CN108631258A - 基于傅氏算法的断路器失灵判别方法、控制方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电力系统故障判断技术领域，特别是基于傅氏算法的断路器失灵判别方法、控制方法及装置。该装置包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现获取断路器的跳令信息，当有跳令启动时，根据全周傅里叶算法计算得到相电流幅值，若相电流幅值大于设定失灵相电流幅值，则根据傅里叶级数计算得到直流幅值，当相电流幅值大于设定倍数的直流幅值，经过延时确认，判定为断路器失灵，控制断路器失灵保护动作，该方法能够准确识别拖尾电流，速动性、可靠性较高，解决了采用半周傅里叶算法作为故障判据缺乏合理性，易造成故障判断错误的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统故障判断技术领域，特别是基于傅氏算法的断路器失灵判别方法、控制方法及装置。
背景技术
随着电力系统规模的发展，用电量需求不断增加，交流电网大规模扩建，同时高压直流输电系统也在迅速发展，我国已形成了复杂的大规模交直流混连输电系统，并呈现出特有的强直弱交特征，故障发生时如果不能很快切除，将会影响系统稳定运行。目前高压交流系统均配置有双套的速动主保护能够在故障发生30ms动作出口，100ms切除故障。但由于历史原因依然存在主保护死区，且在运行中发生过多次的开关失灵，开关击穿也偶有发生，若考虑故障情况下开关拒动、CT死区故障等，故障将有失灵保护等后备保护切除，故障切除时间将由100ms延长至400ms以上，会造成直流持续换相失败或功率跌落，对送、受端电网都造成严重功率冲击，甚至造成稳定破坏。
有中国专利公布号为CN107134763A的专利文献公开了一种故障跳闸快速返回的判别方法，在有跳令的情况下，获取电流的半周差分傅里叶值，当电流半周差分傅里叶值大于设定值时，通过半周直流分量计算得到半周直流分量，若半周直流分量大于设定倍数的半周差分傅里叶值的模值，则判定故障跳闸返回。虽然该半周差分傅里叶算法能够对直流电流有较好的滤除，但对2次谐波和其他偶次谐波的误差会放大，上述方法中未考虑2次谐波和其他偶次谐波的误差会放大，因此上述将在故障中出现误判，从而加长失灵故障的判别时间；同时，其中理论上半周直流分量的计算公式，即利用半周窗的积分，并不能计算直流，半周窗的积分仅能将周期为10ms的谐波滤除，即滤除2次谐波和其他偶次谐波，对基波和其他奇次谐波无法滤除，不能成为直流算法，且于上述半周差分傅里叶值的计算出现矛盾，因此，上述半周傅里叶算法在应用到故障判断时不够准确、缺乏合理性，可能造成故障误判。
发明内容
本发明的目的是提供基于傅氏算法的断路器失灵判别方法、控制方法及装置，用以解决采用半周傅里叶算法作为故障判据缺乏合理性，易造成故障误判的问题。
为了能够有效地进行滤波处理，并准确识别拖尾电流，合理性、可靠性较高，解决了采用半周傅里叶算法作为故障判据缺乏合理性，易造成故障误判的问题。本发明提供一种基于傅氏算法的断路器失灵判别方法，包括以下步骤：
1)获取断路器的跳令信息，判断是否有跳令启动；
2)当有跳令启动时，根据全周傅里叶算法计算得到相电流幅值，判断所述相电流幅值是否大于设定失灵相电流幅值；
3)若大于，则根据傅里叶级数计算得到直流幅值，判断所述相电流幅值是否大于设定倍数的直流幅值；
4)若大于，则经过设定时间的延时确认后判定为断路器失灵。
作为本发明提供的一种基于傅氏算法的断路器失灵判别方法的改进，步骤3)中所述直流幅值的计算公式如下：
其中，N为周期采样点数；xk为采样点值。
作为本发明提供的一种基于傅氏算法的断路器失灵判别方法的进一步改进，所述设定倍数为0.8～1。
为了在断路器失灵的情况下控制相应的动作，防止电网损害，本发明还提供一种基于傅氏算法的断路器失灵控制方法，包括以下步骤：
