CN109599836A - 突变量确定方法、装置、设备及介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种突变量确定方法、装置、设备及介质。该方法包括：将参量采集值减去一周波前的采集点参量值，得到第一参量差值；将一周波前的采集点参量值减去两周波前的采集点参量值，得到第二参量差值；将所述第一参量差值减去所述第二参量差值，得到参量突变量的瞬时值。本发明可以提高继电保护变化量启动元件的灵敏性，缩短故障切除时间。

Description

突变量确定方法、装置、设备及介质
技术领域
本发明实施例涉及电力系统领域，尤其涉及一种突变量确定方法、装置、设备及介质。
背景技术
继电保护强调四特性：速动性、灵敏性、选择性和可靠性。四种特性既有相辅相成的一面，也有相互矛盾的一面，实践过程应当抓住主要矛盾和矛盾的主要方面，充分发挥和利用继电保护的科学性、工程技术性，使继电保护为电力系统安全、稳定、经济运行发挥最大效能。
传统突变量算法是参量采集值减去一周波前的采集点参量值，计算结果一般不大于一个周波数据窗，存在时间较短；在系统振荡时由于电压、电流幅值周期摆动，其计算结果幅值偏大，需抬高变化量比较门槛来保证可靠性，因而会牺牲变化量启动元件的灵敏性，此时发生区内轻微故障只能依靠慢速、稳态保护动作，延长了故障切除时间。
发明内容
本发明提供一种突变量确定方法、装置、设备及介质，可以提高继电保护变化量启动元件的灵敏性，缩短故障切除时间。
第一方面，本发明实施例提供了一种突变量确定方法，该方法包括：
将参量采集值减去一周波前的采集点参量值，得到第一参量差值；
将一周波前的采集点参量值减去两周波前的采集点参量值，得到第二参量差值；
将第一参量差值减去第二参量差值，得到参量突变量的瞬时值。
第二方面，本发明实施例还提供了一种突变量确定装置，该装置包括：
第一参量差值获取模块，用于将参量采集值减去一周波前的采集点参量值，得到第一参量差值；
第二参量差值获取模块，用于将一周波前的采集点参量值减去两周波前的采集点参量值，得到第二参量差值；
参量突变量的瞬时值获取模块，用于将所述第一参量差值减去所述第二参量差值，得到参量突变量的瞬时值。
第三方面，本发明实施例还提供了一种设备，该设备包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现本发明实施例中任一突变量确定方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种包含计算机可执行指令的存储介质，该计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行本发明实施例中任一突变量确定方法。
本发明通过改进突变量算法，使改进后的突变量算法计算结果维持两个周波数据窗，与常规突变量算法相比，计算结果在第一个周波是一致的，即改进突变量算法可直接应用于原有的突变量保护，继承原有保护的优良特性；改进后突变量算法运用在电压或电流突变量启动判据中，能有效降低系统振荡时电压或电流突变量计算结果，进而降低变化量启动判据浮动门槛，有效提升启动判据在系统振荡又发生区内故障时的灵敏性，利用快速差动保护，缩短故障切除时间。
附图说明
图1是本发明实施例一中的突变量确定方法流程图；
图2A是本发明实施例二中的三种突变量算法数据窗维持时间比较图；
图2B是本发明实施例二中的系统振荡时三种突变量算法计算结果波形示意图；
图3是本发明实施例三中的突变量确定装置模块图；
图4是本发明实施例四中的设备结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的突变量确定算法的流程图，本实施例可适用于电压或电流突变量启动判据中，该方法可以由突变量确定装置来执行，该装置可以采用软件和/或硬件的方式实现，并可集成在设备上。具体包括如下步骤：
S110、将参量采集值减去一周波前的采集点参量值，得到第一参量差值；
其中，参量可以是电压或者电流，参量采集值是参量在当前时刻的取值。
具体地，以电流为例，对离散信号可以用公式表达为：
i1＝ik-ik-N
其中，i1表示第一参量差值，K表示当前参量采集值序号，ik表示当前采集点对应参量值，N表示在一个周期内的采集点数，ik-N表示表示当前参量采集值对应的一周波前的采集点参量值。
示例性地，对于采集方式，交流电中，电压或电流一般为50HZ的正弦波信号，一个周期内为360°，若一个周期内采24个点，则每隔15°采集一个点。
对连续信号可以用公式表达为：
I1＝I(t)-I(t-T)
其中，其中I1表示第一参量差值，I(t)表示当前时刻参量值，T表示参量信号的周期。I(t-T)表示当前时刻参量值对应的一周波前的采集点参量值。
进一步地，将参量采集值减去一周波前的采集点参量值，得到第一参量差值之前，若参量采集值是连续采集值，则根据参量采集值的采集点序号，以及单周波中采集点数量，确定一周波前的采集点序号和两周波前的采集点序号。若所述参量采集值是连续采集值，则根据所述参量采集值的采集时刻，以及单周波的时间长度，确定一周波前的采集时刻和两周波前的采集时刻。
S120、将一周波前的采集点参量值减去两周波前的采集点参量值，得到第二参量差值；
具体地，以制动电流为例，对离散信号可以用公式表示为：
i2＝ik-N-ik-2N
其中，i2表示第二参量差值，N表示在一个周期内的采集点数。ik-N表示当前参量采集值对应的一周波前的采集点参量值，ik-2N表示当前参量采集值对应的二周波前的采集点参量值。
