CN107069664B - 一种防止电流采样异常数据对电流保护影响的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防止电流采样异常数据对电流保护影响的方法，基于正常正弦波形采样点是连续的，一个周波的采样数据相当于一个半径为电流有效值的圆上的按采样频率的连续分布的点，根据圆的相同夹角的弦长固定不变的特征，计算两个采样点之间的弦长的平方。当采样点正常时，计算出来的弦长固定不变；当有采样点数据发生变化时，则计算出来的弦长发生改变并对其进行连续的分析。如果是故障电流导致计算出来的弦长发生改变，则弦长不会回复到正常值，如果是采样点异常导致的，则计算出来的弦长还是能够恢复到正常值。根据判定的结果以决定是否开放相应的电流保护。本发明方法简单，能够有效的防止电流采样点数据异常导致电流保护的误动。

Description

一种防止电流采样异常数据对电流保护影响的方法

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护技术领域，具体涉及一种电流采样数据异常时防止电流保护误动的方法。

背景技术

随着传统变电站电压运行等级的提高、电磁环境的等级也相应提高，继电保护装置的电子元器件受到干扰的几率增加，可能造成个别正常的采样数据失真。电子式互感器、合并单元普遍应用在智能变电站中，而这些设备的稳定性、可靠性会对数字化继电保护造成直接影响。正常运行情况下，这些电子设备由于自身元器件的原因或变电站内其他干扰，也会造成个别正常采样点的数据传变失真。失真的数据相对正常值有时都特别大，有时特别小，特别大的点对电流保护的过流保护有影响，可能造成过流保护误动，特别小的点对电流保护的欠流保护有影响，也可能造成欠流保护的误动。

对于失真数据的处理，现阶段主要有两种技术：第一种主要采用电流突变量来判断，当有电流突变且连续几点满足条件时，开放电流保护。如专利：CN201110438479.3公开的一种基于区域电网的采样数据异常检测及过电流保护方法，该方法首先通过对待测电流互感器的采样值是否异常进行判别，若该采样值异常，则分别对与该电流互感器在一次系统中有直接电气联系的相关电流互感器的采样值进行异常判别，如果它们都没有出现异常，则对它们实时采样值进行逐点累加求和，并根据该求和结果以决定是否开放利用此电流互感器采样数据相关的保护模块是否投入运行。但此种技术主要用针对采样点突然变大的情况中，且电流变化的门槛值往往有一个固定的门槛，电流变化不大于固定门槛时，不能及时开放相应的电流保护。

第二种则主要采用双AD技术，当一路AD异常时自动切换到另外一路正常的AD，当两路AD都异常时，闭锁电流保护。如专利：CN201210133224.0公开的基于冗余CT绕组的采样数据异常检测方法及继电保护方法，此方法采用互感器两个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。采用此方法增加了硬件成本，主要用在高电压等级的保护中，但是低电压等级的保护往往采用单AD，此方法就不适用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种防止电流采样异常数据对电流保护影响的方法，解决现有继电保护的电流采样点数据异常导致时对电流保护的影响，防止电网中无故障时电流保护的误动。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种防止电流采样异常数据对电流保护影响的方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤S1，在一个周波内，计算当前采样点与间隔采样点之间的弦长数值，并计算出半波电流的有效值和全波电流的有效值。

步骤S2，电流保护中过流保护的开放与动作

1)将当前采样点的弦长数值与对应过流保护定值的转换值做比较，当连续S点的弦长数值大于此转换值，则开放过流保护；

2)将半波电流有效值与过流电流定值做比较，当连续M毫秒满足半波电流有效值大于过流保护定值，则开放过流保护；

3)当(1)或者(2)有一个满足时，开放过流保护，过流保护开放后，将全波电流有效值与过流保护定值做比较，当连续过流保护延时时间内全波电流有效值都大于过流保护定值时，过流保护动作；

步骤S3，电流保护中欠流保护的开放与动作

1)将当前采样点的弦长数值与对应欠流保护定值的转换值做比较，当连续S点的弦长数值小于此转换值，则开放欠流保护；

2)将半波电流有效值与欠流保护定值做比较，当连续M毫秒满足半波电流有效值小于欠流保护定值，则开放欠流保护；

3)当(1)或者(2)有一个满足时，开放欠流保护，欠流保护开放后，将全波电流有效值与欠流保护定值做比较，当连续欠流保护延时时间内全波电流有效值都小于欠流保护定值时，欠流保护动作。

进一步的，步骤S1中，计算采样点的弦长数据的公式为：

F＝f[k]*f[k]+f[k-n]*f[k-n]-2f[k]*f[k-n]*cos(n/N*360°)

