CN109116165A - 一种特征参数计算方法及装置 - Google Patents

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CN109116165A CN201810821863.3A CN201810821863A CN109116165A CN 109116165 A CN109116165 A CN 109116165A CN 201810821863 A CN201810821863 A CN 201810821863A CN 109116165 A CN109116165 A CN 109116165A
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Abstract

本申请提供一种特征参数计算方法及装置，用于解决现有技术中电力系统短路电流直流分量特征参数计算有很大偏差的问题。所述特征参数计算方法包括：根据在时间轴上随时间变化的短路电流波形数据，定义第一离散函数；根据所述第一离散函数积分定义或者差分定义第二离散函数，所述第二离散函数在时间域区间内取值；把第一时刻的值和第二时刻的值代入所述第二离散函数，获得特征参数，所述特征参数包括时间常数以及直流分量初始值，所述第一时刻为所述时间域区间内的时刻，所述第二时刻为所述时间域区间内的不同于所述第一时刻的时刻。

Description

一种特征参数计算方法及装置
技术领域
本申请涉及电力系统短路故障的技术领域，涉及一种特征参数计算方法及装置。
背景技术
随着电力系统的快速发展，系统的短路容量超标问题越来越突出，系统中串入高压电抗成为降低短路电流有效值的重要措施。然而，串入高压电抗引发了系统直流时间常数增大，导致高压交流断路器开断非对称短路故障电流时超出其额定的开断能力范围。目前为止，电力系统短路计算主要关注的是短路电流周期分量，对直流分量及其衰减规律往往不太重视。直流分量超标严重影响着高压断路器的短路开断能力，因此直流时间常数的计算与评估对电网的优化设计和安全运行尤为重要。
目前行业内计算短路电流直流分量的计算方法有递推富氏法、改进全波傅氏法、滤波算子法、小波分析法等方法。递推富氏法通过应用不同数据窗的递推富氏算法来消除衰减非周期分量，通过运算前后数据相减可以得出衰减的直流分量。改进全波傅氏法通过对全波傅氏算法中直流分量引起的误差进行分析与补偿，进一步得到衰减直流分量。滤波算子法通过引入一组滤波算子来消除基波和谐波分量从而计算出衰减的直流分量。小波分析法是通过小波变换来分离短路电流中直流分量和周期分量。上述的几种算法均存在着电力系统短路电流直流分量特征参数计算有很大偏差的问题。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种特征参数计算方法及装置，用于解决现有技术中电力系统短路电流直流分量特征参数计算有很大偏差的问题。
为实现上述目的，本申请实施例提供如下技术方案：
本申请提供的一种特征参数计算方法，包括：根据在时间轴上随时间变化的短路电流波形数据，定义第一离散函数；根据所述第一离散函数积分定义或者差分定义第二离散函数，所述第二离散函数在时间域区间内取值；把第一时刻的值和第二时刻的值代入所述第二离散函数，获得特征参数，所述特征参数包括时间常数以及直流分量初始值，所述第一时刻为所述时间域区间内的时刻，所述第二时刻为所述时间域区间内的不同于所述第一时刻的时刻。
可选地，在本申请实施例中，所述把第一时刻的值和第二时刻的值代入所述第二离散函数，获得特征参数，包括：用在所述第一时刻的值代入所述第二离散函数，获得第一方程式；用在所述第二时刻的值代入所述第二离散函数，获得第二方程式；根据所述第一方程式和所述第二方程式联立求解，获得特征参数。
可选地，在本申请实施例中，根据所述第一离散函数积分定义或者差分定义第二离散函数，所述第二离散函数在时间域区间内取值，包括：对所述第一离散函数进行积分运算，获得第二离散函数，所述第二离散函数在时间域区间内取值。
可选地，在本申请实施例中，对所述第一离散函数进行积分运算，获得第二离散函数，包括：对进行积分运算，获得其中，是第一离散函数；是第二离散函数；τ是时间常数；I0是直流分量初始值；t是时间变量；T是时间域区间的长度。
可选地，在本申请实施例中，根据所述第一离散函数积分定义或者差分定义第二离散函数，所述第二离散函数在时间域区间内取值，包括：对所述第一离散函数进行差分运算，获得第二离散函数，所述第二离散函数在时间域区间内取值。
