CN111756025A - 基于电网故障录波图来判断线路差动保护动作方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于电网故障录波图来判断线路差动保护动作方法，包括获取第一及第二母线侧线路故障录波图，二者上均形成有输电线路三相电流波形和母线三相电压波形；若二者的输电线路三相电流波形及母线三相电压波形中存在突变波形，则认定输电线路故障存在并已起动差动保护动作；在起动差动保护动作后，在二者的输电线路三相电流波形中均获取突变的各相输电线路电流波形及各自相应突变前的输电线路电流波形，并根据二者的输电线路三相电流波形中突变的各相输电线路电流波形与各自相应突变前的输电线路电流波形的相位方向变化，判定输电线路的差动保护动作正确性。实施本发明，克服现有技术所存在的缺点及不足，无需数学计算，简单直观，且省时省力。

Description

基于电网故障录波图来判断线路差动保护动作方法及系统

技术领域

本发明涉及继电保护技术领域，尤其涉及一种基于电网故障录波图来判断线路差动保护动作方法及系统。

背景技术

高压输电线路差动保护通过光纤、载波等通信通道相互交换两端的电气量变化信息，可瞬时切除本线路全长范围内的短路故障，提高了电网安全稳定运行水平。目前，光纤通道已成为高压输电线路保护的主流通道类型，主要原因在于光纤通道具有通信容量大、不受电磁干扰、通道运行与输电线路故障无关等突出优势，既可以传输阻抗继电器、方向继电器动作行为的逻辑信号、跳闸信号，又可以传输电流量信号。

高压输电线路光纤电流差动保护装置包括本端保护装置和对端保护装置，其工作原理为，本端保护装置将本侧电流信号通过编码技术转换成光信号再由光纤通道传输至对端保护装置，对端保护装置收到本端保护装置的光信号后转换为相应的电流信号，再与对端保护装置上的本侧保护电流信号进行向量计算，最后基于基尔霍夫电流定律来判断线路是否发生故障，即通过计输电线路两侧的电流向量和来判断线路内部是否有故障。

如图1所示，为现有技术中高压输电线路光纤电流差动构成示意图。设流过两端保护的电流

以各自母线流向被保护线路的方向规定为其正方向(如图1中箭头方向所示)。以两端电流的向量和作为差动继电器的动作电流I_d，

该电流也称为差动电流。另以两端电流的相量差作为继电器的制动电流I_r，

如图2所示，若输电线路内部d1点发生短路时，两端电流的方向与规定的参考方向相同(如图2中的iM、i_N均由极性端流向非极性端)。根据基尔霍夫电流定律得到动作电流

此时动作电流I_d等于短路点的电流I_K，而制动电流

该制动电流较小，且小于短路点的电流I_K，甚至为零，因此根据动作特性的差动保护动作。

如图3所示，若输电线路外部d2点发生短路时，两端电流的方向与规定的参考方向对比可以发现

中有一个电流反向(如图3中的i_N电流反向，由非极性端流向极性端)，此时流过本线路的电流是穿越性的短路电流I_K，如果忽略线路上的电容电流和两端保护组CT的测量误差，则

得到动作电流

制动电流

此时因动作电流为零，而制动电流为二倍的穿越性短路电流，因此根据动作特性的差动保护不动作。

然而，目前判断输电线路内部短路故障或外部短路故障时差动保护动作正确与否需要先准确判断光纤电流差动保护装置上本端保护装置和对端保护装置的电流大小及方向，再计算差动继电器的动作电流和制动电流的大小，才能实现准确判断，不仅容易出错，且不直观，费时费力。

为了克服现有技术所存在的缺点及不足，发明人提出了一种基于电网故障录波图来判断线路差动保护动作方法，无需数学计算，简单直观，且省时省力。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种基于电网故障录波图来判断线路差动保护动作方法，能克服现有技术所存在的缺点及不足，无需数学计算，简单直观，且省时省力。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于电网故障录波图来判断线路差动保护动作方法，所述方法包括以下步骤：

步骤S1、获取第一母线侧线路故障录波图和第二母线侧线路故障录波图，所述第一母线侧线路故障录波图和所述第二母线侧线路故障录波图上均形成有输电线路三相电流波形和母线三相电压波形；

步骤S2、若所述第一母线侧线路故障录波图及所述第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中均存在突变的输电线路电流波形，以及所述第一母线侧线路故障录波图及所述第二母线侧线路故障录波图的母线三相电压波形中均存在突变的母线电压波形，则认定输电线路故障存在并已起动差动保护动作；