其中，k是当前的采样点的计数，f[k]是当前的采样点的幅值，n为两个采样点的相差点数，N为一个周波的采样点数。

进一步的，根据电流保护定值计算出相应的保护定值转换值：

F_set＝2*f_set*f_set*(1-cos(n/N*360°))，f_set为电流保护定值，F_set是两点采样点值对应的电流保护定值的转换值，f_set1为设定的过流保护定值，f_set2为设定的欠流保护定值，当f_set取f_set1时为过流保护定值对应的转换值，当f_set取f_set2时为欠流保护定值对应的转换值。

进一步的，n的取值为N/4。

进一步的，S的取值由异常点影响的异常点数乘以灵敏度确定。

进一步的，M的取值由异常点影响的半波积分影响时间乘以灵敏度确定。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明方法能针对变电站中电流采样部分(传统变电站交流采样或智能变电站的数字化采样)由于工作环境恶劣、元器件老化等多方面原因造成的异常数据，将变电站中的电流保护装置采用上述处理方法后，能可靠规避异常数据对电流保护的影响，从而来提高变电站中电流保护装置的可靠性。

附图说明

图1是本发明方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明的一种防止电流采样异常数据对电流保护影响的方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤S1，在一个周波内，计算当前采样点与间隔采样点之间弦长平方值，并将此值简称为“当前采样点的弦长数值”，并计算出半波电流的有效值和全波电流的有效值。

正常正弦波形采样点是连续的，一个周波的采样数据相当于一个半径为电流有效值的圆上的按采样频率连续分布的点，根据圆的相同夹角的弦长固定不变的特征，计算两个采样点之间的弦长的平方。当采样点正常时，计算出来的弦长固定不变；当有采样点数据发生变化时，则计算出来的弦长发生改变。如果是故障电流导致计算出来的弦长发生改变，则弦长不会恢复到正常值，如果是采样点异常导致的，则计算出来的弦长还是能够恢复到正常值。根据判定的结果以决定是否开放相应的电流保护。

计算采样点的弦长数据的公式为：

F＝f[k]*f[k]+f[k-n]*f[k-n]-2f[k]*f[k-n]*cos(n/N*360°) (1)

其中，k是当前的采样点的计数，f[k]是当前的采样点的幅值，n为两个采样点的相差点数，N为一个周波的采样点数。

根据正弦函数的连续性，以及电流异常点最多影响异常点及相邻左右的两个采样点，故n相差越大，算出来的值影响就越小，为方便计算，本实施例中令cos(n/N*360°)＝0，即取n/N*360＝90°，此时n＝N/4；也就是说，本实施例中两个采样点之间间隔90°。上面的公式(1)可简化为：

F＝f[k]*f[k]+f[k-N/4]*f[k-N/4] (2)

依据以上理论，根据电流保护定值计算出相应的保护定值：

F_set＝2*f_set*f_set*(1-cos(n/N*360°))，f_set为电流保护定值，F_set是两点采样点值对应的电流保护定值的转换值，已知f_set1为现有技术中设定的过流保护定值，f_set2为现有技术中设定的欠流保护定值，当f_set取f_set1时为过流保护定值对应的转换值，当f_set取f_set2时为欠流保护定值对应的转换值。由于1)中n取了N/4，相应的保护定值公式可以简化为：

F_set＝2f_set*f_set； f_set为电流保护定值

并利用半周波采样点数据和半波积分算法计算相应的半波电流的有效值FS。其半波积分的计算公式为N为正周波的采样点数，f(k)为采样点的值。

利用全周波的采样点和全波的积分算法计算全波电流的有效值FF。

步骤S2，电流保护中过流保护的开放与动作。

(A)采样点数据满足的开放

当前采样点利用公式(2)中计算出来的数据大于相应过流保护定值(即F>F_set，此F_set计算公式中的f_set取f_set1)时，当前采样点的数据满足过流保护开放条件。当连续几点都满足过流保护开放条件，则真正开放过流保护。由于要连续判断几点，此时取多少点也是关键。由于异常点往往影响1～3点采样异常，且也要一定灵敏度，这里的灵敏度取2，故最多异常点3与灵敏度2相乘得6，故连续判断的点数为6点。

结合上面的分析，当连续有6个采样点满足F>F_set时，过流保护的采样点过流保护开放。

(B)半波积分数据满足的开放

当前采样点的半波积分的有效值大于相应过流保护定值(即FS>f_set1)，当前半波积分有效值满足开放过流保护条件。当连续M毫秒满足过流开放条件，则真正开放过流。由于要连续判断M毫秒，此时取M也是关键。由于一个异常点影响半波积分10ms数据值，且也要一定灵敏度，这里的灵敏度取3，故半波积分影响时间10ms与灵敏度3相乘得30，故半波积分的判断时间为30ms。