1)获取断路器的跳令信息，判断是否有跳令启动；
2)当有跳令启动时，根据全周傅里叶算法计算得到相电流幅值，判断所述相电流幅值是否大于设定失灵相电流幅值；
3)若大于，则根据傅里叶级数计算得到直流幅值，判断所述相电流幅值是否大于设定倍数的直流幅值；
4)若大于，则经过设定时间的延时确认，控制断路器失灵保护动作。
作为本发明提供的一种基于傅氏算法的断路器失灵控制方法的改进，其特征在于，步骤3)中所述直流幅值的计算公式如下：
其中，N为周期采样点数；xk为采样点值。
作为本发明提供的一种基于傅氏算法的断路器失灵控制方法的进一步改进，所述设定倍数为0.8～1。
为了更好的实施上述控制方法，本发明还提供一种基于傅氏算法的断路器失灵控制装置，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：
1)获取断路器的跳令信息，判断是否有跳令启动；
2)当有跳令启动时，根据全周傅里叶算法计算得到相电流幅值，判断所述相电流幅值是否大于设定失灵相电流幅值；
3)若大于，则根据傅里叶级数计算得到直流幅值，判断所述相电流幅值是否大于设定倍数的直流幅值；
4)若大于，则经过设定时间的延时确认，控制断路器失灵保护动作。
作为本发明提供的一种基于傅氏算法的断路器失灵控制装置的改进，步骤3)中所述直流幅值的计算公式如下：
其中，N为周期采样点数；xk为采样点值。
作为本发明提供的一种基于傅氏算法的断路器失灵控制装置的进一步改进，所述设定倍数为0.8～1。
附图说明
图1是一种基于傅氏算法的断路器失灵控制方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
本发明提供一种基于傅氏算法的断路器失灵控制装置，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，该处理器执行程序时实现一种基于傅氏算法的断路器失灵控制方法，该控制方法以一种基于傅氏算法的断路器失灵判别方法为基础，如图1所示，该判别方法包括以下步骤：
1)获取断路器的跳令信息，判断是否有跳令启动。
当出现跳令启动时，表明电力系统出现故障，断路器即将跳开，因此，是否有跳令启动是对电力系统故障的基本判断，随后才能通过判据以采判断取相应的失灵保护动作。
2)当有跳令启动时，根据全周傅里叶算法计算得到相电流幅值，判断所述相电流幅值是否大于设定失灵相电流幅值。
利用全周傅里叶算法计算相电流的基波幅值，为相电流的全周傅氏计算的幅值，通过与Iset失灵相电流幅值定值进行比较，判定式如下：
以判断是否为断路器正常跳开后的拖尾现象。
3)若大于，则根据傅里叶级数计算得到直流幅值，判断所述相电流幅值是否大于设定倍数的直流幅值。
利用傅里叶级数求直流幅值的方法，计算直流幅值，当基波幅值大于直流幅值时，判定相电流为故障电流，即断路器失灵。
其中直流幅值的计算公式如下：
式中：N——周期采样点数；xk——采样点值。
其中判定式如下：
其中，为相电流全周傅氏算法算出的幅值，为相电流的直流幅值，k为比率制动系数。优选k值为0.8～1之间。
4)若大于，则经过设定时间的延时确认后判定为断路器失灵。
经过上述判定当断路器失灵时，还控制进行相应的保护动作，即控制断路器失灵保护动作。该延时确认为相电流幅值大于设定值且大于设定倍数的直流幅值的状态持续相应的延时时间。当相电流幅值大于设定倍数的直流幅值时，控制延时元件进行计时Tact，若计时超过设定时间即Tact>Tset，则控制断路器失灵保护动作。
其中当断路器的失灵保护有多个时，为了确认是否有其他保护动作，经过一定时间的等待再确定是否失灵保护动作，当断路器的失灵保护只有一个时，也可不经过延时确认，直接进行失灵保护动作。