步骤S3、待认定所述输电线路故障存在并已起动差动保护动作后，在所述第一母线侧线路故障录波图及所述第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中均获取突变的各相输电线路电流波形及各自相应突变前的输电线路电流波形，且进一步根据所述第一母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中突变的各相输电线路电流波形与各自相应突变前的输电线路电流波形的相位方向变化，以及所述第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中突变的各相输电线路电流波形与各自相应突变前的输电线路电流波形的相位方向变化，判定所述输电线路的差动保护动作为正确或误动。

其中，所述步骤S3具体包括：

在所述第一母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中获取突变的各相输电线路电流波形及各自相应突变前的输电线路电流波形，以及在所述第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中获取突变的各相输电线路电流波形及各自相应突变前的输电线路电流波形；

从所述第一母线侧线路故障录波图及所述第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中，取出同相均存在突变的输电线路电流波形的相线；

若所述第一母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中当前所取相线上突变的输电线路电流波形对比其突变前的输电线路电流波形的相位方向未发生改变，且所述第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中当前所取相线上突变的输电线路电流波形对比其突变前的输电线路电流波形的相位方向未发生改变，则判定所述输电线路的差动保护动作为正确；

若所述第一母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中当前所取相线上突变的输电线路电流波形对比其突变前的输电线路电流波形的相位方向未发生改变，而所述第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中当前所取相线上突变的输电线路电流波形对比其突变前的输电线路电流波形的相位方向发生改变，则判定所述输电线路的差动保护动作为误动。

其中，所述方法进一步包括：

将所述第一母线侧线路故障录波图及所述第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中同相存在突变的输电线路电流波形的相线，认定为所述输电线路故障中存在故障的相线。

其中，所述方法进一步包括：

若确定所述第一母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中当前所取相线上突变的输电线路电流波形对比其突变前的输电线路电流波形的相位方向未发生改变，所述第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中当前所取相线上突变的输电线路电流波形对比其突变前的输电线路电流波形的相位方向未发生改变，以及所述输电线路的差动保护动作为正确后，则认定所述输电线路故障为线路内部短路故障。

其中，所述方法进一步包括：

若确定所述第一母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中当前所取相线上突变的输电线路电流波形对比其突变前的输电线路电流波形的相位方向未发生改变，所述第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中当前所取相线上突变的输电线路电流波形对比其突变前的输电线路电流波形的相位方向发生改变，以及所述输电线路的差动保护动作为误动后，则认定所述输电线路故障为线路外部短路故障。

本发明实施例还提供了一种基于电网故障录波图来判断线路差动保护动作系统，包括：

线路故障录波图获取单元，用于获取第一母线侧线路故障录波图和第二母线侧线路故障录波图，所述第一母线侧线路故障录波图和所述第二母线侧线路故障录波图上均形成有输电线路三相电流波形和母线三相电压波形；

输电线路故障检测单元，用于若所述第一母线侧线路故障录波图及所述第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中均存在突变的输电线路电流波形，以及所述第一母线侧线路故障录波图及所述第二母线侧线路故障录波图的母线三相电压波形中均存在突变的母线电压波形，则认定输电线路故障存在并已起动差动保护动作；

差动保护动作判定单元，用于待认定所述输电线路故障存在并已起动差动保护动作后，在所述第一母线侧线路故障录波图及所述第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中均获取突变的各相输电线路电流波形及各自相应突变前的输电线路电流波形，且进一步根据所述第一母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中突变的各相输电线路电流波形与各自相应突变前的输电线路电流波形的相位方向变化，以及所述第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中突变的各相输电线路电流波形与各自相应突变前的输电线路电流波形的相位方向变化，判定所述输电线路的差动保护动作为正确或误动。

其中，所述差动保护动作判定单元包括：

突变波形获取模块，用于在所述第一母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中获取突变的各相输电线路电流波形及各自相应突变前的输电线路电流波形，以及在所述第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中获取突变的各相输电线路电流波形及各自相应突变前的输电线路电流波形；

相线选取模块，用于从所述第一母线侧线路故障录波图及所述第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中，取出同相均存在突变的输电线路电流波形的相线；

差动保护动作第一判定模块，用于若所述第一母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中当前所取相线上突变的输电线路电流波形对比其突变前的输电线路电流波形的相位方向未发生改变，且所述第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中当前所取相线上突变的输电线路电流波形对比其突变前的输电线路电流波形的相位方向未发生改变，则判定所述输电线路的差动保护动作为正确；