对连续信号可以用公式表示为：
I2＝I(t-T)-I(t-2T)
其中，I2表示第二参量差值，I(t-T)表示当前参量值对应的一周波前的参量值，I(t-2T)表示当前参量值对应的二周波前的参量值。
S130、将所述第一参量差值减去所述第二参量差值，得到参量突变量的瞬时值。
具体地，以制动电流为例，对离散信号可以用公式表示为：
Δik＝i1-i2＝(ik-ik-N)-(ik-N-ik-2N)＝ik+ik-2N-2ik-N
其中，Δik表示参量突变量的瞬时值，其中，i1表示第一参量差值，i2表示第二参量差值，K表示当前参量采集值序号，N表示在一个周期内的采集点数，ik表示当前采集点对应参量值，ik-N表示表示当前参量采集值对应的一周波前的采集点参量值，ik-2N表示当前参量采集值对应的二周波前的采集点参量值。
对连续信号可以用公式表示为：
ΔI(t)＝I1-I2＝[I(t)-I(t-T)]-[I(t-T)-I(t-2T)]
其中，ΔI(t)表示参量突变量的瞬时值，I1表示第一参量差值，I2表示第二参量差值，I(t)表示当前时刻参量值，T表示参量信号的周期，I(t-T)表示当前时刻参量值对应的一周波前的采集点参量值，I(t-T)表示当前参量值对应的一周波前的参量值，I(t-2T)表示当前参量值对应的二周波前的参量值。
具体地，本实施例的突变量算法既能表示幅值，又能表示相位，能够有效分析系统振荡时的影响。
本实施例的技术方案，通过改进突变量算法，将第一参量差值和第二参量差值做差，使突变量计算结果维持两个周期波数据窗，与常规突变量算法相比，计算结果在第一个周波是一致的，即改进突变量算法可直接应用于原有的突变量保护，继承原有保护的优良特性；改进后突变量算法运用在电压或电流突变量启动判据中，能有效降低系统振荡时电压或电流突变量计算结果，进而降低变化量启动判据浮动门槛，有效提升启动判据在系统振荡又发生区内故障时的灵敏性，利用快速差动保护，缩短故障切除时间。
实施例二
本实施例结合附图对实施例一做进一步的说明，本实施例基于母线保护装置来说明实施例一中改进突变量算法的处理结果。以下的描述使得本领域的熟练技术人员能够在特定的应用和其需求范围内实现和使用所提供的本发明。但本发明所定义的基本原理和方法也可以应用于其它实例。因此，本发明并不旨在限制本发明所显示和描述的特定实例。
图2A为本申明实施例二提供的三种突变量算法数据窗维持时间比较图，以离散的制动电流为例，这三种算法分别为：①改进突变量算法(ik+ik-2N-2ik-N)；②常规突变量算法B(ik-ik-N)；③常规突变量算法A(ik+ik-N/2)。故障发生前阶段，三种突变量算法计算结果为0。故障发生初始阶段，三种算法都很快算出了突变量结果，如图2A所示，这三种算法突变量数据窗维持时间分别为：①改进突变量算法突变量数据窗维持了40ms(2个周波)；②常规突变量算法B突变量数据窗维持了20ms(1个周波)；③常规突变量算法突变量数据窗维持了10ms(半个周波)。故障发生2周波后的持续阶段，三种突变量算法计算结果为0。故障切除阶段突变量计算结果与故障发生阶段类似。
由图2A可以看出改进算法突变量数据窗长度有明显优势，同时在故障发生或切除一周波内，与常规突变量算法相比，改进突变量算法其计算结果是一致的，可直接应用于原有的突变量保护，原有保护在速动性和灵敏性方面的优势能直接得到继承。
图2B为本实施例二提供的系统振荡时三种突变量算法计算结果波形示意图。下面结合图2B来说明三种突变量算法对应的启动元件的灵敏性。
母线保护一般采集各段母线电压、各支路电流，合成差动电流和制动电流，并提取电压或电流突变量，形成灵敏的变化量启动元件，用于开放快速差动保护。下面两式是电压和制动电流突变量的动作方程，满足任意一式即可开放启动元件。
ΔU>ΔUT+ΔUset
ΔI>ΔIT+ΔIset
其中，ΔU为母线相电压突变量的瞬时值，ΔI为制动电流突变量的瞬时值；ΔUset、ΔIset为固定门坎，考虑到灵敏性，电压固定门槛可以取0.05倍PT二次额定值；电流固定门槛可以取0.5倍基准CT二次值；ΔUT、ΔIT为浮动门坎，随着突变量的变化而自动调整。
具体地，ΔU、ΔI可通过实施例一求得。
电力系统振荡时，系统两侧等效电动势其功角可能在0°～360°之间范围内周期性变化，从而使系统各点的电压、线路电流、功率大小和方向、距离保护测量阻抗也都呈现周期性变化。系统振荡属于严重的不正常运行状态，而不是故障，防止误动尤为重要。同时系统振荡工况下如发生区内故障，应可靠切除，并尽量保证速动性和灵敏性。系统振荡时，由于电气量周期性变化，浮动门槛自动抬高，因而此工况下发生故障保护装置会牺牲部分灵敏性。
图2B给出了系统振荡时母线电压和支路电流采集波形，母线电压在5V～61V范围内变化，支路电流在0.8A～6.8A范围内变化，振荡周期为500ms。对支路A相电流使用三种突变量算法进行处理：①常规突变量算法A(ik+ik-N/2)；②常规突变量算法B(ik-ik-N)；③改进突变量算法(ik+ik-2N-2ik-N)。三种算法处理结果比较详见下表1：
支路A相电流 常规突变量算法A 常规突变量算法B 改进突变量算法
采集峰值 0.62 1.19 0.36
最大幅值 0.47 0.92 0.29
最小幅值 0.33 0.66 0.16
表1结果显示：系统振荡时，改进突变量算法具有明显优势，无论是瞬时峰值还是采集幅值，其计算结果均远低于两种常规突变量算法,且远低于固定门槛。由此计算的浮动门槛也相对较低，使得制动电流突变量启动判据具有较高的灵敏性。
