CN102684145A - 基于冗余ct绕组的采样数据异常检测方法及继电保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于冗余CT绕组的采样数据异常检测方法及继电保护方法，属于电力系统继电保护技术领域。本发明采用互感器两个CT绕组的采样数据进行互检，即分别比较两个绕组之间两路A/D采样数据的偏差，当某个采样点瞬时值的绝对偏差和相对偏差都大于设定门槛时判为该点采样数据异常，仅有一个采样点异常时使用插值算法对其进行修复，连续多个采样点异常时判为该路A/D采样数据异常，第一路A/D采样数据异常后自动将采样数据切换至第二路A/D；如果第二路A/D采样数据也异常时闭锁保护，因此仅有一路A/D采样数据异常时不影响保护装置的正常运行，提高了保护装置的可靠性。

Description

基于冗余CT绕组的采样数据异常检测方法及继电保护方法

技术领域

本发明涉及基于冗余CT绕组的采样数据异常检测方法及继电保护方法，属于电力系统继电保护技术领域。

背景技术

继电保护装置是电力系统的重要组成部分，它对保证系统安全运行起着非常重要的作用。它在系统发生故障时切除故障设备、对系统安全运行做出贡献，但保护装置的不正确动作(包括拒动和误动)给系统造成的危害也是巨大的。近年来，随着电子式互感器研究的日趋成熟及智能变电站的快速推进，数字化变电站中已经广泛采用电子式互感器获取电流及电压信号，与传统的电磁式互感器相比，电子式互感器能准确地传递一次系统的信息，CT的测量精度和暂态特性大大提高，也不存在CT饱和问题。作为智能变电站中一次系统的传感元件，电子式互感器是所有继电保护的采样数据源头。目前的采样数据异常检测方法都是基于电子式互感器一个CT绕组两路A/D采样数据的偏差进行判别，当其中一路A/D采样数据异常后，保护装置虽然能正确识别出采样数据异常但却无法确定是哪路A/D的采样数据出现异常，因此，当某路A/D的采样数据出现异常后，保护装置只能闭锁保护，此时如果被保护设备发生故障，保护装置就会出现拒动现象。

发明内容

本发明的目的是提供基于冗余CT绕组的采样数据异常检测方法及继电保护方法，以解决某路A/D采样数据异常后导致继电保护装置拒动的问题。

本发明为解决上述技术问题而提供基于冗余CT绕组的采样数据异常检测方法，该检测方法的步骤如下：

1).实时采集互感器两个CT绕组的一路A/D采样数据，当某个采样点瞬时值的绝对偏差和相对偏差都大于设定门槛时判为该点采样数据异常；

2).对该路A/D采样异常的点数进行判别，仅有一个采样点异常时采用插值算法对其进行修复，如果连续两个采样点异常时将采样数据切换至两个CT绕组的另一路A/D；

3).计算互感器两个CT绕组之间另一路A/D采样数据的偏差，当某个采样点瞬时值的绝对偏差和相对偏差都大于设定门槛时判为该点采样数据异常；

4).对该路A/D采样异常的点数进行判别，仅有一个采样点异常时采用插值算法对其进行修复，如果连续多个采样点异常时判定该路的采样数据异常。

所述的步骤1)和步骤3)中采样点数据异常的判别通过比较每个CT绕组两路A/D采样瞬时值数据的绝对差和相对偏差，其判别方程为：

$\left\{\begin{array}{c}|x-y|>{0.1I}_N\\ |x-y|>0.3\min \{x,y\}\end{array}\right.$