结合上面的分析，当半波积分值连续30ms满足FS>f_set1时，过流保护的半波积分过流保护开放。

综合(A)和(B)，当上面两个条件只要有一个满足时，开放过流保护。

(C)过流保护的动作

以上满足过流保护开放，全波积分算法计算的电流有效值满足大于过流保护定值(即FF>f_set1)且经一定延时后，过流保护动作。此过流保护延时时间通常为定值，可设范围为0～20s。

步骤S3，电流保护中欠流保护的开放

(A)采样点数据满足的开放

当前采样点利用公式(2)中计算出来的数据小于相应欠流保护定值(即F<F_set，此F_set计算公式中f_set取f_set2)时，当前采样点的数据满足欠流保护开放条件。当连续几点都满足欠流保护开放条件，则真正开放欠流保护。此处也和过流保护开放一样，当连续有6个采样点满足F<Fset时，欠流保护的采样点过流保护开放。

(B)半波积分数据满足的开放

当前采样点的半波积分有效值小于相应过流保护定值(即FS<f_set2)，当前半波积分满足开放欠流保护条件。当连续M毫秒满足欠流开放条件，则真正开放欠流。此处也和过流保护开放一样，当半波积分值连续30ms满足FS<f_set2时，欠流保护的半波积分过流保护开放。

综合(A)和(B)，当上面两个条件只要有一个满足时，开放欠流保护。

(C)欠流保护的动作

以上满足欠流保护开放，，全波积分算法计算的电流有效值小于欠流保护定值(即FF<f_set2)且经一定延时后，欠流保护动作。此欠流保护延时时间通常为定值，可设范围为0～20s。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种防止电流采样异常数据对电流保护影响的方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤S1，在一个周波内，计算当前采样点与间隔采样点之间的弦长数值，并计算出半波电流的有效值和全波电流的有效值；

步骤S2，电流保护中过流保护的开放与动作

1)将当前采样点的弦长数值与对应过流保护定值的转换值做比较，当连续S点的弦长数值大于此转换值，则开放过流保护；

2)将半波电流有效值与过流电流定值做比较，当连续M毫秒满足半波电流有效值大于过流保护定值，则开放过流保护；

3)当(1)或者(2)有一个满足时，开放过流保护，过流保护开放后，将全波电流有效值与过流保护定值做比较，当连续过流保护延时时间内全波电流有效值都大于过流保护定值时，过流保护动作；

步骤S3，电流保护中欠流保护的开放与动作

1)将当前采样点的弦长数值与对应欠流保护定值的转换值做比较，当连续S点的弦长数值小于此转换值，则开放欠流保护；

2)将半波电流有效值与欠流保护定值做比较，当连续M毫秒满足半波电流有效值小于欠流保护定值，则开放欠流保护；

3)当(1)或者(2)有一个满足时，开放欠流保护，欠流保护开放后，将全波电流有效值与欠流保护定值做比较，当连续欠流保护延时时间内全波电流有效值都小于欠流保护定值时，欠流保护动作。

2.根据权利要求1所述的一种防止电流采样异常数据对电流保护影响的方法，其特征是，步骤S1中，计算采样点的弦长数据的公式为：

F＝f[k]*f[k]+f[k-n]*f[k-n]-2f[k]*f[k-n]*cos(n/N*360°)

其中，k是当前的采样点的计数，f[k]是当前的采样点的幅值，n为两个采样点的相差点数，N为一个周波的采样点数。

3.根据权利要求2所述的一种防止电流采样异常数据对电流保护影响的方法，其特征是，根据电流保护定值计算出相应的保护定值转换值：

F_set＝2*f_set*f_set*(1-cos(n/N*360°))，f_set为电流保护定值，F_set是两点采样点值对应的电流保护定值的转换值，f_set1为设定的过流保护定值，f_set2为设定的欠流保护定值，当f_set取f_set1时为过流保护定值对应的转换值，当f_set取f_set2时为欠流保护定值对应的转换值。

4.根据权利要求2或3所述的一种防止电流采样异常数据对电流保护影响的方法，其特征是，n的取值为N/4。

5.根据权利要求1所述的一种防止电流采样异常数据对电流保护影响的方法，其特征是，S的取值由异常点影响的异常点数乘以灵敏度确定。

6.根据权利要求1所述的一种防止电流采样异常数据对电流保护影响的方法，其特征是，M的取值由异常点影响的半波积分影响时间乘以灵敏度确定。