CN111030054B - 基于构造两点乘积法的幅值突变量启动方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于构造两点乘积法的幅值突变量启动方法，利用两个相邻电流采样点、通过差分算法和平滑算法构造正交采样点，计算得到差分数据和平滑数据；将差分数据和平滑数据采用两点乘积法计算电流幅值，通过两点乘积法快速计算模拟量电流幅值；电流幅值计算完成进行缓存，缓存长度至少三个周期；再通过电流幅值二阶差分进行突变量启动判断，如果连续3个采样时刻都满足突变量启动判据，则突变量启动。本发明能实时反映数据变化，更能保证计算结果的可靠性；能够直接反映当前幅值的变化，为采用幅值进行突变量启动提供了可行性；采用时效性比较高的幅值进行突变量启动判断，在任何故障时刻都能及时稳定的判断出突变量启动。

Description

基于构造两点乘积法的幅值突变量启动方法

技术领域

本发明属于电网运营与维护技术领域，具体涉及一种基于构造两点乘积法的幅值突变量启动方法。

背景技术

随着电力工程技术的深入发展，电网覆盖面积越来越大，超高压、特高压输电工程在我国也迅速发展壮大，相应的对继电保护装置的可靠性和速动性也要求越来越越高。为提高继电保护装置的速动性，对保护算法的研究也就越来越深入，如何在有限的采样数据中获取有效信息则至关重要。

在继电保护应用中，常见的突变量启动是通过电流采样点的突变进行判断，由于电力系统交流电为正弦波，所以故障发生在交流电的不同相位会导致突变量启动判断的时间不同。比如，故障发生在正弦波过零点时，由于当前采样点太小，需要等到采样点较大时才能判断出突变量启动，判断时间比较长；如果故障发生在波峰时，判断时间则比较快。

如果采用幅值进行突变量启动判断，则可以解决采样值突变启动时间不确定的问题，但是常见的傅里叶算法计算幅值，具有较长的延时特性，不符合继电保护速动性的要求，所以我们需要一种快速计算幅值的算法实现幅值突变量启动。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种采用构造两点乘积法进行幅值突变量启动判断的方法。采用幅值进行突变量启动判断解决了常规采样点突变量启动时间不确定的缺陷，幅值采用相邻采样点构造两点乘积法快速计算，实现两个采样点就能准确快速计算出幅值，从而保证继电保护的速动性。在交流量各个相位出现电力系统故障时，都能快速稳定响应启动。本发明所采用的技术方案如下：

基于构造两点乘积法的幅值突变量启动方法，包括以下步骤：

利用两个相邻电流采样点、通过差分算法和平滑算法构造正交采样点，计算得到差分数据和平滑数据；

将差分数据和平滑数据采用两点乘积法计算电流幅值，通过两点乘积法快速计算模拟量电流幅值，电流幅值的变化能够及时反应，基本没有渐变过程和时间延时；

电流幅值计算完成进行缓存，缓存长度至少三个周期；

再通过电流幅值二阶差分进行突变量启动判断，如果连续3个采样时刻都满足突变量启动判据，则突变量启动，这样可以快速、稳定地实现突变量启动，解决常规采样点突变量启动时间不确定的缺陷。

优选的，差分数据的计算公式为：S_c＝(S₁-S₀)/(2cos(θ/2))，差分数据可以反映幅值变化情况，减少幅值渐变过程延时；平滑数据的计算公式为：S_s＝(S₁+S₀)/(2sin(θ/2))，平滑数据能有效反映当前数据的实时信息，保证信息的时效性；S₀,S₁为相邻两点电流采样数据，θ为采样相位间隔。

优选的，采用两点乘积法计算电流幅值的计算公式为：

差分采样点超前平滑采样点相位90°，平滑数据和差分数据结合可以巧妙构造出正交采样数据，能够准确计算出电流幅值，并且该幅值能够快速反应电流幅值变化。将差分数据和平滑数据采用两点乘积法计算电流幅值，计算速度快，幅值的变化能够及时反应，基本没有渐变过程和时间延时。

优选的，突变量启动判据为：||f-f₁|-|f₁-f₂||＞I_dz；

其中，1个周期前的电流幅值为f₁，2个周期前的电流幅值为f₂，当前的幅值为f，突变量启动定值为I_dz。采用连续3个采样时刻都满足突变量启动判据、则突变量启动的判断方法，可以保证判断结果的准确性。

优选的，采用幅值进行突变量启动判断，可以及时反应在交流量各个相位时刻出现故障的情况，即使在电流0相位出现故障，也能在3ms内实现突变量启动。

本发明的优点或有益效果：

1)采用差分数据和平滑数据构造正交采样点，能够有效的保留当前数据信息，常规两点乘积的正交数据使用当前采样点和半周期前的采样点，不能及时反映幅值变化，且计算精确度较低，而本发明能实时反映数据变化，更能保证计算结果的可靠性。

