CN105655996B - 一种稳定控制用的元件故障跳闸判别方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种稳定控制用的元件故障跳闸判别方法及装置；所述方法包括：以电流突变量和功率突变量判别元件故障启动；以故障时电流、电压的显著特征来识别故障；根据元件继电保护装置的跳闸信号确认元件故障跳闸，区分故障类型，执行稳定控制策略。所述的元件故障跳闸判别方法灵敏度高，可靠性强，并具备良好的选择性。

Description

一种稳定控制用的元件故障跳闸判别方法及装置
技术领域
本发明涉及供电或配电的电路装置或系统，具体涉及一种稳定控制用的元件故障跳闸判别方法及装置。
背景技术
安全稳定控制自动装置（以下简称“稳定控制装置”）是维持电力系统安全稳定和可靠运行必不可少的第2道防线和第3道防线，在国内的电力系统中广泛采用。元件故障跳闸是系统最常见的故障类型，其判据也是电网稳定控制装置中使用最为普遍的故障判据，判据的可靠性对于安全稳定控制系统的正确运行至关重要。稳定控制装置要求对系统是否出现过元件故障跳闸进行判断，并依据元件故障跳闸后对系统可能的影响采取控制措施。
目前稳定控制装置所使用的故障判据主要是依据继电保护装置发出的跳闸信号并结合元件的电气量特征进行故障跳闸判别，电气量特征主要是基于故障时电流升高、电压降低的基本特征。所存在的主要问题为：
（1）对于部分重负荷线路或三相不平衡线路，稳定控制装置容易误判元件故障跳闸；
（2）对于高阻接地故障，稳定控制装置无法判别元件故障跳闸。
为了提高故障判据准确度，也有部分判据采用了阻抗判据，但阻抗判据需要进行阻抗定值整定，受系统结构、负荷电流等的影响，阻抗定值整定计算复杂，用户接受度低。
发明内容
为解决现有存在的技术问题，本发明实施例提供一种稳定控制用的元件故障跳闸判别方法及装置，能够准确、可靠的判别各种元件故障，且不依赖于定值，无需定值整定。
为达到上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种稳定控制用的元件故障跳闸判别方法：以电流突变量和功率突变量判别元件故障启动；以故障时电流、电压的显著特征来识别故障；根据元件继电保护装置的跳闸信号确认元件故障跳闸，区分故障类型，执行稳定控制策略。
首先，根据电流突变量和功率突变量来判别元件故障是否启动；若判为元件故障启动，则根据故障时电流、电压的显著特征来识别故障，具体为：根据电压相量在电流相量上的投影来区分相间故障和三相故障，判据不依赖于定值，无需定值整定；根据零序电流和三相电流不平衡度来识别接地故障；零序电流设置的浮动门槛与元件的负荷电流大小自动适应，无需人为整定；根据元件的负序电流和零序电流之和与正序电流的比值来反映元件的三相电流不平衡度，当上述比值大于固定门槛值，且零序电流大于浮动门槛值时，判断元件发生了接地故障。
若已识别为元件故障，且收到了元件继电保护装置跳闸信号输入，则确认发生了元件故障跳闸；之后根据元件继电保护装置跳闸信号输入的相序和时序，结合元件重合闸整定延时，区分元件的瞬时故障、永久故障和转换性故障等故障类型，并依据判别结果执行稳定控制策略。
本发明还提出了一种应用上述方法的稳定控制装置：装置包括：启动模块、故障识别模块、跳闸确认模块和区分故障类型模块；各模块条件顺序执行，前一个模块功能满足后开放下一个模块功能判别，任意一个模块不满足则判别返回。其中，
所述启动模块，用于判别元件故障启动，包含电流突变量和功率突变量；
