CN105186446A - 一种基于欧氏距离的电路识别器及识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于欧氏距离的电路识别器及识别方法，该电路识别器包含数据窗起始点判决器，用于根据差动电流的采样值<i>I</i>_d第一次超出阈值区间作为数据窗起始点；差动电流设别器，其输入端连接数据窗起始点判决器，用于对差动电流进行欧氏距离分析；差动保护控制器，其输入端连接所述的差动电流设别器，用于根据欧氏距离分析结果对电流作保护动作。本发明简单计算速度快，鲁棒性强，而且不受二次谐波的影响，不会发生误制动。

Description

一种基于欧氏距离的电路识别器及识别方法

技术领域

本发明涉及电路保护装置及方法，特别涉及一种基于欧氏距离的电路识别器及识别方法。

背景技术

电流差动保护作为变压器的主保护，长期的运行经验表明其矛盾主要集中在如何区分励磁涌流和故障电流上。当变压器空载合闸时，由于变压器剩磁以及铁芯磁通的非线性，会产生幅值很大的励磁涌流。励磁涌流由于其电流幅值大会引起差动保护误动，目前，实际工程大多采用二次谐波制动来避免保护误动作。

高压直流输电中，由于换流器的非线性特性，会产生大量的谐波，影响换流变压器变压器差动保护的正确动作。尤其在发生不对称故障时，因为有负序电压的影响，在换流阀的交流电网侧产生大量的2次谐波，换流变压器受各种交直流滤波器影响，在发生不对称故障时，差动电流中二次谐波含量比较大，很有可能导致二次谐波保护的误制动。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于欧氏距离的电路识别器及识别方法，简单计算速度快，鲁棒性强，而且不受二次谐波的影响，不会发生误制动。

为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于欧氏距离的电路识别器，其特点是，包含：

数据窗起始点判决器，用于根据差动电流的采样值I_d第一次超出阈值区间作为数据窗起始点；

差动电流设别器，其输入端连接数据窗起始点判决器，用于对差动电流进行欧氏距离分析；

差动保护控制器，其输入端连接所述的差动电流设别器，用于根据欧氏距离分析结果对电流作保护动作。

所述的数据窗起始点判决器包含：

差分处理器，用于过滤掉差动电流中的直流分量；

第一比较器，其输入端分别连接阈值设定单元和差分处理器输出端，用于根据差动电流的采样值I_d第一次超出阈值区间作为数据窗起始点。

所述的差动电流设别器包含：

计数器，其输入端与所述的第一比较器相连；

第二比较器，其输入、输出端与计数器相连，用于根据差动电流的采样值I_d第一次穿出阈值区间作为数据窗终点；

虚拟正弦曲线生成模块，其与第二比较器输出端相连，用于根据采样的差动电流生成正弦曲线；

欧氏距离计算模块，其输入端连接虚拟正弦曲线生成模块，用于计算差动电流与虚拟正弦曲线之间的欧氏距离；

第三比较器，其输入整定值d_set，用于将整定值d_set与三相电流中的每项差动电流欧氏距离最大值d_m相比。

所述的差动保护控制器包含：

差动保护器，其一端与第三比较器一输出端相连，另一端与第三比较器另一输出端相连，当d_set小于d_m时，则输入闭锁信号，执行闭锁差动保护动作，反之，则输入允许信号，执行允许保护动作。

所述的差动保护器一端与第三比较器之间还连接一保持器。

一种基于欧氏距离的电路识别方法，其特点是，该方法包含如下步骤：

S1，数据窗起始点判决器根据差动电流的采样值I_d第一次超出阈值区间作为数据窗起始点；

S2，差动电流设别器对差动电流进行欧氏距离分析；

S3，差动保护控制器根据欧氏距离分析结果对电流作保护动作。

所述的步骤S1包含：

S1.1，差分处理器过滤掉差动电流中的直流分量；

S1.2，第一比较器根据差动电流的采样值I_d第一次超出阈值区间作为数据窗起始点。

所述的步骤S2包含：

S2.1，第二比较器根据差动电流的采样值I_d第一次穿出阈值区间作为数据窗终点；

S2.2，计数器统计数据窗起始点与数据窗终点的采样点；

S2.3，虚拟正弦曲线生成模块根据采样的差动电流生成正弦曲线；

S2.4，欧氏距离计算模块计算差动电流与虚拟正弦曲线之间的欧氏距离；

S2.5第三比较器将整定值d_set与三相电流中的每项差动电流欧氏距离最大值d_m相比，若d_set小于d_m时，则为励磁涌流，反之则为故障电流。

所述的步骤S3具体为：

当d_set小于d_m时，则差动保护器接收闭锁信号，执行闭锁差动保护动作，反之，则差动保护器接收允许信号，执行允许保护动作。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

