CN103513088B - 电力系统交流电流量采样数据有效性检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了提供一种电力系统交流电流量采样数据有效性检测方法，要解决的技术问题是保证采样数据的正确性，提高继电保护的可靠性。本发明的方法包括以下步骤：继电保护装置采集三点n‑2、n‑1、n的二次采样电流，计算基波分量电流量的快速幅值和波形系数，按检测判据：进行判断，满足检测判据，则判断第n‑2采样点的二次采样电流的数据i(n‑2)为无效数据。本发明与现有技术相比，通过计算交流量的基波分量快速幅值，确定交流量的波形系数，并以检测判据为依据判断采样值的正确性，具有可靠性高，实时性好，不影响继电保护动作速度的特点，给继电保护提供依据，提高继电保护的可靠性，保证电力系统安全运行。

Description

电力系统交流电流量采样数据有效性检测方法

技术领域

本发明涉及一种电力系统继电保护方法，特别是一种交流电流量采样数据的实时检测方法。

背景技术

电力系统的继电保护装置是通过采集电流、电压等电气物理量来判断电力系统的运行状况，进而实现保护功能，无效的交流采样数据将会造成继电保护装置误动或拒动等不正确的保护动作行为，引起不必要的停电事故或导致事故扩大化，危及电力系统安全运行。常规变电站通过电缆将传统电磁式互感器的二次回路电气量接入继电保护装置，由继电保护装置本身集中采集，数据采集过程相对简单。随着坚强智能电网建设的大力推广，智能变电站的应用越来越多。与常规变电站不同，在智能变电站中交流电气量由电子互感器或合并单元完成采集任务，采样数据经合并单元汇集、组包、传输，通过信息共享的方式传输给继电保护装置使用。由于采样数据的采集传输过程复杂，涉及的环节较多，出现异常采样数据的几率增加。异常数据出现的直接影响是造成继电保护动作行为不正确，降低供电的可靠性。因此，在智能变电站的应用过程中，研究快速正确的采样数据有效性检测方法是非常有必要的，是提高继电保护可靠性的重要手段。

由于电力系统交流电流量在电力系统正常运行和发生故障期间有很大差异，区分异常采样数据与电力系统故障期间的正常采样数据有一定的难度，现有技术中关于电力系统电气量异常采样数据的实时判断方法尚不多见，而且存在一些缺点。例如，某些方法要求的数据窗较长，实时性差，无法应用于快速保护；或者仅适用于线性系统，无法应用于以正弦波形为特征的电流电压二次采样数据的检测；或者计算量大，对装置的CPU运算速度要求高；或者仅能检测少量典型异常值，不具有通用性。

发明内容

本发明的目的是提供一种电力系统交流电流量采样数据有效性检测方法，要解决的技术问题是保证采样数据的正确性，提高继电保护的可靠性。

本发明采用以下技术方案：一种电力系统交流电流量采样数据有效性检测方法，包括以下步骤：

一、继电保护装置按每周波采样点数N，实时采集电力系统的三相输电线中任一相交流电流量三点n-2、n-1、n的二次采样电流i(n-2)、i(n-1)、i(n)，按以下公式分别计算基波分量电流量的快速幅值M(n-2)、M(n-1)、M(n):p(n)=a[i(n)-i(n-1)]，q(n)=a[p(n)-p(n-1)]， $M\left(n\right)=\sqrt{{p\left(n\right)}^2+{q\left(n\right)}^2};$ 其中，n为采样序号， $a={\left(2\sin \left(\frac{\mathrm{\π}}{N}\right)\right)}^{-1};$

二、计算交流电流量的波形系数：R(n)=M(n-1)/M(n)；

三、按检测判据： $\left\{\begin{array}{c}R(n-2)<\mathrm{\&delta;}\\ \mathrm{Min}\{M(n-2),M(n-1),M\left(n\right)\}>m\end{array}\right.$ 进行判断，如果满足检测判据，则判断第n-2采样点的二次采样电流的数据i(n-2)为无效数据；δ为波形系数误差门槛，取值为δ=0.1，m为波形快速幅值上限门槛，取值为m=70I_n，I_n为二次电流采样通道的二次电流额定值。