利用拖尾电流中没有相电流分量但直流分量较大，在正常运行时主要是相电流分量，直流分量的幅值小于相电流分量幅值，当相电流幅值大于直流幅值时，判定相电流为故障电流，即断路器失灵，采取失灵保护动作，使得断路器返回不了跳开；当直流幅值大于相电流幅值时，判定相电流为拖尾电流，即断路器已跳开，闭锁失灵保护，可靠不误动。
即使在断路器跳开后发生了电流互感器拖尾的情况，本方法也能够使电流元件在20ms内复归，从而大幅缩短失灵保护的延时确认时间，在实际发生死区故障或者断路器失灵时快速动作切除故障。
本发明能够判定是否为断路器失灵，如果是断路器失灵故障，故障电流一直存在，一直满足直流比率制动关系，若为断路器失灵，则采取失灵保护动作。如果断路器没有失灵故障，正常跳开，如果不发生拖尾，不满足不采取措施；若发生拖尾则不满足同样不采取措施。
以上给出了本发明涉及的具体实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。在本发明给出的思路下，采用对本领域技术人员而言容易想到的方式对上述实施例中的技术手段进行变换、替换、修改，并且起到的作用与本发明中的相应技术手段基本相同、实现的发明目的也基本相同，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种基于傅氏算法的断路器失灵判别方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)获取断路器的跳令信息，判断是否有跳令启动；
2)当有跳令启动时，根据全周傅里叶算法计算得到相电流幅值，判断所述相电流幅值是否大于设定失灵相电流幅值；
3)若大于，则根据傅里叶级数计算得到直流幅值，判断所述相电流幅值是否大于设定倍数的直流幅值；
4)若大于，则经过设定时间的延时确认后判定为断路器失灵。
2.根据权利要求1所述的基于傅氏算法的断路器失灵判别方法，其特征在于，步骤3)中所述直流幅值的计算公式如下：
其中，N为周期采样点数；xk为采样点值。
3.根据权利要求1或2所述的基于傅氏算法的断路器失灵判别方法，其特征在于，所述设定倍数为0.8～1。
4.一种基于傅氏算法的断路器失灵控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)获取断路器的跳令信息，判断是否有跳令启动；
2)当有跳令启动时，根据全周傅里叶算法计算得到相电流幅值，判断所述相电流幅值是否大于设定失灵相电流幅值；
3)若大于，则根据傅里叶级数计算得到直流幅值，判断所述相电流幅值是否大于设定倍数的直流幅值；
4)若大于，则经过设定时间的延时确认，控制断路器失灵保护动作。
5.根据权利要求4所述的基于傅氏算法的断路器失灵控制方法，其特征在于，步骤3)中所述直流幅值的计算公式如下：
其中，N为周期采样点数；xk为采样点值。
6.根据权利要求4或5所述的基于傅氏算法的断路器失灵控制方法，其特征在于，所述设定倍数为0.8～1。
7.一种基于傅氏算法的断路器失灵控制装置，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：
1)获取断路器的跳令信息，判断是否有跳令启动；
2)当有跳令启动时，根据全周傅里叶算法计算得到相电流幅值，判断所述相电流幅值是否大于设定失灵相电流幅值；
3)若大于，则根据傅里叶级数计算得到直流幅值，判断所述相电流幅值是否大于设定倍数的直流幅值；
4)若大于，则经过设定时间的延时确认，控制断路器失灵保护动作。
8.根据权利要求7所述的基于傅氏算法的断路器失灵控制装置，其特征在于，步骤3)中所述直流幅值的计算公式如下：
其中，N为周期采样点数；xk为采样点值。
9.根据权利要求7或8所述的基于傅氏算法的断路器失灵控制装置，其特征在于，所述设定倍数为0.8～1。
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