可选地，在本申请实施例中，对所述第一离散函数进行差分运算，获得第二离散函数，包括：对进行积分运算，获得其中，是第一离散函数；是第二离散函数；I0是直流分量初始值，t是时间变量，T是时间域区间的长度。
本申请还提供了一种特征参数计算方法，包括：根据在时间轴上随时间变化的短路电流波形数据，定义第一离散函数；对所述第一离散函数进行积分运算，获得第三离散函数，所述第三离散函数在时间域区间内取值；对所述第一离散函数进行差分运算，获得第四离散函数，所述第四离散函数在时间域区间内取值；根据第一时刻、所述第三离散函数和所述第四离散函数，获得特征参数，所述特征参数包括时间常数以及直流分量初始值，所述第一时刻为所述时间域区间内的时刻。
可选地，在本申请实施例中，所述根据所述时间域区间内的第一时刻、所述第三离散函数和所述第四离散函数，获得特征参数，所述特征参数包括时间常数以及直流分量初始值，包括：用在所述第一时刻的值代入所述第三离散函数，获得第三方程式；用在所述第一时刻的值代入所述第四离散函数，获得第四方程式；根据所述第三方程式和所述第四方程式联立求解，获得特征参数。
本申请还提供了一种特征参数计算装置，包括：第一离散函数获得模块，用于根据在时间轴上随时间变化的短路电流波形数据，定义第一离散函数；第二离散函数获得模块，用于根据所述第一离散函数积分定义或者差分定义第二离散函数，所述第二离散函数在时间域区间内取值；第一特征参数获得模块，用于把第一时刻的值和第二时刻的值代入所述第二离散函数，获得特征参数，所述特征参数包括时间常数以及直流分量初始值，所述第一时刻为所述时间域区间内的时刻，所述第二时刻为所述时间域区间内的不同于所述第一时刻的时刻。
本申请还提供了一种特征参数计算装置，包括：第一离散函数获得模块，用于根据在时间轴上随时间变化的短路电流波形数据，定义第一离散函数；第三离散函数获得模块，用于根据所述第一离散函数用积分法获得第三离散函数，所述第三离散函数在时间域区间内取值；第四离散函数获得模块，用于根据所述第一离散函数用差分法获得第四离散函数，所述第四离散函数在时间域区间内取值；第二特征参数获得模块，用于根据第一时刻、所述第三离散函数和所述第四离散函数，获得特征参数，所述特征参数包括时间常数以及直流分量初始值，所述第一时刻为所述时间域区间内的时刻。
本申请提供的一种特征参数计算方法及装置，通过由短路电流在整周期时间点积分时直流分量的积分数值等于全电流的积分数值的特征构造了基于积分法的直流分量特征参数计算方法。通过以上方法来计算特征参数随时间变化时电力系统的特征参数，所述特征参数包括直流时间常数和直流分量初始值。从而有效地解决了现有技术中电力系统短路电流直流分量特征参数计算有很大偏差的问题。
为使本申请的上述目的和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本申请提供的特征参数计算方法流程示意图；
图2示出了本申请提供的特征参数计算方法步骤S300的流程示意图；
图3示出了本申请提供的另一种特征参数计算方法的流程示意图；
图4示出了本申请提供的另一种特征参数计算方法步骤S700的流程示意图；
图5示出了本申请提供的特征参数计算装置的结构示意图；
图6示出了本申请提供的另一种特征参数计算装置的结构示意图。
图标：101-特征参数计算装置；102-另一种特征参数计算装置；100-第一离散函数获得模块；200-第二离散函数获得模块；300-第一特征参数获得模块；500-第三离散函数获得模块；600-第四离散函数获得模块；700-第二特征参数获得模块。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
随着电力系统的快速发展，系统的短路容量超标问题越来越突出，系统中串入高压电抗成为降低短路电流有效值的重要措施。然而，串入高压电抗引发了系统直流时间常数增大，导致高压交流断路器开断非对称短路故障电流时超出其额定的开断能力范围。目前为止，电力系统短路计算主要关注的是短路电流周期分量，对直流分量及其衰减规律往往不太重视。直流分量超标严重影响着高压断路器的短路开断能力，因此直流时间常数的计算与评估对电网的优化设计和安全运行尤为重要。
第一实施例
请参见图1，图1示出了本申请提供的特征参数计算方法流程示意图。如图所示，本申请提供的一种特征参数计算方法，包括：