本发明的方法按检测判据进行判断，如果不满足检测判据，则判断第n-2采样点的二次采样电流的数据i(n-2)为有效数据。

本发明的方法每周波采样点数N为≥20。

本发明的方法每周波采样点数N分别为24、40或80。

本发明的方法每周波采样点数N分别为40。

本发明与现有技术相比，通过计算交流量的基波分量快速幅值，确定交流量的波形系数，并以检测判据为依据判断采样值的正确性，具有可靠性高，实时性好，不影响继电保护动作速度的特点，给继电保护提供依据，从而提高继电保护的可靠性，保证电力系统安全运行。

附图说明

图1-1是某段正常负荷采样数据叠加异常数据后电流波形的采样值曲线图。

图1-2是用本发明方法对图1-1电流波形获取的快速幅值曲线图。

图1-3是用本发明方法对图1-1电流波形获取的波形系数曲线图。

图1-4是用本发明方法对图1-1电流波形获取的采样值有效性曲线图。

图2-1是图1-1在0.16S-0.20S时间段的局部放大图。

图2-2是图1-2在0.16S-0.20S时间段的局部放大图。

图2-3是图1-3在0.16S-0.20S时间段的局部放大图。

图2-4是图1-4在0.16S-0.20S时间段的局部放大图。

图3-1是某段故障电流波形的采样值曲线图。

图3-2是用本发明方法对图3-1电流波形获取的快速幅值曲线图。

图3-3是用本发明方法对图3-1电流波形获取的波形系数曲线图。

图3-4是用本发明方法对图3-1电流波形获取的采样值有效性曲线图。

图4-1是图3-1在0.00S-0.06S时间段的局部放大图。

图4-2是图3-2在0.00S-0.06S时间段的局部放大图。

图4-3是图3-3在0.00S-0.06S时间段的局部放大图。

图4-4是图3-4在0.00S-0.06S时间段的局部放大图。

图5-1是某段含TA饱和情况的故障电流波形的采样值曲线图。

图5-2是用本发明方法对图5-1电流波形获取的快速幅值曲线图。

图5-3是用本发明方法对图5-1电流波形获取的波形系数曲线图。

图5-4是用本发明方法对图5-1电流波形获取的采样值有效性曲线图。

图6-1是图5-1在0.04S-0.12S时间段的局部放大图。

图6-2是图5-2在0.04S-0.12S时间段的局部放大图。

图6-3是图5-3在0.04S-0.12S时间段的局部放大图。

图6-4是图5-4在0.04S-0.12S时间段的局部放大图。

图7是输电线路A相接地故障的录波数据曲线图。

具体实施方案

根据电力系统（系统）常识，系统在正常运行时，被认为系统电气量仅有非衰减的基波分量存在；当系统发生故障时，系统内不同点处的电气量会有不同程度的跃变，而且会出现衰减的直流分量及各次谐波分量。因此，t时刻电力系统的三相输电线中任一相交流电流量i(t)可用如下通用表达式描述：

$i\left(t\right)=\mathrm{\&Sigma;}{I}_{\mathrm{km}}^{\&prime;}\sin (\mathrm{k\&omega;t}+{\mathrm{\&phi;}}_{k0})e^{-\frac{t}{T_k}}+C_1{e}^{-\frac{t}{T_0^{\&prime;}}}---\left(1\right)$

式（1）中，ω为额定角频率，为2πf；k为谐波次数；I′_km为k次谐波的电流幅值，为其初始相位，T_k为其衰减时间常数；C₁为直流分量幅值，T′₀为其衰减时间常数。

电力系统电气量是由负责采集任务的继电保护装置（装置）在离散的采样时刻进行采样的，得到的采样电流是离散量，采样时刻其中n为采样序号；T_s为采样周期；N为每周波采样点数；f₁为基波频率,f₁=50Hz，第n采样点的交流电流量的二次采样电流i(n)表达式为：

$i\left(n\right)=\mathrm{\&Sigma;}{I}_{\mathrm{km}}\sin (\frac{2\mathrm{k\&pi;}}{N}n+{\mathrm{\&phi;}}_{k0})e^{-\frac{n}{f_1{\mathrm{NT}}_k}}+C_2{e}^{-\frac{2}{f_1{\mathrm{NT}}_0}}---\left(2\right)$