母线电压如采用改进突变量算法，瞬时峰值最大为3.95V，有效值最大为2.84V，不足额定相电压的5％，从而可以得出电压突变量启动判据也具有较高的灵敏性。
系统振荡工况下如发生高阻接地，或故障发生时刻处于电压波谷、电流波峰阶段，起始阶段故障电流较小，常规突变量启动判据可能不满足，进而无法开放快速差动保护，只能依靠延时较长的稳态比率差动动作切除，速动性降低。采用改进突变量算法的启动判据由于其具有较高灵敏性，能可靠开放快速差动保护，缩短了故障切除时间，提高了装置速动性。
实施例三
图3为本发明实施例所提供的突变量确定装置模块图，如图3所示，突变量确定装置包括：第一参量差值获取模块30、第二参量差值获取模块31、参量突变量的瞬时值获取模块32。
第一参量差值获取模块30，用于将参量采集值减去一周波前的采集点参量值，得到第一参量差值；
第二参量差值获取模块31，用于将一周波前的采集点参量值减去两周波前的采集点参量值，得到第二参量差值；
参量突变量的瞬时值获取模块32，用于将所述第一参量差值减去所述第二参量差值，得到参量突变量的瞬时值。
具体地，所述参量是母线相电压或者制动电流。
进一步地，突变量确定装置装置，还包括：
采集点序号确定模块，用于将参量采集值减去一周波前的采集点参量值，得到第一参量差值之前，若所述参量采集值是离散采集值，则根据所述参量采集值的采集点序号，以及单周波中采集点数量，确定一周波前的采集点序号和两周波前的采集点序号。
进一步地，突变量确定装置装置，还包括：
采集时刻确定模块，用于将参量采集值减去一周波前的采集点参量值，得到第一参量差值之前，若所述参量采集值是连续采集值，则根据所述参量采集值的采集时刻，以及单周波的时间长度，确定一周波前的采集时刻和两周波前的采集时刻。
本实施例所提供的突变量确定装置，通过改进突变量算法，将第一参量差值和第二参量差值做差，使突变量计算结果维持两个周期波数据窗，与常规突变量算法相比，计算结果在第一个周波是一致的，即改进突变量算法可直接应用于原有的突变量保护，继承原有保护的优良特性；改进后突变量算法运用在电压或电流突变量启动判据中，能有效降低系统振荡时电压或电流突变量计算结果，进而降低变化量启动判据浮动门槛，有效提升启动判据在系统振荡又发生区内故障时的灵敏性，利用快速差动保护，缩短故障切除时间。
本发明实施例所提供的突变量确定装置可执行本发明任意实施例所提供的突变量确定方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
实施例四
图4为本发明实施例四提供的一种设备的结构示意图。图4示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性设备412的框图。图4显示的设备412仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图4所示，设备412以通用计算设备的形式表现。设备412的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元416，系统存储器428，连接不同系统组件(包括系统存储器428和处理单元416)的总线418。
总线418表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(ISA)总线，微通道体系结构(MAC)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(VESA)局域总线以及外围组件互连(PCI)总线。
设备412典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被设备412访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。
系统存储器428可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(RAM)430和/或高速缓存存储器432。设备412可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统434可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图4未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图4中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如CD-ROM,DVD-ROM或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线418相连。存储器428可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。
具有一组(至少一个)程序模块442的程序/实用工具440，可以存储在例如存储器428中，这样的程序模块442包括但不限于操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块442通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。