所述故障识别模块，用于识别元件故障，以故障时电流、电压的显著特征来区分元件故障和正常运行状态；具体方法为：根据电压相量在电流相量上的投影来区分相间故障和三相故障，判据不依赖于定值，无需定值整定；根据零序电流和三相电流不平衡度来识别接地故障；零序电流设置的浮动门槛与元件的负荷电流大小自动适应，无需人为整定；根据元件的负序电流和零序电流之和与正序电流的比值来反映元件的三相电流不平衡度，当上述比值大于固定门槛值，且零序电流大于浮动门槛值时，判断元件发生了接地故障。
跳闸确认模块，用于确认元件故障跳闸：若之前以识别为故障，则根据输入的元件继电保护装置的跳闸信号确认元件故障跳闸；
区分故障类型模块，用于区分元件的故障跳闸类型，具体为：若已确认为元件故障跳闸，则根据元件继电保护装置跳闸信号输入的相序和时序，区分元件的瞬时故障、永久故障和转换性故障等故障类型，并依据判别结果执行稳定控制策略。
本发明提供的一种稳定控制用的元件故障跳闸判别方法及装置，通过元件电压相量在电流相量上的投影、零序电流和三相电流不平衡度等电气量的显著特征识别故障，并结合元件保护跳闸接点实现跳闸确认和选相，能够可靠、快速识别元件故障，特别是准确区分故障跳闸和过负荷，快速识别高阻接地故障，且无需定值整定，满足了稳定控制对故障判据简单、可靠、快速的要求。
附图说明
图1为本发明故障判别方法的流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
发明实施例
本发明实施例提供了一种稳定控制用的故障判别方法。图1为本发明实施例故障判别方法的流程示意图。元件的故障跳闸判别由启动模块、故障识别模块和跳闸确认选相模块构成。各模块条件顺序执行，上一个模块功能满足开放下一个模块功能判别，任意一个模块不满足则结束返回。
本发明实施例用元件的突变量来进入启动流程，进行故障判别。元件突变量包括电流突变量和功率突变量，以当前电流和功率的有效值与一定周波前的电流和功率有效值比较，当电流变化量或功率变化量的绝对值大于设置的启动门槛值时，启动模块功能满足，进入故障识别模块。
故障识别模块采用如下方法识别相间故障：检测到任一相间电压相量（Uab,Ubc,Uca）在相间电流相量上的投影小于门槛值，判别为发生了相间故障。，门槛值的设置考虑一定的可靠系数内部固化即可，不依赖于人为的整定。
故障识别模块采用如下方法识别接地故障：接地故障由元件的零序电流和元件的三相电流不平衡度共同识别，区分接地故障和其它运行状态，如过负荷、三相电流不平衡等。检测方法如下：元件的三相电流为Ia，Ib，Ic，通过计算可得到元件的零序电流、正序电流、负序电流和负荷电流分别为I0，I1，I2和Ifh。零序电流浮动门槛Ie是与负荷电流大小自动适应的函数Ie=f(Ifh)；三相电流不平衡度用负序电流和零序电流之和与正序电流的比值m=(I0+I2)/I1来反映，并固化固定门槛m0。当元件电流同时满足I0>Ie，m>m0时，判断为发生了接地短路故障。该方法能够有效地区分不平衡电流和接地故障，能够灵敏地识别高阻接地故障，且均不依赖于定值，无需定值整定。
用以上所述方法识别出相间故障和接地故障发生后，等待接收元件继电保护装置发出的跳闸信号，以确认是否是本元件故障跳闸。当已经识别出发生了故障同时收到A、B、C三相至少一相保护跳闸信号，则判断为本元件故障跳闸。
通过分相跳闸信号输入的相序和时序，区分故障类型识别，举例如下：
（1）仅收到A、B、C相其中一相保护跳闸信号，确认为对应相单相瞬时故障；
（2）同时收到A、B、C相中两相以上保护跳闸信号，确认为永久故障；
（3）已确认为单相瞬时故障，之后又收到2相以上保护跳闸信号，确认为转换性故障。
根据以上故障类型的判别结果，查询稳定控制策略表，执行相应的稳定控制措施。