式（2）中，为k次谐波的电流幅值，TA₁、TA₂分别为电流互感器的一次额定值与二次额定值；C₂为二次采样电流直流分量幅值，T₀为其衰减时间常数。

采用1点差分算法计算二次采样电流的差分值：

式（3）中，i(n)、i(n-1)分别表示第n、n-1采样点的交流电流量的二次采样电流数据。

当只考虑基波分量时，第n、n-1采样点的交流电流量的二次采样电流数据一阶差分p(n)，二阶差分q(n)分别为：

式（4）和（5）中，差分系数I_m为基波电流幅值；为表达式 为基波初始相位。

计算交流电流量的二次采样电流基波分量电流量的快速幅值（快速幅值）M(n)：

式（6）中，为表达式

快速幅值M(n)表示交流电流量的基波分量幅值，用于区分是故障电流还是采样值异常。M(n)的最大计算误差率为： $\mathrm{\&sigma;}=\left|\frac{M_{\max }-I_m}{I_m}\right|=|\sqrt{1\&PlusMinus;\sin \left(\frac{\mathrm{\&pi;}}{N}\right)}-1|,$ M_max为M(n)的最大值， $M_{\max }=I_m\sqrt{1+\sin \left(\frac{\mathrm{\&pi;}}{N}\right)}.$

由此可见，交流电流量的二次采样频率越高，快速幅值的最大计算误差越小。因此，每周波采样点数N应≥20。当每周波采样点数N分别为24、40、80时，快速幅值M(n)的最大计算误差σ分别为0.0675、0.0400、0.0198。

本发明的电力系统交流电流量采样数据有效性检测方法，继电保护装置（装置），按每周波采样点数N，实时采集电力系统的三相输电线中任一相交流电流量的最近三点n-2、n-1、n的二次采样电流数据，按公式（6），分别计算交流电流量的二次采样电流基波分量电流量的快速幅值M(n-2)、M(n-1)、M(n)，再根据计算得到的M(n-2)、M(n-1)、M(n)，按公式（7），计算交流电流量的波形系数R(n)：

R(n)=M(n-1)/M(n)(7)

波形系数R(n)为上一采样点的快速幅值M(n-1)与当前采样点的快速幅值M(n)之比，反映电流量幅值的变化情况，电力系统运行状态稳定时，由于快速幅值M(n)的计算误差，R(n)值的范围为：当每周波采样点数N分别为24、40、80时，分别对应0.873<R(n)<1.145，0.923<R(n)<1.083，0.961<R(n)<1.040；当R(n)偏离上述范围时，表示电力系统运行状态发生改变或是采样值发生了异常，以此作为判据的启动条件。

设定检测判据为：

$\left\{\begin{array}{c}R(n-2)<\mathrm{\&delta;}\\ \mathrm{Min}\{M(n-2),M(n-1),M\left(n\right)\}>m\end{array}\right.---\left(8\right)$

式（8）中，参数δ为波形系数误差门槛，取值为δ=0.1，参数m为波形快速幅值上限门槛，取值为m=70I_n，I_n为二次电流采样通道的二次电流额定值。

根据计算出的交流电流量的快速幅值和波形系数的值，判别采样数据的有效性，如果满足不等式（8），则判断第n-2采样点的二次采样电流的数据i(n-2)为无效数据；如果不等式(8)中任一项不满足，则判断第n-2采样点的二次采样电流的数据i(n-2)为有效数据。

在式（8）中，第1式为启动判据，用于检测装置的采样数据的突变。电力系统故障或者电流采样异常均会导致满足启动判据；若满足第2式，表示本次判据启动不是由于电力系统发生故障所致。故障电流的大小是由电力系统设计的短路容量决定的，故障所致的短路电流不会超过40I_n，为保证一定的可靠系数，快速幅值上限门槛取值为m=70I_n。

1、对本发明的电力系统交流电流量采样数据有效性检测方法的理论分析

假设电力系统正常运行，第j个二次电流采样点出现异常电流数据X，采样序列如下：

$i\left(n\right)=\left\{\begin{array}{cc}{I}_m\sin (\mathrm{\&omega;}\&CenterDot;\mathrm{nTs}+{\mathrm{\&phi;}}_0),& (n\&NotEqual;j)\\ X,& (n=j)\end{array}\right.---\left(8\right)$

