间窗A内以1毫秒为间隔,连续取点进行测距定位测算,若测算结果落在有效区域,计数器加1;D4、如计数器达到10,不再进行余下测算,直接进入步骤D6;D5、否则,在时间窗A过后,计数器小于3,合格基准点数目不足,目标线路排除,流程结束;D6、若计数器不小于3,则采用“掐头去尾”法,去掉备选梯队中最大值和最小值,余下值取平均,亦即最理想测算距离;D7、在备选梯队各基准点中,取最接近理想测算距离的一个作为最终故障基准点,同时确认目标线路发生区内故障;S5、基于母线电压扰动特征识别的防误闭锁:变电站运维人员对保护装置、录波器的进行现场实验十分常见,设备投运、定检、升级和维修情形下都有能够发生,试验产生的仿真数据同真实电网故障数据极其相似,现场试验时,为防止误报,保护装置能够通过投上试验软压板来闭锁仿真数据,而录波器则没有这类软压板机制,因此,对于录波数据处理来说,现场仿真故障的自动防误闭锁措施非常重要;原理:变电站现场试验注重整组性,即试验目标要么是一条线路,要么是一条母线,不会同时对一条线路和一条母线施加故障信号,否则无法判定究竟是线路还是母线做出了预期反应,达不到试验目的,因此,在故障时段,仅仅只有线路电流模拟量信号幅值变化和相关状态量信号变化符合故障特征,但挂接的母线电压模拟量信号幅值不发生改变(零扰动或不扰动),据此原理可识别和闭锁仿真数据;通过对母线电压的扰动特征识别的防误闭锁算法如下:E1、通过前述母线自动匹配方法,筛选出目标线路所挂接的母线;E2、以T0为基准,分别计算母线通道A、B、C三相电压基波周期分量有效值Ua、Ub、Uc,即母线正常时的负荷电压;E3、若Ua、Ub、Uc中任何一项小于35V(二次值),直接确认是仿真数据,防误闭锁成立,流程结束;E4、否则,以Tn为基准,在时间窗A以1毫秒为间隔,分别统计出A、B、C三相电压通道的最小基波周期分量有效值Ua1、Ub1、Uc1,和最大零序电压基波周期分量有效值Un1;E5、设Ua2=(Ua1#Ua)/Ua、Ub2=(Ub1#Ub)/Ub、Uc2=(Uc1#Uc)/Uc,若|Ua2|、|Ub2|、|Uc2|中任何一项超过3%,可确认是非仿真数据,防误闭锁解除,流程结束;E6、否则,若Un1大于1.8(二次值),亦可确认是非仿真数据,防误闭锁解除,流程结束;E7、若E5、E6均不能解除防误闭锁,则可确认为仿真数据,需进行防误闭锁,不得误报。
 【页数】  16
 【主分类号】  G01R31/08
 【专利分类号】  G01R31/08
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