差动保护动作第二判定模块，用于若所述第一母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中当前所取相线上突变的输电线路电流波形对比其突变前的输电线路电流波形的相位方向未发生改变，而所述第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中当前所取相线上突变的输电线路电流波形对比其突变前的输电线路电流波形的相位方向发生改变，则判定所述输电线路的差动保护动作为误动。

其中，所述差动保护动作判定单元还包括：

故障相线识别模块，用于将所述第一母线侧线路故障录波图及所述第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中同相存在突变的输电线路电流波形的相线，认定为所述输电线路故障中存在故障的相线。

其中，所述差动保护动作判定单元还包括：

内部短路故障判定模块，用于若确定所述第一母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中当前所取相线上突变的输电线路电流波形对比其突变前的输电线路电流波形的相位方向未发生改变，所述第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中当前所取相线上突变的输电线路电流波形对比其突变前的输电线路电流波形的相位方向未发生改变，以及所述输电线路的差动保护动作为正确后，则认定所述输电线路故障为线路内部短路故障。

其中，所述差动保护动作判定单元还包括：

外部短路故障判定模块，用于若确定所述第一母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中当前所取相线上突变的输电线路电流波形对比其突变前的输电线路电流波形的相位方向未发生改变，所述第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中当前所取相线上突变的输电线路电流波形对比其突变前的输电线路电流波形的相位方向发生改变，以及所述输电线路的差动保护动作为误动后，则认定所述输电线路故障为线路外部短路故障。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明通过识别第一母线侧线路故障录波图及第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中是否存在突变的输电线路电流波形，以及第一母线侧线路故障录波图及第二母线侧线路故障录波图的母线三相电压波形中是否存在突变的母线电压波形来检测输电线路故障是否存在及差动保护动作是否起动，并在输电线路故障存在并起动差动保护动作时，通过识别第一母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中各相输电线路电流的突变及突变前的波形的相位方向变化，以及第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中各相输电线路电流的突变及突变前的波形的相位方向变化，直观的确定差动保护动作的正确性，整个过程无需数学计算，简单直观，且省时省力，克服了现有技术所存在的缺点及不足。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。

图1为现有技术中高压输电线路光纤电流差动保护构成示意图；

图2为现有技术中高压输电线路光纤电流差动保护应用于输电线路内部短路故障时的场景图；

图3为现有技术中高压输电线路光纤电流差动保护应用于输电线路外部短路故障时的场景图；

图4为本发明实施例提供的一种基于电网故障录波图来判断线路差动保护动作方法的流程图；

图5为本发明实施例提供的一种基于电网故障录波图来判断线路差动保护动作方法的应用场景中输电线路内部故障时所采集到的第一母线侧线路故障录波图；

图6为本发明实施例提供的一种基于电网故障录波图来判断线路差动保护动作方法的应用场景中输电线路内部故障时所采集到的第二母线侧线路故障录波图；

图7为本发明实施例提供的一种基于电网故障录波图来判断线路差动保护动作方法的应用场景中输电线路外部故障时所采集到的第一母线侧线路故障录波图；

图8为本发明实施例提供的一种基于电网故障录波图来判断线路差动保护动作方法的应用场景中输电线路外部故障时所采集到的第二母线侧线路故障录波图；

图9为本发明实施例提供的一种基于电网故障录波图来判断线路差动保护动作结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

如图4所示，为本发明实施例中，提供的一种基于电网故障录波图来判断线路差动保护动作方法，所述方法包括以下步骤：

步骤S1、获取第一母线侧线路故障录波图和第二母线侧线路故障录波图，所述第一母线侧线路故障录波图和所述第二母线侧线路故障录波图上均形成有输电线路三相电流波形和母线三相电压波形；

步骤S2、若所述第一母线侧线路故障录波图及所述第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中均存在突变的输电线路电流波形，以及所述第一母线侧线路故障录波图及所述第二母线侧线路故障录波图的母线三相电压波形中均存在突变的母线电压波形，则认定输电线路故障存在并已起动差动保护动作；

步骤S3、待认定所述输电线路故障存在并已起动差动保护动作后，在所述第一母线侧线路故障录波图及所述第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中均获取突变的各相输电线路电流波形及各自相应突变前的输电线路电流波形，且进一步根据所述第一母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中突变的各相输电线路电流波形与各自相应突变前的输电线路电流波形的相位方向变化，以及所述第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中突变的各相输电线路电流波形与各自相应突变前的输电线路电流波形的相位方向变化，判定所述输电线路的差动保护动作为正确或误动。