根据公式(6)、(9)，计算快速幅值：

$M\left(j\right)>\frac{\sqrt{1+{4\sin }^2\left(\frac{\mathrm{\&pi;}}{N}\right)}}{{4\sin }^2\left(\frac{\mathrm{\&pi;}}{N}\right)}[X-I_m]\&ap;\frac{X-I_m}{{4\sin }^2\left(\frac{\mathrm{\&pi;}}{N}\right)}---\left(9\right)$

$M(j+1)>\frac{\sqrt{1+{\sin }^2\left(\frac{\mathrm{\&pi;}}{N}\right)}}{{2\sin }^2\left(\frac{\mathrm{\&pi;}}{N}\right)}[X-I_m]\&ap;\frac{X-I_m}{2{\sin }^2\left(\frac{\mathrm{\&pi;}}{N}\right)}---\left(10\right)$

$M(j+2)=\sqrt{p{(j+2)}^2+q{(j+2)}^2}>\frac{X-I_m}{{4\sin }^2\left(\frac{\mathrm{\&pi;}}{N}\right)}---\left(11\right)$

M(j-1)≈I_m，M(j+3)≈I_m(12)

假设正常负荷状态下，I_m为采样通道的基波电流幅值，I_n为二次电流采样通道的电流额定值，令I_m=I_n，X=10I_n,则可得：

$M\left(j\right)>\frac{X-I_m}{{4\sin }^2\left(\frac{\mathrm{\&pi;}}{N}\right)}\&ap;{90I}_n{|}_{N=20}\&ap;{1440I}_n{|}_{N=80}---\left(13\right)$

$M(j+1)>\frac{X-I_m}{{2\sin }^2\left(\frac{\mathrm{\&pi;}}{N}\right)}\&ap;{180I}_n{|}_{N=20}\&ap;{2880I}_n{|}_{N=80}---\left(14\right)$

$M(j+2)>\frac{X-I_m}{4{\sin }^2\left(\frac{\mathrm{\&pi;}}{N}\right)}\&ap;{90I}_n{|}_{N=20}\&ap;{1440I}_n{|}_{N=80}---\left(15\right)$

计算波形系数值，如下：

$R\left(j\right)=M(j-1)/M\left(j\right)<\frac{1}{90}{|}_{N=20}\&ap;\frac{1}{14401}{|}_{N=80}---\left(16\right)$

R(j+1)=M(j)/M(j+1)≈0.5(17)

R(j+2)=M(j+1)/M(j+2)≈2.0(18)

R(j+3)=M(j+2)/M(j+3)>90|_N=20≈1440|_N=80(19)

根据检测判据式(8)，可判断第j个采样点为异常数据。

在实际工程应用中，为了减少计算量，取消快速幅值M(n)的开方运算，交流电流量的二次采样电流基波分量电流量的快速幅值计算可简化为：

W(n)=M(n)²=p(n)²+q(n)²(20)

检测判据简化为：

$\left\{\begin{array}{c}W(n-3)<\mathrm{\&lambda;W}(n-2)\\ \mathrm{Min}\{W(n-2),W(n-1),W\left(n\right)\}>w\end{array}\right.---\left(21\right)$

式（22）中，参数取值为λ=0.01，

式（22）的变演变过程为：

（1）根据检测判据式（8）中的R(n-2)<δ，不等式两边平方得：

$R^2(n-2)<{\mathrm{\&delta;}}^2\&RightArrow;\frac{M^2(n-3)}{M^2(n-2)}<{\mathrm{\&delta;}}^2\&RightArrow;M^2(n-3)<{\mathrm{\&delta;}}^2{M}^2(n-2)$

将式（21）W(n)=M²(n)=p(n)²+q(n)²代入上式，得到：

W(n-3)<λW(n-2)(λ=δ²=0.1²=0.01)

由于： $R(n-2)=\frac{M(n-3)}{M(n-2)}=\frac{\sqrt{{p(n-3)}^2+{q(n-3)}^2}}{\sqrt{{p(n-2)}^2+{q(n-2)}^2}}$