步骤S100：根据在时间轴上随时间变化的短路电流波形数据，定义第一离散函数；
其中，需要说明地是，所述的第一离散函数，例如：定义短路电流波形数据为时间轴上随时间变化的离散函数，标记为i(t)。
步骤S200：根据所述第一离散函数积分定义或者差分定义第二离散函数，所述第二离散函数在时间域区间内取值；
其中，需要说明的是，所述的第二离散函数，例如：对i(t)在时间域区间[t，t+T]上的数值积分定义为离散函数，标记为g(t)。
步骤S300：把第一时刻的值和第二时刻的值代入所述第二离散函数，获得特征参数；
其中，需要说明地是，所述特征参数包括时间常数以及直流分量初始值，所述第一时刻为所述时间域区间内的时刻，所述第二时刻为所述时间域区间内的不同于所述第一时刻的时刻。
请参见图2，图2示出了本申请提供的特征参数计算方法步骤S300的流程示意图。可选地，在本申请实施例中，所述把第一时刻的值和第二时刻的值代入所述第二离散函数，获得特征参数，即步骤S300包括：
步骤S310：用在所述第一时刻的值代入所述第二离散函数，获得第一方程式；
其中，需要说明地是，所述第一时刻的值标记为t1，所述第一时刻带入所述第二离散函数，标记为g(t1)，获得第一方程式例如：
步骤S320：用在所述第二时刻的值代入所述第二离散函数，获得第二方程式；
其中，需要说明地是，所述第二时刻的值标记为t2，所述第二时刻带入所述第二离散函数，标记为g(t2)，获得第二方程式例如：
步骤S330：根据所述第一方程式和所述第二方程式联立求解，获得特征参数。
其中，需要说明地是，根据所述第一方程式和所述第二方程式联立求解，获得所述第一方程式和所述第二方程式联立的方程组，方程组的表现形式例如：
联立求解上述方程，获得特征参数，所述特征参数包括时间常数τ和直流分量初始值I0的表达形式例如：
可选地，在本申请实施例中，根据所述第一离散函数积分定义或者差分定义第二离散函数，所述第二离散函数在时间域区间内取值，包括：对所述第一离散函数进行积分运算，获得第二离散函数，所述第二离散函数在时间域区间内取值。
其中，需要说明地是，根据所述第一离散函数积分定义或者差分定义第二离散函数，所述第二离散函数在时间域区间内取值，包括：对所述第一离散函数进行积分运算，获得第二离散函数，所述第二离散函数在时间域区间内取值。
可选地，在本申请实施例中，对所述第一离散函数进行积分运算，获得第二离散函数，包括：
对进行积分运算，获得其中，是第一离散函数；是第二离散函数；
其中，需要说明地是，τ是时间常数；I0是直流分量初始值；t是时间变量；T是时间域区间的长度。
可选地，在本申请实施例中，根据所述第一离散函数积分定义或者差分定义第二离散函数，所述第二离散函数在时间域区间内取值，包括：对所述第一离散函数进行差分运算，获得第二离散函数，所述第二离散函数在时间域区间内取值。
其中，需要说明地是，根据所述第一离散函数积分定义或者差分定义第二离散函数，所述第二离散函数在时间域区间内取值，包括：对所述第一离散函数进行差分运算，获得第二离散函数，所述第二离散函数在时间域区间内取值。
可选地，在本申请实施例中，对所述第一离散函数进行差分运算，获得第二离散函数，包括：
对进行积分运算，获得其中，是第一离散函数；是第二离散函数；
其中，需要说明地是，I0是直流分量初始值，t是时间变量，T是时间域区间的长度。
为便于理解，下面介绍特征参数计算方法的两种实施方式如下：
特征参数计算方法的两种实施方式中的第一种实施方式，基于积分法的电力系统短路电流直流分量特征参数计算方法。特征参数计算方法的两种实施方式中的第一种实施方式包括以下步骤：
1)定义短路电流波形数据为时间轴上随时间变化的离散函数i(t)，对i(t)在时间域区间[t，t+T]上的数值积分定义为离散函数g(t)，即：
2)取g(t)在时间域t1、t2时刻的值g(t1)、g(t2)联立的方程组：
3)求解上式可以得到时间常数τ和直流分量初始值I0为：
特征参数计算方法的两种实施方式中的第二种实施方式，基于差分法的电力系统短路电流直流分量特征参数计算方法。特征参数计算方法的两种实施方式中的第二种实施方式包括以下步骤：
1)定义短路电流波形数据为时间轴上随时间变化的离散函数i(t)，对i(t)在时间域区间点t，t+T上的差分定义为离散函数h(t)。
2)取h(t)在时间域t1、t2时刻的值h(t1)、h(t2)联立的方程组：
3)求解上式可以得到时间常数τ和直流分量初始值I0为：
第二实施例