具体过程为，在步骤S1中，通过录波器采集第一母线侧线路故障录波图和第二母线侧线路故障录波图并导入计算机设备中，使得计算机设备能随时调取各母线侧线路故障录波图；其中，该第一母线侧线路故障录波图和第二母线侧线路故障录波图输出波形的类型应相同，均包括但不局限有差动保护开关量波形、输电线路三相电流波形和母线三相电压波形等，如还形成有差动保护电流波形、差动保护电压波形、输电线路电压波形等等。

应当说明的是，第一母线侧线路故障录波图和第二母线侧线路故障录波图分别基于不同母线侧对输电线路采集得到的故障录波图，且第一母线靠近供电电源端，第二母线靠近用户端。

在步骤S2中，根据输电线路三相电流波形中各相输电线路电流波形的幅值变化来判定各相输电线路电流波形是否存在突变，以及母线三相电压波形中各相母线电压波形的幅值变化来判定各相母线电压波形是否存在突变；如，某一相输电线路电流波形幅值在某一段时间内突然增大，即电流曲线上波峰或波谷的位置超出原有曲线的波峰或波谷，则认定该相输电线路电流波形存在突变；又如，某一相母线电压波形幅值在某一段时间内突然减少，即电压曲线上波峰或波谷的位置落后原有曲线的波峰或波谷，则认定该相母线电压波形存在突变；

若第一母线侧线路故障录波图和第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中有同一相或多相输电线路电流波形存在突变(如突然增大)，以及第一母线侧线路故障录波图和第二母线侧线路故障录波图的母线三相电压波形中有同一相或多相母线电压波形存在突变(如突然减小)，则认定输电线路故障存在并已起动差动保护动作。如，第一母线侧线路故障录波图和第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中某一相(如B相)输电线路电流波形突变增大，且对应第一母线侧线路故障录波图和第二母线侧线路故障录波图的主母线三相电压波形中同相(如B相)母线电压波形突变减小，则认定输电线路故障存在并已起动差动保护动作。

应当说明的是，还可以通过第一母线侧线路故障录波图和第二母线侧线路故障录波图的差动保护开关量波形，直接观察出差动保护动作是否起动。如，差动保护开关量波形存在突变的波形，突变区域与第一母线侧线路故障录波图和第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形及母线三相电压波形中突变波形区域相对应。

在步骤S3中，计算机设备对第一母线侧线路故障录波图和第二母线侧线路故障录波图上的各类波形进行识别，并可根据所识别的各类波形，直观的判断出输电线路故障是否存在以及差动保护动作是否正确，整个过程无需数学计算，简单直观，且省时省力。可以理解的是，通过人工也可以肉眼直接对主变故障录波图进行识别，直观的判断出输电线路故障是否存在以及差动保护动作是否正确，整个过程也无需数学计算，简单直观，且省时省力。

该步骤S3的具体实现过程如下：

首先，在第一母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中获取突变的各相输电线路电流波形及各自相应突变前的输电线路电流波形，以及在第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中获取突变的各相输电线路电流波形及各自相应突变前的输电线路电流波形。

其次，从第一母线侧线路故障录波图及第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中，取出同相均存在突变的输电线路电流波形的相线。当然，对应第一母线侧线路故障录波图及第二母线侧线路故障录波图的母线三相电压波形中，存在对应所取相线的电压波形出现突变。

可以理解的是，将第一母线侧线路故障录波图及第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中同相存在突变的输电线路电流波形(可能是单个相线，也可能是多个相线)，认定为输电线路故障中存在故障的相线；例如，第一母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中B相电流存在突变，且第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中B相电流也存在突变，则故障相线为B相；又如，第一母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中B、C相电流存在突变，且第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中B、C相电流也存在突变，则故障相线为B、C相。

最后，若第一母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中当前所取相线上突变的输电线路电流波形对比其突变前的输电线路电流波形的相位方向未发生改变，且第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中当前所取相线上突变的输电线路电流波形对比其突变前的输电线路电流波形的相位方向未发生改变，则判定输电线路的差动保护动作为正确。进一步的，根据上述两个母线侧输电线路电流波形的相位未发生改变及差动保护动作正确的特征，认定输电线路故障为线路内部短路故障。或者

若第一母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中当前所取相线上突变的输电线路电流波形对比其突变前的输电线路电流波形的相位方向未发生改变，而第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中当前所取相线上突变的输电线路电流波形对比其突变前的输电线路电流波形的相位方向发生改变(如反向180度的趋势走向)，则判定输电线路的差动保护动作为误动。进一步的，根据上述两个母线侧输电线路电流波形之一的相位发生改变及差动保护动作误动的特征，认定输电线路故障为线路外部短路故障。应当说明的是，由于输电线路故障为线路外部短路故障时，差动保护动作是不动作的，因此第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中当前所取相线上突变的输电线路电流波形与其突变前的输电线路电流波形的相位方向发生反向180度的趋势，不仅通过波形突变说明差动保护已起动，而且通过波形相位180度反转说明该动作为误动。