设备412也可以与一个或多个外部设备414(例如键盘、指向设备、显示器24等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该设备412交互的设备通信，和/或与使得该设备412能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口422进行。并且，设备412还可以通过网络适配器420与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器420通过总线418与设备412的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合设备412使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
处理单元416通过运行存储在系统存储器428中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本发明实施例所提供的突变量确定方法，包括：
将参量采集值减去一周波前的采集点参量值，得到第一参量差值；
将一周波前的采集点参量值减去两周波前的采集点参量值，得到第二参量差值；
将所述第一参量差值减去所述第二参量差值，得到参量突变量的瞬时值。
当然,本发明实施例所提供的设备可执行功能不限于如上所述的方法操作，还可以执行本发明任意实施例所提供的突变量确定方法中的相关操作。
实施例五
本发明实施例五还提供了一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种突变量确定方法，该方法包括：
将参量采集值减去一周波前的采集点参量值，得到第一参量差值；
将一周波前的采集点参量值减去两周波前的采集点参量值，得到第二参量差值；
将所述第一参量差值减去所述第二参量差值，得到参量突变量的瞬时值。
当然,本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质，其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作，还可以执行本发明任意实施例所提供的突变量确定方法中的相关操作。
本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如”C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或设备上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种突变量确定方法，其特征在于，所述方法包括：
将参量采集值减去一周波前的采集点参量值，得到第一参量差值；
将一周波前的采集点参量值减去两周波前的采集点参量值，得到第二参量差值；
将所述第一参量差值减去所述第二参量差值，得到参量突变量的瞬时值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参量是电压或者电流。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将参量采集值减去一周波前的采集点参量值，得到第一参量差值之前，还包括：
若所述参量采集值是离散采集值，则根据所述参量采集值的采集点序号，以及单周波中采集点数量，确定一周波前的采集点序号和两周波前的采集点序号。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将参量采集值减去一周波前的采集点参量值，得到第一参量差值之前，还包括：
若所述参量采集值是连续采集值，则根据所述参量采集值的采集时刻，以及单周波的时间长度，确定一周波前的采集时刻和两周波前的采集时刻。
5.一种突变量确定装置，其特征在于，所述装置包括：
第一参量差值获取模块，用于将参量采集值减去一周波前的采集点参量值，得到第一参量差值；
第二参量差值获取模块，用于将一周波前的采集点参量值减去两周波前的采集点参量值，得到第二参量差值；
参量突变量的瞬时值获取模块，用于将所述第一参量差值减去所述第二参量差值，得到参量突变量的瞬时值。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述参量是电压或者电流。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：
采集点序号确定模块，用于将参量采集值减去一周波前的采集点参量值，得到第一参量差值之前，若所述参量采集值是离散采集值，则根据所述参量采集值的采集点序号，以及单周波中采集点数量，确定一周波前的采集点序号和两周波前的采集点序号。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：
采集时刻确定模块，用于将参量采集值减去一周波前的采集点参量值，得到第一参量差值之前，若所述参量采集值是连续采集值，则根据所述参量采集值的采集时刻，以及单周波的时间长度，确定一周波前的采集时刻和两周波前的采集时刻。
9.一种设备，其特征在于，所述设备包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-4中任一所述的突变量确定方法。
10.一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如权利要求1-4中任一所述的突变量确定方法。
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