CN104466920A - 一种断路器失灵保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种断路器失灵保护方法，属于电力系统继电保护技术领域。本发明将傅里叶全波算法及差分傅里叶全波算法同时在断路器失灵电流判据中应用，仅当两种算法计算的电流有效值均大于失灵电流定值门槛时才判定失灵电流判据动作。本发明能够有效地滤除电流衰减非周期分量，同时也能够抑制高次谐波分量，利用计算结果准确地判断断路器是否失灵，减小断路器失灵保护的动作延时，对迅速地判断断路器是否断开非常有效。

Description

一种断路器失灵保护方法

技术领域

本发明涉及一种断路器失灵保护方法，属于电力系统继电保护技术领域。

背景技术

电网发生严重系统故障时，要求快速切除故障，当目标断路器失灵时，由断路器失灵保护动作扩大范围隔离系统故障。但随之电网网架结构的加强以及电力系统短路容量的增大，故障切除时间越短对电力系统稳定性越好，因此当断路器失灵时，要求失灵保护动作时间要小。

断路器失灵保护需要根据二次电流进行断路器是否失灵进行判别，当计算电流有效值大于定值门槛时经过失灵保护的延时判别为断路器失灵电流动作，同时存在失灵开关量开入时则断路器失灵保护动作。

影响失灵保护电流判别的主要因素是二次电流中的衰减的非周期分量，衰减时间很慢，这个衰减的非周期分量电流是由于电流互感器自身产生的，很容易对一次断路器的断开状态产生误判别。

发明内容

本发明的目的是提供一种断路器失灵保护方法，以解决电流互感器二次电流中衰减非周期分量对失灵电流动作判别的影响问题。

本发明为解决上述技术问题而提供一种断路器失灵保护方法，该失灵保护方法包括以下步骤：

1)采用全波傅立叶计算电流有效值I₁；

2)采用差分全波傅立叶计算电流有效值I₂；

3)判断电流有效值I₁和I₂是否大于失灵电流定值门槛，当且仅当I₁和I₂均大于失灵电流定值门槛时判定失灵电流判据动作。

所述步骤1)中电流有效值I₁的计算公式为：

$I_1=\sqrt{{\mathrm{Re}\left(k\right)}^2+{\mathrm{Imag}\left(k\right)}^2}$

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{Re}\left(k\right)=\frac{2}{N}\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}x(k-N+j)\·\cos \left(\frac{2\mathrm{j\π}}{N}\right)\\ \mathrm{Imag}\left(k\right)=-\frac{2}{N}\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}x(k-N+j)\·\sin \left(\frac{2\mathrm{j\π}}{N}\right)\end{array}\right.$

其中，Re(k)为实部，Imag(k)为虚步，x为电流采样序列，N为每周的采样点数，k为当前的采样时刻。

所述步骤2)中的差分全波傅立叶采用的是余弦差分计算系数的滤波算法。

所述步骤2)中电流有效值I₂的计算公式为：

$I_2=\sqrt{{\mathrm{Re}\left(k\right)}^2+{\mathrm{Imag}\left(k\right)}^2}$

$\mathrm{Re}\left(k\right)=\frac{1}{N\sin \frac{\mathrm{\π}}{N}}\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}[x(k-N+j)-x(k-N+j-1)]\·\cos \left(\frac{2\mathrm{j\π}}{N}\right)$

$\mathrm{Imag}\left(k\right)=\frac{\mathrm{Re}(k-1)-\mathrm{Re}(k+1)}{\text{2sin}\left(\frac{2\mathrm{\π}}{N}\right)}$

其中，Re(k)为实部，Imag(k)为虚步，x为电流采样序列，N为每周的采样点数，k为当前的采样时刻。

所述当失灵电流判据动作后，结合失灵开入进行综合判别经过失灵保护动作延时时间动作。

本发明的有益效果是:本发明将傅里叶全波算法及差分傅里叶全波算法同时在断路器失灵电流判据中应用，仅当两种算法计算的电流有效值均大于失灵电流定值门槛时才判定失灵电流判据动作。本发明能够有效地滤除电流衰减非周期分量，同时也能够抑制高次谐波分量，利用计算结果准确地判断断路器是否失灵，减小断路器失灵保护的动作延时，对迅速地判断断路器是否断开非常有效。

附图说明

图1是断路器识别电流判别方法的逻辑图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

本发明主要依靠数字滤波方法来消除二次电流中的衰减非周期分量，同时计算出电流的工频有效值。

本发明的数字滤波方法包含全波傅里叶滤波算法和差分全波傅里叶滤波算法。全波傅里叶滤波算法对高次谐波分量的滤波能力较强，但对衰减的非周期分量滤除能力较弱；差分全波傅里叶滤波算法对高次谐波滤除能力较弱，但对衰减非周期分量滤除能力较强，特别是采用余弦差分计算系数的滤波算法。