其中x为CT绕组的A/D采样值，y为冗余CT绕组的A/D采样值，I_N为互感器的额定电流。

所述的步骤2)和步骤4)中所用的插值算法公式为：

$x(k-1)=\frac{x\left(k\right)+x(k-2)}{2}$

其中x(k)为当前点采样值，x(k-1)为前一点采样值，x(k-2)为前两点采样值。

所述的采样数据异常检测方法在对采样点数据异常进行判断时采用的是滑动数据窗对两个绕组之间的A/D采样数据逐点进行的判别方式。

本发明为解决上述技术问题还提供了基于冗余CT绕组的采样数据异常继电保护方法，该继电保护方法的步骤如下：

1).将基于冗余CT绕组的采样数据引入继电保护装置；

2).实时采集互感器两个CT绕组的一路A/D采样数据，当某个采样点瞬时值的绝对偏差和相对偏差都大于设定门槛时判为该点采样数据异常；

3).对该路A/D采样异常的点数进行判别，仅有一个采样点异常时采用插值算法对其进行修复，如果连续两个采样点异常时将采样数据切换至两个CT绕组的第二路A/D；

4).计算互感器两个CT绕组之间另一路A/D采样数据的偏差，当某个采样点瞬时值的绝对偏差和相对偏差都大于设定门槛时判为该点采样数据异常；

5).对该路A/D采样异常的点数进行判别，仅有一个采样点异常时采用插值算法对其进行修复，如果连续多个采样点异常时判定该路的采样数据异常；

6).继电保护装置采取闭锁差动保护。

所述的步骤2)和步骤4)在检测CT绕组采样数据通过通过比较两个CT绕组A/D采样瞬时值数据的绝对差和相对偏差，其判别方程为：

$\left\{\begin{array}{c}|x-y|>{0.1I}_N\\ |x-y|>0.3\min \{x,y\}\end{array}\right.$

其中x为CT绕组A/D采样值，y为冗余CT绕组的A/D采样值，I_N为互感器的额定电流。

所述的步骤3)和步骤5)中所用的插值算法公式为：

$x(k-1)=\frac{x\left(k\right)+x(k-2)}{2}$

其中x(k)为当前点采样值，x(k-1)为前一点采样值，x(k-2)为前两点采样值。

所述的步骤5)在采取闭锁保护时，其闭锁标志应展宽20ms。

所述的采样数据异常检测方法在对采样点数据异常进行判断时采用的是滑动数据窗对两个绕组之间的A/D采样数据逐点进行的判别方式。

本发明的有益效果是：本发明的基于冗余CT绕组的采样数据异常检测技术对两个绕组之间的A/D采样瞬时值数据进行判别，两个CT绕组第一路A/D的采样数据没有异常或只有一个采样点异常时，保护装置使用第一路A/D的采样数据；当第一路A/D连续多个采样点异常时采样数据自动切换至第二路A/D，采样数据没有异常或只有一个采样点异常时保护装置使用第二路A/D的采样数据；当两路A/D均连续多个采样点异常时才闭锁保护，因此仅有一路A/D采样数据异常时不会影响保护装置的正常运行，提高了保护装置的可靠性。

附图说明

图1是本发明实施例中保护装置数据采集回路图；

图2是发明的采样数据异常检测方法流程图；

图3是本发明实施例中对采样值进行滑动数据窗判别的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

本发明的基于冗余CT绕组采样数据异常检测方法的实施例

基于冗余CT绕组的采样数据异常检测主要应用于智能变电站的高压继电保护装置中，对保护装置的A/D采样数据进行实时监测，以提高保护装置的可靠性。电子式电流互感器由两个独立的CT绕组进行采集，每个CT绕组都采用双A/D系统接入同一个合并单元，每个合并单元输出一个CT绕组的两路A/D数字采样值通过程层网络进入保护装置，因此，保护装置可同时获取电子式互感器两个CT绕组的采样值用于采样数据的异常检测，如图1所示。

基于冗余CT绕组的采样数据异常检测模块的步骤如下：

1.计算互感器两个CT绕组之间第一路A/D采样数据的偏差，当某个采样点瞬时值的绝对偏差和相对偏差都大于设定门槛时判为该点采样数据异常，判别方程为：

$\left\{\begin{array}{c}|x-y|>{0.1I}_N\\ |x-y|>0.3\min \{x,y\}\end{array}\right.---\left(1\right)$

上式中x为第一个CT绕组的A/D采样值，y为第二个CT绕组的A/D采样值，I_N为互感器的额定电流。

2.对两个CT绕组第一路A/D采样异常的点数进行判别，仅有一个采样点异常时采用插值算法对其进行修复；连续多个采样点异常时判定第一路A/D采样异常并自动将采样数据切换至第二路A/D。插值算法公式为：