请参见图3，图3示出了本申请提供的另一种特征参数计算方法的流程示意图。本申请还提供了一种特征参数计算方法，包括：
步骤S400：根据在时间轴上随时间变化的短路电流波形数据，定义第一离散函数；
其中，需要说明地是，所述的第一离散函数，例如：定义短路电流波形数据为时间轴上随时间变化的离散函数，标记为i(t)，i(t)的表示形式例如：
步骤S500：对所述第一离散函数进行积分运算，获得第三离散函数，所述第三离散函数在时间域区间内取值；
其中，需要说明地是，对所述第一离散函数进行积分运算，获得第三离散函数，所述第三离散函数标记为g(t)的表达式例如：
步骤S600：对所述第一离散函数进行差分运算，获得第四离散函数，所述第四离散函数在时间域区间内取值；
其中，需要说明地是，对所述第一离散函数进行差分运算，获得第四离散函数，所述第四离散函数标记为h(t)的表达式例如：
步骤S700：根据第一时刻、所述第三离散函数和所述第四离散函数，获得特征参数；
其中，需要说明地是，根据第一时刻、所述第三离散函数和所述第四离散函数，获得特征参数；所述特征参数包括时间常数以及直流分量初始值，所述第一时刻为所述时间域区间内的时刻。
请参见图4，图4示出了本申请提供的另一种特征参数计算方法步骤S700的流程示意图。可选地，在本申请实施例中，所述根据所述时间域区间内的第一时刻、所述第三离散函数和所述第四离散函数，获得特征参数，所述特征参数包括时间常数以及直流分量初始值，即步骤S700包括：
步骤S710：用在所述第一时刻的值代入所述第三离散函数，获得第三方程式；
其中，需要说明地是，用在所述第一时刻的值代入所述第三离散函数，获得第三方程式例如：
步骤S720：用在所述第一时刻的值代入所述第四离散函数，获得第四方程式；
其中，需要说明地是，用在所述第一时刻的值代入所述第四离散函数，获得第四方程式例如：
步骤S730：根据所述第三方程式和所述第四方程式联立求解，获得特征参数。
其中，需要说明地是，根据所述第三方程式和所述第四方程式联立求解，获得特征参数，所述特征参数包括时间常数τ和直流分量初始值I0，取g(t)、h(t)在时间域t1时刻的值g(t1)、h(t1)，可以求解得到时间常数τ例如：
可以求解得到的直流分量初始值I0，例如
为便于理解，下面介绍另一种特征参数计算方法的另一种实施方式如下：
另一种特征参数计算方法的另一种实施方式，是基于积分法和差分法的组合法的电力系统短路电流直流分量特征参数计算方法。另一种特征参数计算方法的另一种实施方式包括以下步骤：
1)由第一实施例中积分运算得到的离散函数g(t)，由第一实施例中差分运算得到离散函数h(t)。
2)取g(t)、h(t)在时间域t1时刻的值g(t1)、h(t2)联立方程组：
3)求解上式可以得到时间常数τ和直流分量初始值I0为：
第三实施例
请参见图5，图5示出了本申请提供的特征参数计算装置的结构示意图。本申请还提供了一种特征参数计算装置101，包括：
第一离散函数获得模块100，用于根据在时间轴上随时间变化的短路电流波形数据，定义第一离散函数；
第二离散函数获得模块200，用于根据所述第一离散函数积分定义或者差分定义第二离散函数，所述第二离散函数在时间域区间内取值；
第一特征参数获得模块300，用于把第一时刻的值和第二时刻的值代入所述第二离散函数，获得特征参数，所述特征参数包括时间常数以及直流分量初始值，所述第一时刻为所述时间域区间内的时刻，所述第二时刻为所述时间域区间内的不同于所述第一时刻的时刻。
第四实施例
请参见图6，图6示出了本申请提供的另一种特征参数计算装置的结构示意图。本申请还提供了另一种特征参数计算装置102，包括：
第一离散函数获得模块100，用于根据在时间轴上随时间变化的短路电流波形数据，定义第一离散函数；
第三离散函数获得模块500，用于根据所述第一离散函数用积分法获得第三离散函数，所述第三离散函数在时间域区间内取值；
第四离散函数获得模块600，用于根据所述第一离散函数用差分法获得第四离散函数，所述第四离散函数在时间域区间内取值；
第二特征参数获得模块700，用于根据第一时刻、所述第三离散函数和所述第四离散函数，获得特征参数，所述特征参数包括时间常数以及直流分量初始值，所述第一时刻为所述时间域区间内的时刻。