本发明实施例的技术方案实现了稳定控制装置对各种故障跳闸的识别和判定，不依赖于定值，能够可靠的躲过过负荷、不平衡电流、高阻接地等对判据的影响，满足继电保护装置可靠性、快速性、灵敏性和选择性的要求。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种稳定控制用的元件故障跳闸判别方法，其特征在于：所述方法包括：以电流突变量和功率突变量判别元件故障启动；以故障时电流、电压的显著特征来识别故障；根据元件继电保护装置的跳闸信号确认元件故障跳闸，区分故障类型，执行稳定控制策略。
2.根据权利要求1所述的一种稳定控制用的元件故障跳闸判别方法，其特征在于：还包括，根据电压相量在电流相量上的投影来识别相间故障和三相故障，判据不依赖于定值，无需定值整定。
3.根据权利要求1所述的一种稳定控制用的元件故障跳闸判别方法，其特征在于：根据零序电流和三相电流不平衡度来共同识别接地故障，零序电流设置浮动门槛，三相电流的不平衡度设置固定门槛，均不依赖于定值，无需定值整定。
4.根据权利要求1所述的一种稳定控制用的元件故障跳闸判别方法，其特征在于：若已识别为元件故障，且收到了元件继电保护装置跳闸信号输入，则确认发生了元件故障跳闸，所述元件故障包括瞬时故障、永久故障和转换性故障。
5.根据权利要求1所述的一种稳定控制用的元件故障跳闸判别方法，其特征在于：若已确认为元件故障跳闸，则根据元件继电保护装置跳闸信号输入的相序和时序，区分元件的故障类型，并依据判别结果执行稳定控制策略。
6.根据权利要求3所述的一种稳定控制用的元件故障跳闸判别方法，其特征在于：零序电流设置的浮动门槛与元件的负荷电流大小相适应。
7.根据权利要求3所述的一种稳定控制用的元件故障跳闸判别方法，其特征在于：三相电流不平衡度由元件的负序电流和零序电流之和与正序电流的比值来反映。
8.一种稳定控制装置，其特征在于：所述装置包括启动模块、故障识别模块、跳闸确认模块和区分故障类型模块；
上述各模块按条件顺序执行，前一个模块功能满足后开放下一个模块功能判别，任意一个模块不满足则判别返回；
其中，所述启动模块，用于判别元件故障启动，包含电流突变量和功率突变量；
所述故障识别模块，用于识别元件故障，以故障时电流、电压的显著特征来区分元件故障和正常运行状态；
所述跳闸确认模块，用于确认元件故障跳闸，若之前已识别为故障，则根据输入的元件继电保护装置的跳闸信号确认元件故障跳闸；
所述的区分故障类型模块，用于区分元件的故障跳闸类型，并根据判别结果执行稳定控制策略。
9.根据权利要求8所述的稳定控制装置，其特征在于：根据电压相量在电流相量上的投影来识别相间故障和三相故障，判据不依赖于定值，无需定值整定。
10.根据权利要求8所述的稳定控制装置，其特征在于：根据零序电流和三相电流不平衡度来共同识别接地故障；零序电流设置浮动门槛，三相电流的不平衡度设置固定门槛，均不依赖于定值，无需定值整定。
11.根据权利要求8所述的稳定控制装置，其特征在于：若已识别为元件故障，且收到了元件继电保护装置跳闸信号输入，则确认发生了元件故障跳闸。
12.根据权利要求8所述的稳定控制装置，其特征在于：若已确认为元件故障跳闸，则根据元件继电保护装置跳闸信号输入的相序和时序，区分元件的故障类型，包括瞬时故障、永久故障和转换性故障，并依据判别结果执行稳定控制策略。
13.根据权利要求10所述的稳定控制装置，其特征在于：零序电流设置的浮动门槛与元件的负荷电流大小自动适应。
14.根据权利要求10所述的稳定控制装置，其特征在于：三相电流不平衡度由元件的负序电流和零序电流之和与正序电流的比值来反映。
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