变换后：W(n-3)<λW(n-2)→p(n-3)²+q(n-3)²<λ(p(n-2)²+q(n-2)²)

与式（22）相比，变换后的不等式比原不等式可以少作两次开平方和一次除法的运算，计算量大为减少，在实际的工程应用中可降低对装置CPU运算速度的要求。

（2）根据检测判据式（8）中的式Min{M(n-2)，M(n-1)，M(n)}>m，不等式两边平方得：

Min{M²(n-2)，M²(n-1)，M²(n)}>m²→

Min{W(n-2)，W(n-1)，W(n)}>w

（3）波形系数误差门槛δ，取值为δ=0.1。

根据式（17），每周波采样点数N=20时，N=80时，结合N=20时，N=80时，再考虑一定的裕度，同时为了保证判据的灵敏度，波形系数误差门槛取值为δ=0.1，即当R(j)<0.1时，判断为采样电流波形异常。

（4）波形快速幅值上限门槛m，取值为m=70I_n。

M(n)反映交流电流量的基波分量幅值。在电力系统正常运行时，电流一般小于I_n；在电力系统发生故障时，故障电流不大于40I_n。为保证一定的可靠系数，波形快速幅值上限门槛取值为m=70I_n，即M(n-2)，M(n-1)，M(n)均大于70I_n时认为波形异常。

2、实施例，对本发明的电力系统交流电流量采样数据有效性检测方法的仿真分析

在本实施例的仿真分析中，仿真波形的采样频率为f_s=2000HZ，采样周期每周波采样点数N=40。采用的装置为长园深瑞继保自动化有限公司的BP-2C-D数字化母线保护装置，采用计算机C语言实现，版本为V1.05版。

每周波采样点数N=40的指令：

#define CN_SAM_RATE(40)//每周波采样点数

#define CN_SAMCHK_BUF_DOT(6)//采样数据检验缓冲区点数

#define CN_SAMCHK_DIF_DOT(1)//采样数据检验差分点数

//计算差分系数

fDifCoe=1/(2*sin(CN_SAMCHK_DIF_DOT*CN_PI/CN_SAM_RATE));

计算基波分量电流量的快速幅值的指令：

//采样指针

dwPtr0=ptSamPtr->dwPtr0;//第n点采样指针(当前点)

dwPtr1=ptSamPtr->dwPtr1;//第n-1点采样指针

dwPtr2=ptSamPtr->dwPtr2;//第n-2点采样指针

dwPtr3=ptSamPtr->dwPtr3;//第n-3点采样指针

//差分指针

dwDifPtr=*((UINT32*)ptSamPtr+CN_SAMCHK_DIF_DOT);

//数据区首地址

pfBufAnaSam=&(ptSamChk->fBufAnaSam[0]);//原始采样值数据区

pfBufAnaP=&(ptSamChk->fBufAnaP[0]);//原始采样值差分数据区

pfBufAnaQ=&(ptSamChk->fBufAnaQ[0]);//差分采样值差分数据区

pfBufAnaM=&(ptSamChk->fBufAnaM[0]);//通道模拟量幅值(平方)

pbAnaRLow=&(ptSamChk->bAnaRLow[0]);//R(n)<0.1

pbAnaMOver=&(ptSamChk->bAnaMOver[0]);//M(n)>70

//采样值计算

fValue=pfSamData2[dwLoop1]*(ptSamChk->fSamCoe);

pfBufAnaSam[dwPtr0]=fValue;//i(n)当前点原始采样值

fValueP=(fValue-pfBufAnaSam[dwDifPtr])*fDifCoe;

pfBufAnaP[dwPtr0]=fValueP;//p(n)原始采样值差分值

fValueQ=(fValueP-pfBufAnaP[dwDifPtr])*fDifCoe;

pfBufAnaQ[dwPtr0]=fValueQ;//q(n)差分采样值差分值

fValueM0=fValueP*fValueP+fValueQ*fValueQ;

pfBufAnaM[dwPtr0]=fValueM0;//M(n)通道模拟量幅值(平方)

fValueM1=pfBufAnaM[dwPtr1];//M(n-1)