$x(k-1)=\frac{x\left(k\right)+x(k-2)}{2}---\left(2\right)$

上式中x(k)为当前点采样值，x(k-1)为前一点采样值，x(k-2)为前两点采样值。

3.计算互感器两个CT绕组之间第二路A/D采样数据的偏差，当某个采样点瞬时值的绝对偏差和相对偏差都大于设定门槛时判为该点采样数据异常，判别方法同步骤1；

4.对第二路A/D采样异常的点数进行判别，仅有一个采样点异常时采用插值算法对其进行修复；连续多个采样点异常时判定第二路A/D采样异常。

第一路A/D采样数据没有异常时，采样数据不切换，也不进行所述步骤3的判别，以减轻保护装置的计算工作量。

本发明的基于冗余CT绕组采样数据异常继电保护方法的实施例

基于冗余CT绕组的采样数据异常检测作为一个独立的功能模块，集成在继电保护装置中，该功能模块始终投入，其流程如图2所示。该功能模块采用滑动数据窗的判别方式对两个绕组之间的两路A/D采样数据逐点进行判断，如图3所示。由于该功能模块在交流量过零时绝对偏差判据存在返回的问题，当判定两路A/D均连续多个采样点异常需要闭锁保护时，其闭锁标志应展宽20ms。该功能模块动作速度快，对于采样频率为1200Hz的保护装置，最快1.6ms可判断出采样数据的有效性。该基于冗余CT绕组采样数据异常继电保护方法具体步骤如下：

1.将基于冗余CT绕组的采样数据引入继电保护装置。

2.计算互感器两个CT绕组之间第一路A/D采样数据的偏差，当某个采样点瞬时值的绝对偏差和相对偏差都大于设定门槛时判为该点采样数据异常，判别方程为：

$\left\{\begin{array}{c}|x-y|>{0.1I}_N\\ |x-y|>0.3\min \{x,y\}\end{array}\right.---\left(1\right)$

上式中x为第一个CT绕组的A/D采样值、y为第二个CT绕组的A/D采样值，I_N为互感器的额定电流。

3.对两个CT绕组第一路A/D采样异常的点数进行判别，仅有一个采样点异常时采用插值算法对其进行修复；连续多个采样点异常时判定第一路A/D采样异常并自动将采样数据切换至第二路A/D。插值算法公式为：

$x(k-1)=\frac{x\left(k\right)+x(k-2)}{2}---\left(2\right)$

上式中x(k)为当前点采样值，x(k-1)为前一点采样值，x(k-2)为前两点采样值。

4.计算互感器两个CT绕组之间第二路A/D采样数据的偏差，当某个采样点瞬时值的绝对偏差和相对偏差都大于设定门槛时判为该点采样数据异常，判别方法同步骤2；

5.对第二路A/D采样异常的点数进行判别，仅有一个采样点异常时采用插值算法对其进行修复；连续多个采样点异常时判定第二路A/D采样异常。

6.根据两个CT绕组两路A/D均连续多个采样点异常，继电保护装置采取闭锁差动保护动作。

基于冗余CT绕组的采样数据异常检测对两个绕组之间的A/D采样瞬时值数据进行判别，两个CT绕组第一路A/D的采样数据没有异常或只有一个采样点异常时，保护装置使用第一路A/D的采样数据；当第一路A/D连续多个采样点异常时采样数据自动切换至第二路A/D，采样数据没有异常或只有一个采样点异常时保护装置使用第二路A/D的采样数据；当两路A/D均连续多个采样点异常时才闭锁保护。

Claims (9)