本发明将上述两种滤波计算方法同时在断路器失灵电流判据中进行应用，仅当两种算法计算的电流有效值均大于失灵电流定值门槛时才判定失灵电流判据动作。本发明能够有效地解决电流中非工频分量包括衰减非周期分量及高次谐波分量的影响，对迅速地判断断路器是否断开非常有效。

具体实施过程如下：

1.采用全波傅立叶计算电流有效值I₁，全波傅里叶滤波算法对高次谐波分量的滤波能力较强。

$I_1=\sqrt{{\mathrm{Re}\left(k\right)}^2+{\mathrm{Imag}\left(k\right)}^2}$

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{Re}\left(k\right)=\frac{2}{N}\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}x(k-N+j)\·\cos \left(\frac{2\mathrm{j\π}}{N}\right)\\ \mathrm{Imag}\left(k\right)=-\frac{2}{N}\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}x(k-N+j)\·\sin \left(\frac{2\mathrm{j\π}}{N}\right)\end{array}\right.$

其中，Re(k)为实部，Imag(k)为虚步，x为电流采样序列，N为每周的采样点数，k为当前的采样时刻。

2.采用差分全波傅立叶计算电流有效值I₂，本实施例差分傅立叶算法的计算系数为余弦系数，差分全波傅里叶滤波算法对衰减非周期分量滤除能力较强，特别是采用余弦差分计算系数的滤波算法。

$I_2=\sqrt{{\mathrm{Re}\left(k\right)}^2+{\mathrm{Imag}\left(k\right)}^2}$

$\mathrm{Re}\left(k\right)=\frac{1}{N\sin \frac{\mathrm{\π}}{N}}\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}[x(k-N+j)-x(k-N+j-1)]\·\cos \left(\frac{2\mathrm{j\π}}{N}\right)$

$\mathrm{Imag}\left(k\right)=\frac{\mathrm{Re}(k-1)-\mathrm{Re}(k+1)}{\text{2sin}\left(\frac{2\mathrm{\π}}{N}\right)}$

其中，Re(k)为实部，Imag(k)为虚步，x为电流采样序列，N为每周的采样点数，k为当前的采样时刻。

3.判断电流有效值I₁和I₂是否大于失灵电流定值门槛，当且仅当I₁和I₂均大于失灵电流定值门槛时判定失灵电流判据动作。

经过全波傅里叶滤波计算的电流有效值为I₁，经过差分全波傅里叶计算的电流有效值为I₂，失灵电流定值门槛为I_set，当满足以下公式时判定失灵电流判据动作，如图1所示。

I₁>I_set&&I₂>I_set

当失灵电流判据动作后，结合失灵开入进行综合判别经过失灵保护动作延时时间动作。

Claims (5)

1.一种断路器失灵保护方法，其特征在于，该失灵保护方法包括以下步骤：

1)采用全波傅立叶计算电流有效值I₁；

2)采用差分全波傅立叶计算电流有效值I₂；

3)判断电流有效值I₁和I₂是否大于失灵电流定值门槛，当且仅当I₁和I₂均大于失灵电流定值门槛时判定失灵电流判据动作。

2.根据权利要求1所述的断路器失灵保护方法，其特征在于，所述步骤1)中电流有效值I₁的计算公式为：

$I_1=\sqrt{\mathrm{Re}{\left(k\right)}^2+\mathrm{Imag}{\left(k\right)}^2}$

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{Re}\left(k\right)=\frac{2}{N}\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}x(k-N+j)\·\cos \left(\frac{2\mathrm{j\π}}{N}\right)\\ \mathrm{Im\; ag}\left(k\right)=-\frac{2}{N}\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}x(k-N+j)\·\sin \left(\frac{2\mathrm{j\π}}{N}\right)\end{array}\right.$

其中，Re(k)为实部，Imag(k)为虚步，x为电流采样序列，N为每周的采样点数，k为当前的采样时刻。

3.根据权利要求1所述的断路器失灵保护方法，其特征在于，所述步骤2)中的差分全波傅立叶采用的是余弦差分计算系数的滤波算法。

4.根据权利要求3所述的断路器失灵保护方法，其特征在于，所述步骤2)中电流有效值I₂的计算公式为：

$I_2=\sqrt{\mathrm{Re}{\left(k\right)}^2+\mathrm{Imag}{\left(k\right)}^2}$

$\mathrm{Re}\left(k\right)=\frac{1}{N\sin \frac{\mathrm{\π}}{N}}\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}[x(k-N+j)-x(k-N+j-1)]\·\cos \left(\frac{2\mathrm{j\π}}{N}\right)$

$\mathrm{Im\; ag}\left(k\right)=\frac{\mathrm{re}(k-1)-\mathrm{Re}(k+1)}{2\sin \left(\frac{2\mathrm{\π}}{N}\right)}$

其中，Re(k)为实部，Imag(k)为虚步，x为电流采样序列，N为每周的采样点数，k为当前的采样时刻。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的断路器失灵保护方法，其特征在于，所述当失灵电流判据动作后，结合失灵开入进行综合判别经过失灵保护动作延时时间动作。