计算交流电流量的波形系数：由于判据R(n-2)<δ可转换为M(n-2)<δM(n-3)，因此工程应用时，不需计算出波形系数，只需使用计算出的快速幅值，直接判断不等式M(n-2)<δM(n-3)(参见下面的程序语言)，这样可以避免较为耗时的除法运算。

按检测判据 $\left\{\begin{array}{c}R(n-2)<\mathrm{\&delta;}\\ \mathrm{Min}\{M(n-2),M(n-1),M\left(n\right)\}>m\end{array}\right.$ 进行判断的指令：

//波形系数误差门槛的平方R(n)<0.1

#define CN_SAMCHK_RK_LOW(FLOAT32)(0.10*0.10)

//波形快速幅值上限门槛的平方M(n)>70

#define CN_SAMCHK_Mk_OVER(FLOAT32)(70.0*70.0)

//R(n)=(M(n-1)/M(n))<0.1

pbAnaRLow[dwPtr0]=(fValueM1<CN_SAMCHK_RK_LOW*fValueM0);

//M(n)>70

pbAnaMOver[dwPtr0]=(fValueM0>CN_SAMCHK_Mk_OVER);

//检测判据R(n-2)<0.1&&M(n)>70&&M(n-1)>70&&M(n-2)>70

//检测结果:0:数据正常;1:数据异常

bSamChkErr=AND4(pbAnaRLow[dwPtr2],pbAnaMOver[dwPtr0],

pbAnaMOver[dwPtr1],pbAnaMOver[dwPtr2]);

在图1-4、图2-4、图3-4、图4-4、图5-4、图6-4中，“检测结果”为0表示采样数据有效；为1表示采样数据异常。“检测结果”是依据检测判据对输入采样数据进行数据有效性检测后输出的检测结果，为了能在图例中直观地显示出来，并与采样数据一一对应，分别用0、1数字表示检测的逻辑结果。

在图1-4、图2-4、图3-4、图4-4、图5-4、图6-4中，“检测误差”为0表示采样数据有效且检测正确；为0.5表示采样数据异常且检测正确；为-0.5表示采样数据异常且检测错误；为-1.0表示采样数据有效且检测错误。“检测误差”是依据检测判据作出的数据有效性检测结果与实际的数据有效性的对比结果，为了能在图例中直观地显示出来，并与采样数据一一对应，分别用0、0.5、-0.5、-1.0数字表示检测的逻辑结果。

（1）正常负荷电流波形的采样数据叠加异常数据后仿真

将在正常负荷电流波形上叠加异常数据后的波形作为仿真波形，验证本发明方法对异常数据的辨别能力。

设置正常负荷电流波形的方程为：取I_n=1A，初始相位θ=90°。

叠加异常数据的规则为：在采样序号为区间(l=1,2L)的个连续采样数据中，装置随机选取一个采样数据叠加异常数据，其数值大小为[-40I_n,40I_n]之间的随机值。

(l=1,2L)表示区间序号，采样序号的区间为：区间1：区间2：区间3：......，区间L：

如图1-1所示，将某段正常负荷的采样数据叠加异常数据后的电流波形后，输入装置，装置按公式（6）分别计算交流电流量的二次采样电流基波分量电流量的快速幅值，再根据计算得到的快速幅值，按公式（7）计算交流电流量的波形系数。

装置计算后输出快速幅值和波形系数结果见图1-2至图1-4；图2-1至图2-4为图1-1至图1-4在[0.16s,0.20s]时间段的局部放大图。

如图1-2和图2-2所示，在出现异常数据后，快速幅值M(n)大于快速幅值上限门槛m=70I_n=70。

如图1-3和图2-3所示，在出现异常数据后，波形系数R(n)小于波形系数误差门槛σ=0.1。

正常负荷电流波形的采样数据叠加异常数据后的仿真结果表明，本发明的方法能正常辨别出绝大部分异常数据，仅对于数值较小，在[-3I_n,3I_n]之间的异常数据有可能出现漏判，对所有正常的采样数据均不会误判，表明本发明的方法对异常数据具有优异的辨别能力。