本发明简单计算速度快，鲁棒性强，而且不受二次谐波的影响，不会发生误制动。

附图说明

图1为本发明一种基于欧氏距离的电路识别器的模块框图。

具体实施方式

以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。

如图1所示，一种基于欧氏距离的电路识别器，包含：数据窗起始点判决器1，用于根据差动电流的采样值I_d第一次超出阈值区间作为数据窗起始点；差动电流设别器2，其输入端连接数据窗起始点判决器1，用于对差动电流进行欧氏距离分析；差动保护控制器3，其输入端连接所述的差动电流设别器2，用于根据欧氏距离分析结果对电流作保护动作。

上述的数据窗起始点判决器1包含：差分处理器11，用于过滤掉差动电流中的直流分量；第一比较器12，其输入端分别连接阈值设定单元13和差分处理器11输出端，用于根据差动电流的采样值I_d第一次超出阈值区间作为数据窗起始点。

上述的差动电流设别器2包含：计数器21，其输入端与所述的第一比较器相连；第二比较器22，其输入、输出端与计数器相连，用于根据差动电流的采样值I_d第一次穿出阈值区间作为数据窗终点；虚拟正弦曲线生成模块23，其与第二比较器22输出端相连，用于根据采样的差动电流生成正弦曲线；欧氏距离计算模块24，其输入端连接虚拟正弦曲线生成模块，用于计算差动电流与虚拟正弦曲线之间的欧氏距离；第三比较器25，其输入整定值d_set，用于将整定值d_set与三相电流中的每项差动电流欧氏距离最大值d_m相比。

上述的差动保护控制器包含：差动保护器31，其一端与第三比较器25一输出端相连，另一端与第三比较器25另一输出端相连，当d_set小于d_m时，则输入闭锁信号，执行闭锁差动保护动作，反之，则输入允许信号，执行允许保护动作。差动保护器31一端与第三比较器25之间还连接一保持器32。

一种基于欧氏距离的电路识别方法，该方法包含如下步骤：

S1，数据窗起始点判决器根据差动电流的采样值I_d第一次超出阈值区间作为数据窗起始点；

S2，差动电流设别器对差动电流进行欧氏距离分析；其中欧氏距离计算序列建模为：

设x,y为两组序列，其在空间中可以表示为

x＝(x₁,x₂,…,x_k)式(1)

y＝(y₁,y₂,…,y_k)式(2)

则两序列的欧氏距离定义为

式(3)

为了消除单位的影响和均等地对待每一分量，先对各分量作标准化变换，然后计算欧氏距离。式(3)就变为

式(4)

其中，x_i ^*＝xⁱ/x_max，y_i ^*＝yⁱ/y_max，i＝1,2…,k，

这样，各变量的标准化使得k个点在散布程度较大的变量轴方向上相对压缩，而在散布程度较小的变量轴方向上相对拉伸，最终使得所有点在变量轴方向上散布程度一致，更具有比较性。

S3，差动保护控制器根据欧氏距离分析结果对电流作保护动作。

上述的步骤S1包含：

S1.1，差分处理器过滤掉差动电流中的直流分量；

S1.2，第一比较器根据差动电流的采样值I_d第一次超出阈值区间作为数据窗起始点I₁。

上述步骤S1中，设保护采样频率为f，采样间隔T＝1/f，每周期采样点为N。换流变压器正常运行时差动电流值很小，因此设定一个阈值±ε。

上述的步骤S2包含：

S2.1，第二比较器根据差动电流的采样值I_d第一次穿出阈值区间作为数据窗终点I₂；

S2.2，计数器统计数据窗起始点与数据窗终点的采样点；

S2.3，虚拟正弦曲线生成模块根据采样的差动电流生成正弦曲线；

采样周期为每周期N＝80点，在该数据窗内搜索极值点I_max，并将采样差流值单位化，计算I_max和I₁之间的采样点数n₁(包含I_max和I₁)，虚拟出正弦曲线的前半段，