2)将差分数据和平滑数据采用两点乘积法计算电流幅值，相较于采用傅式算法计算幅值速度更快，傅式计算一般在大于等于半个周期的时间才能较为准确的反映幅值的变化，并且计算的结果有个渐变过程，而该算法能够直接反映当前幅值的变化，为采用幅值进行突变量启动提供了可行性。

3)采样幅值进行突变量启动判断，可以保证判据连续有效；常见的突变量启动都是使用电流采样值作为判据，当故障时刻出现在电流正弦波过零点附近时，由于采样值比较小，不满足突变量启动条件，需要等到采样值较大时才能满足启动，这样会导致突变量启动，时间比较长，相反的当故障时刻在正弦波波峰时，突变量启动就比较快；由此可见采样点突变量启动在不同故障时刻时间也不一样，有时可能导致保护动作反应时间过长；而本发明采用时效性比较高的幅值进行突变量启动判断，在任何故障时刻都能及时稳定的判断出突变量启动。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的具体实施方式、或者现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些具体实施方式，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属于本申请保护范围之内的附图。

图1是本发明实施例逻辑流程框图。

图2是本发明实施例的突变量启动示意图。

具体实施方式

下面结合附图，具体说明本发明的实施方式。

如图1所示，是本发明实施例逻辑流程框图。基于构造两点乘积法的幅值突变量启动方法，具体包括如下步骤：

S1、初始化数据：

1.a)获取采样时间间隔t；

1.b)获取工频周期T；

1.c)计算采样相位间隔:θ＝2π×t/T；

1.d)定义4个周波幅值缓存区；

1.e)设定突变量启动定值I_dz；

S2、获取相邻两点采样数据S₀,S₁；

S3、构造正交采样点：

构造差分采样点:S_c＝(S₁-S₀)/(2cos(θ/2))；

构造平滑采样点：S_s＝(S₁+S₀)/(2sin(θ/2))；

S4、采用两点乘积法计算幅值:

将计算的幅值存入幅值缓存区；

S5、突变量启动判断：从缓存中取出一个周期前的电流幅值f₁和两个周期前的电流幅值f₂；当前的幅值为f，则突变量启动判据为||f-f₁|-|f₁-f₂||＞I_dz；

连续3个采样时刻都满足突变量启动判据，则突变量启动。

与采样值突变相比较，本发明更能及时稳定的判断出突变量启动，如图2所示，是本发明实施例的突变量启动示意图。当系统故障出现在正弦波过零点附近时(采样点第49点)，幅值突变在第51点启动，而采样值突变要在第55点启动，此种情况下幅值突变启动要比采样值突变量启动更快速。

最后需要说明的是：以上实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此。本领域技术人员应该理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.基于构造两点乘积法的幅值突变量启动方法，其特征在于，包括以下步骤：

利用两个相邻电流采样点、通过差分算法和平滑算法构造正交采样点，计算得到差分数据和平滑数据；

将差分数据和平滑数据采用两点乘积法计算电流幅值，通过两点乘积法快速计算模拟量电流幅值；

电流幅值计算完成进行缓存，缓存长度至少三个周期；

再通过电流幅值二阶差分进行突变量启动判断，如果连续3个采样时刻都满足突变量启动判据，则突变量启动；

差分数据的计算公式为：S_c＝(S₁-S₀)/(2cos(θ/2))；平滑数据的计算公式为：S_s＝(S₁+S₀)/(2sin(θ/2))；S₀,S₁为相邻两点电流采样数据，θ为采样相位间隔；

采用两点乘积法计算电流幅值的计算公式为：

突变量启动判据采用幅值进行二阶差分，判据为：||f-f₁|-|f₁-f₂||＞I_dz；其中，1个周期前的电流幅值为f₁，2个周期前的电流幅值为f₂，当前的幅值为f，突变量启动定值为I_dz。

2.根据权利要求1所述的幅值突变量启动方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

S1、初始化数据；

S2、获取相邻两点电流采样数据S₀,S₁；

S3、构造正交采样点：

构造差分采样点:S_c＝(S₁-S₀)/(2cos(θ/2))；

构造平滑采样点：S_s＝(S₁+S₀)/(2sin(θ/2))；

S4、采用两点乘积法计算幅值:

将计算的幅值存入幅值缓存区；

S5、突变量启动判断：从缓存中取出一个周期前的电流幅值f₁和两个周期前的电流幅值f₂；当前的幅值为f，则突变量启动判据为||f-f₁|-|f₁-f₂||＞I_dz；

连续3个采样时刻都满足突变量启动判据，则突变量启动。

3.根据权利要求2所述的幅值突变量启动方法，其特征在于，步骤S1所述的初始化数据的步骤如下：

1.a)获取采样时间间隔t；

1.b)获取工频周期T；

1.c)计算采样相位间隔:θ＝2π×t/T；

1.d)定义4个周波幅值缓存区；

1.e)设定突变量启动定值I_dz。

Images