（2）故障电流波形采样数据的仿真

选用在线路末端设有串补电容的330kV、300km的高压输电线路（《高压电网继电保护原理与技术》，朱声石，第3版，中国电力出版社，2005，ISBN：9787508331881第75-77页，例3-1），在串补电容后发生三相短路时N1点（在《高压电网继电保护原理与技术》例3-1中标识为N，为区分前面记载的每周波采样点数N，这里记载为N1）的电流作为仿真对象，其描述方程为：

令上式中θ=0°，取[0,0.25s]时间段内波形进行仿真分析；额定值为I_n=100A。

如图3-1所示，将串补电容后发生三相短路时N1点的电流输入装置，装置按公式（6）分别计算交流电流量的二次采样电流基波分量电流量的快速幅值，再根据计算得到的快速幅值，按公式（7）计算交流电流量的波形系数。

装置计算后输出的快速幅值和波形系数分析结果见图3-2至图3-4，图4-1至图4-4为图3-1至图3-4在[0s,0.06s]时间段的局部放大图。

如图3-2和图4-2所示，故障电流的快速幅值M(n)小于快速幅值上限门槛。

如图3-3和图4-3所示，故障电流的波形系数R(n)大于波形系数误差门槛。

故障电流波形采样数据的仿真结果表明，本发明的方法对正常的采样数据的有效性均判断正常，说明本发明的方法能很好的适应含有衰减直流分量及高次谐波的系统故障波形，未出现误判的情况。

（3）含电流互感器TA饱和情况的故障电流波形仿真

选用电力系统输电线路A相接地故障的录波数据进行仿真分析，额定值为I_n=1200A。该A相接地故障的录波数据如表1和图7所示。

如图5-1所示，将A相接地故障的录波数据输入装置，装置按公式（6）分别计算交流电流量的二次采样电流基波分量电流量的快速幅值，再根据计算得到的快速幅值，按公式（7）计算交流电流量的波形系数。

装置计算后输出的快速幅值和波形系数分析结果见图5-2至图5-4，图6-1至图6-4为图5-1至图5-4在[0.04s,0.12s]时间段的局部放大图。

如图5-1和图6-1所示，在故障期间TA出现严重饱和，线性传变区约为2.0ms。

如图5-2和图6-2所示，在电流波形从线性传变区过渡至饱和区的拐点时，快速幅值M(n)有可能大于快速幅值上限门槛。

如图5-3和图6-3所示，在故障期间波形系数R(n)有可能小于误差门槛，但M(n)和R(n)没有同时满足式（8）的检测判据。

TA饱和情况的故障电流波形仿真结果表明，在TA出现严重饱和时，本发明的方法没有将电流的间断点误判为无效数据，表明本发明的方法能很好适应TA饱和的情况。

表1输电线路A相接地故障的录波数据（额定电流：1200A）

Claims (4)

1.一种电力系统交流电流量采样数据有效性检测方法，包括以下步骤：

一、继电保护装置按每周波采样点数N，实时采集电力系统的三相输电线中任一相交流电流量三点n-2、n-1、n的二次采样电流i(n-2)、i(n-1)、i(n)，按以下公式分别计算基波分量电流量的快速幅值M(n-2)、M(n-1)、M(n):p(n)＝a[i(n)-i(n-1)]，q(n)＝a[p(n)-p(n-1)]，其中，n为采样序号，差分系数p(n)为二次采样电流数据一阶差分，q(n)为二阶差分；

二、计算交流电流量的波形系数：R(n)＝M(n-1)/M(n)；

三、按检测判据：进行判断，如果满足检测判据，则判断第n-2采样点的二次采样电流的数据i(n-2)为无效数据；δ为波形系数误差门槛，取值为δ＝0.1，m为波形快速幅值上限门槛，取值为m＝70I_n，I_n为二次电流采样通道的二次电流额定值，所述每周波采样点数N为≥20。

2.根据权利要求1所述的电力系统交流电流量采样数据有效性检测方法，其特征在于：所述按检测判据进行判断，如果不满足检测判据，则判断第n-2采样点的二次采样电流的数据i(n-2)为有效数据。

3.根据权利要求1所述的电力系统交流电流量采样数据有效性检测方法，其特征在于：所述每周波采样点数N分别为24、40或80。

4.根据权利要求3所述的电力系统交流电流量采样数据有效性检测方法，其特征在于：所述每周波采样点数N为40。