1.基于冗余CT绕组的采样数据异常检测方法，其特征在于：该检测方法的步骤如下：

1).实时采集互感器两个CT绕组的一路A/D采样数据，当某个采样点瞬时值的绝对偏差和相对偏差都大于设定门槛时判为该点采样数据异常；

2).对该路A/D采样异常的点数进行判别，仅有一个采样点异常时采用插值算法对其进行修复，如果连续两个采样点异常时将采样数据切换至两个CT绕组的另一路A/D；

3).计算互感器两个CT绕组之间另一路A/D采样数据的偏差，当某个采样点瞬时值的绝对偏差和相对偏差都大于设定门槛时判为该点采样数据异常；

4).对该路A/D采样异常的点数进行判别，仅有一个采样点异常时采用插值算法对其进行修复，如果连续多个采样点异常时判定该路的采样数据异常。

2.根据权利要求1所述的基于冗余CT绕组的采样数据异常检测方法，其特征在于：所述的步骤1)和步骤3)中采样点数据异常的判别通过比较每个CT绕组两路A/D采样瞬时值数据的绝对差和相对偏差，其判别方程为：

$\left\{\begin{array}{c}|x-y|>{0.1I}_N\\ |x-y|>0.3\min \{x,y\}\end{array}\right.$

其中x为CT绕组的A/D采样值，y为冗余CT绕组的A/D采样值，I_N为互感器的额定电流。

3.根据权利要求1所述的基于冗余CT绕组的采样数据异常检测方法，其特征在于：所述的步骤2)和步骤4)中所用的插值算法公式为：

$x(k-1)=\frac{x\left(k\right)+x(k-2)}{2}$

其中x(k)为当前点采样值，x(k-1)为前一点采样值，x(k-2)为前两点采样值。

4.根据权利要求1所述的基于冗余CT绕组的采样数据异常检测方法，其特征在于：所述的采样数据异常检测方法在对采样点数据异常进行判断时采用的是滑动数据窗对两个绕组之间的A/D采样数据逐点进行的判别方式。

5.一种基于冗余CT绕组异常采样数据的继电保护方法，其特征在于：所述的继电保护方法的步骤如下：

1).将基于冗余CT绕组的采样数据引入继电保护装置；

2).实时采集互感器两个CT绕组的一路A/D采样数据，当某个采样点瞬时值的绝对偏差和相对偏差都大于设定门槛时判为该点采样数据异常；

3).对该路A/D采样异常的点数进行判别，仅有一个采样点异常时采用插值算法对其进行修复，如果连续两个采样点异常时将采样数据切换至两个CT绕组的第二路A/D；

4).计算互感器两个CT绕组之间另一路A/D采样数据的偏差，当某个采样点瞬时值的绝对偏差和相对偏差都大于设定门槛时判为该点采样数据异常；

5).对该路A/D采样异常的点数进行判别，仅有一个采样点异常时采用插值算法对其进行修复，如果连续多个采样点异常时判定该路的采样数据异常；

6).继电保护装置采取闭锁差动保护。

6.根据权利要求5所述的基于冗余CT绕组异常采样数据的继电保护方法，其特征在于：所述的步骤2)和步骤4)在检测CT绕组采样数据通过通过比较两个CT绕组A/D采样瞬时值数据的绝对差和相对偏差，其判别方程为：

$\left\{\begin{array}{c}|x-y|>{0.1I}_N\\ |x-y|>0.3\min \{x,y\}\end{array}\right.$

其中x为CT绕组A/D采样值，y为冗余CT绕组的A/D采样值，I_N为互感器的额定电流。

7.根据权利要求5所述的基于冗余CT绕组异常采样数据的继电保护方法，其特征在于：所述的步骤3)和步骤5)中所用的插值算法公式为：

$x(k-1)=\frac{x\left(k\right)+x(k-2)}{2}$

其中x(k)为当前点采样值，x(k-1)为前一点采样值，x(k-2)为前两点采样值。

8.根据权利要求5所述的基于冗余CT绕组异常采样数据的继电保护方法，其特征在于：所述的步骤5)在采取闭锁保护时，其闭锁标志应展宽20ms。

9.根据权利要求5所述的基于冗余CT绕组异常采样数据的继电保护方法，其特征在于：所述的采样数据异常检测方法在对采样点数据异常进行判断时采用的是滑动数据窗对两个绕组之间的A/D采样数据逐点进行的判别方式。

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