计算I_max和I₂之间的采样点数n₂(不包含I_max，包含I₂)，虚拟出正弦曲线曲线的后半段，

n＝n₁+n₂

序列Y₁与Y₂拼接的曲线即为虚拟的正弦曲线y。

S2.4，欧氏距离计算模块计算差动电流与虚拟正弦曲线之间的欧氏距离；

根据式(4)求取采样三相电流与虚拟正弦曲线之间的欧氏距离分别为d_A,d_B,d_C。

其中，max₁(d_A,d_B,d_C)和max₂(d_A,d_B,d_C)为三相电流与虚拟正弦曲线之间的欧氏距离d_A,d_B,d_C中较大的两个值。

d_m>d_set，则判断为励磁涌流，反之则为故障电流。

S2.5第三比较器将整定值d_set与三相电流中的每项差动电流欧氏距离最大值d_m相比，若d_set小于d_m时，则为励磁涌流，反之则为故障电流。

上述的步骤S3具体为：

当d_set小于d_m时，则差动保护器接收闭锁信号，执行闭锁差动保护动作，反之，则差动保护器接收允许信号，执行允许保护动作。

综上所述，本发明一种基于欧氏距离的电路识别器及识别方法，简单计算速度快，鲁棒性强，而且不受二次谐波的影响，不会发生误制动。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种基于欧氏距离的电路识别器，其特征在于，包含：

数据窗起始点判决器，用于根据差动电流的采样值I_d第一次超出阈值区间作为数据窗起始点；

差动电流设别器，其输入端连接数据窗起始点判决器，用于对差动电流进行欧氏距离分析；

差动保护控制器，其输入端连接所述的差动电流设别器，用于根据欧氏距离分析结果对电流作保护动作。

2.如权利要求1所述的基于欧氏距离的电路识别器，其特征在于，所述的数据窗起始点判决器包含：

差分处理器，用于过滤掉差动电流中的直流分量；

第一比较器，其输入端分别连接阈值设定单元和差分处理器输出端，用于根据差动电流的采样值I_d第一次超出阈值区间作为数据窗起始点。

3.如权利要求2所述的基于欧氏距离的电路识别器，其特征在于，所述的差动电流设别器包含：

计数器，其输入端与所述的第一比较器相连；

第二比较器，其输入、输出端与计数器相连，用于根据差动电流的采样值I_d第一次穿出阈值区间作为数据窗终点；

虚拟正弦曲线生成模块，其与第二比较器输出端相连，用于根据采样的差动电流生成正弦曲线；

欧氏距离计算模块，其输入端连接虚拟正弦曲线生成模块，用于计算差动电流与虚拟正弦曲线之间的欧氏距离；

第三比较器，其输入整定值d_set，用于将整定值d_set与三相电流中的每项差动电流欧氏距离最大值d_m相比。

4.如权利要求3所述的基于欧氏距离的电路识别器，其特征在于，所述的差动保护控制器包含：

差动保护器，其一端与第三比较器一输出端相连，另一端与第三比较器另一输出端相连，当d_set小于d_m时，则输入闭锁信号，执行闭锁差动保护动作，反之，则输入允许信号，执行允许保护动作。

5.如权利要求4所述的基于欧氏距离的电路识别器，其特征在于，所述的差动保护器一端与第三比较器之间还连接一保持器。

6.一种基于欧氏距离的电路识别方法，其特征在于，该方法包含如下步骤：

S1，数据窗起始点判决器根据差动电流的采样值I_d第一次超出阈值区间作为数据窗起始点；

S2，差动电流设别器对差动电流进行欧氏距离分析；

S3，差动保护控制器根据欧氏距离分析结果对电流作保护动作。

7.如权利要求6所述的基于欧氏距离的电路识别方法，其特征在于，所述的步骤S1包含：

S1.1，差分处理器过滤掉差动电流中的直流分量；

S1.2，第一比较器根据差动电流的采样值I_d第一次超出阈值区间作为数据窗起始点。

8.如权利要求7所述的基于欧氏距离的电路识别方法，其特征在于，所述的步骤S2包含：

S2.1，第二比较器根据差动电流的采样值I_d第一次穿出阈值区间作为数据窗终点；

S2.2，计数器统计数据窗起始点与数据窗终点的采样点；

S2.3，虚拟正弦曲线生成模块根据采样的差动电流生成正弦曲线；

S2.4，欧氏距离计算模块计算差动电流与虚拟正弦曲线之间的欧氏距离；

S2.5第三比较器将整定值d_set与三相电流中的每项差动电流欧氏距离最大值d_m相比，若d_set小于d_m时，则为励磁涌流，反之则为故障电流。

9.如权利要求8所述的基于欧氏距离的电路识别方法，其特征在于，所述的步骤S3具体为：

当d_set小于d_m时，则差动保护器接收闭锁信号，执行闭锁差动保护动作，反之，则差动保护器接收允许信号，执行允许保护动作。