本申请提供的一种特征参数计算方法及装置，通过由短路电流在整周期时间点积分时直流分量的积分数值等于全电流的积分数值的特征构造了基于积分法的直流分量特征参数计算方法。通过以上方法来计算特征参数随时间变化时电力系统的特征参数，所述特征参数包括直流时间常数和直流分量初始值。从而有效地解决了现有技术中电力系统短路电流直流分量特征参数计算有很大偏差的问题。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种特征参数计算方法，其特征在于，包括：
根据在时间轴上随时间变化的短路电流波形数据，定义第一离散函数；
根据所述第一离散函数积分定义或者差分定义第二离散函数，所述第二离散函数在时间域区间内取值；
把第一时刻的值和第二时刻的值代入所述第二离散函数，获得特征参数，所述特征参数包括时间常数以及直流分量初始值，所述第一时刻为所述时间域区间内的时刻，所述第二时刻为所述时间域区间内的不同于所述第一时刻的时刻。
2.如权利要求1所述的特征参数计算方法，其特征在于，所述把第一时刻的值和第二时刻的值代入所述第二离散函数，获得特征参数，包括：
用在所述第一时刻的值代入所述第二离散函数，获得第一方程式；
用在所述第二时刻的值代入所述第二离散函数，获得第二方程式；
根据所述第一方程式和所述第二方程式联立求解，获得特征参数。
3.如权利要求1所述的特征参数计算方法，其特征在于，根据所述第一离散函数积分定义或者差分定义第二离散函数，所述第二离散函数在时间域区间内取值，包括：
对所述第一离散函数进行积分运算，获得第二离散函数，所述第二离散函数在时间域区间内取值。
4.如权利要求3所述的特征参数计算方法，其特征在于，对所述第一离散函数进行积分运算，获得第二离散函数，包括：
对进行积分运算，获得其中，是第一离散函数；是第二离散函数；τ是时间常数；I0是直流分量初始值；t是时间变量；T是时间域区间的长度。
5.如权利要求1所述的特征参数计算方法，其特征在于，根据所述第一离散函数积分定义或者差分定义第二离散函数，所述第二离散函数在时间域区间内取值，包括：
对所述第一离散函数进行差分运算，获得第二离散函数，所述第二离散函数在时间域区间内取值。
6.如权利要求5所述的特征参数计算方法，其特征在于，对所述第一离散函数进行差分运算，获得第二离散函数，包括：
对进行积分运算，获得其中，是第一离散函数；是第二离散函数；I0是直流分量初始值，t是时间变量，T是时间域区间的长度。
7.一种特征参数计算方法，其特征在于，包括：
根据在时间轴上随时间变化的短路电流波形数据，定义第一离散函数；
对所述第一离散函数进行积分运算，获得第三离散函数，所述第三离散函数在时间域区间内取值；
对所述第一离散函数进行差分运算，获得第四离散函数，所述第四离散函数在时间域区间内取值；
根据第一时刻、所述第三离散函数和所述第四离散函数，获得特征参数，所述特征参数包括时间常数以及直流分量初始值，所述第一时刻为所述时间域区间内的时刻。
8.如权利要求7所述的特征参数计算方法，其特征在于，所述根据第一时刻、所述第三离散函数和所述第四离散函数，获得特征参数，包括：
用在所述第一时刻的值代入所述第三离散函数，获得第三方程式；
用在所述第一时刻的值代入所述第四离散函数，获得第四方程式；
根据所述第三方程式和所述第四方程式联立求解，获得特征参数。
9.一种特征参数计算装置，其特征在于，包括：
第一离散函数获得模块，用于根据在时间轴上随时间变化的短路电流波形数据，定义第一离散函数；
第二离散函数获得模块，用于根据所述第一离散函数积分定义或者差分定义第二离散函数，所述第二离散函数在时间域区间内取值；
第一特征参数获得模块，用于把第一时刻的值和第二时刻的值代入所述第二离散函数，获得特征参数，所述特征参数包括时间常数以及直流分量初始值，所述第一时刻为所述时间域区间内的时刻，所述第二时刻为所述时间域区间内的不同于所述第一时刻的时刻。
10.一种特征参数计算装置，其特征在于，包括：
第一离散函数获得模块，用于根据在时间轴上随时间变化的短路电流波形数据，定义第一离散函数；
第三离散函数获得模块，用于根据所述第一离散函数用积分法获得第三离散函数，所述第三离散函数在时间域区间内取值；
第四离散函数获得模块，用于根据所述第一离散函数用差分法获得第四离散函数，所述第四离散函数在时间域区间内取值；
第二特征参数获得模块，用于根据第一时刻、所述第三离散函数和所述第四离散函数，获得特征参数，所述特征参数包括时间常数以及直流分量初始值，所述第一时刻为所述时间域区间内的时刻。
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