如图5至图8所示，对本发明实施例中提供的一种基于电网故障录波图来判断线路差动保护动作方法的应用场景做进一步说明：

第一母线侧线路故障录波图(如图5和图7所示)和第二母线侧线路故障录波图(如图6和图8所示)均包括差动保护开关量(包括起动、发信、收信、跳闸和合闸)波形、差动保护电流I0波形、差动保护电压U0波形、输电线路三相电流IA、IB、IC波形、母线三相电压UA、UB、UC波形和线路电压Ux波形。同时，为了读取方便，第一母线侧及第二母线侧线路故障录波图上均标注有电压标度、电流标度和时间标度。

首先，对比图5和图6，为同一故障存在时不同母线侧所采集到的线路故障录波图，并以图5和图6来判断差动保护动作的正确性：

在图5中，在第一母线侧线路故障录波图的输电线路B相IB通道中有突变的输电线路电流波形，且在第一母线侧线路故障录波图的母线B相UB通道中有突变的母线电压波形；同时，在图6中，在第二母线侧线路故障录波图的输电线路B相IB通道中同样有突变的输电线路电流波形，且在第二母线侧线路故障录波图的母线B相UB通道中同样有突变的母线电压波形。因此通过上述特征，可以认定输电线路故障存在，并因第一及第二母线侧线路故障录波图均存在B相输电线路电流波形及B相母线电压波形突变(包括差动保护开关量的起动、发信、收信、跳闸和合闸均有突变波形，或者动保护电流I0波形及差动保护电压U0波形均有突变波形)，说明差动保护动作已起动。

其中，输电线路B相IB通道中突变的输电线路电流波形持续约60ms(持续三个周期波长，每一个周期时间均为20ms)消失，原因距离保护跳闸出口切除开关，且突变的B相输电线路电流波形相位角有发生变化；同样的，母线B相UB通道中突变的母线电压波形持续约60ms(持续三个周期波长，每一个周期时间均为20ms)消失，原因距离保护跳闸出口切除开关，且突变的B相母线电压波形相位角有发生变化，并在故障被隔离后，因电压来自未出现故障的母线，故后续电压恢复正常。

此时，第一母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中B相线上突变的输电线路电流波形与其突变前的输电线路电流波形的相位方向未发生改变，且第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中B相上突变的输电线路电流波形与其突变前的输电线路电流波形的相位方向未发生改变，就可根据上述特征判定输电线路的差动保护动作为正确，以及输电线路故障为线路内部短路故障。即输电线路故障出现B相线路内部短路故障，且起动差动保护动作后，第一母线侧线路故障录波图及第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形的B相电流均有突变，并在发生突变时，第一母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形的B相输电线路电流波形在突变时相位方向一直未变化，且第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形的B相输电线路电流波形在突变时的相位方向也一直未变化。

其次，对比图7和图8，为同一故障存在时不同母线侧所采集到的线路故障录波图，并以图7和图8来判断差动保护动作的正确性：

在图7中，在第一母线侧线路故障录波图的输电线路B相IB通道中有突变的输电线路电流波形，且在第一母线侧线路故障录波图的母线B相UB通道中有突变的母线电压波形；同时，在图8中，在第二母线侧线路故障录波图的输电线路B相IB通道中同样有突变的输电线路电流波形，且在第二母线侧线路故障录波图的母线B相UB通道中同样有突变的母线电压波形。因此通过上述特征，可以认定输电线路故障存在，并因第一及第二母线侧线路故障录波图均存在B相输电线路电流波形及B相母线电压波形突变(包括差动保护开关量的起动、发信、收信、跳闸和合闸均有突变波形)，说明差动保护动作已起动。

其中，输电线路B相IB通道中突变的输电线路电流波形持续约60ms(持续三个周期波长，每一个周期时间均为20ms)消失，原因距离保护跳闸出口切除开关，且突变的B相输电线路电流波形相位角有发生变化；同样的，母线B相UB通道中突变的母线电压波形持续约60ms(持续三个周期波长，每一个周期时间均为20ms)消失，原因距离保护跳闸出口切除开关，且突变的B相母线电压波形相位角有发生变化，并在故障被隔离后，因电压来自未出现故障的母线，故后续电压恢复正常。

此时，第一母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中B相线上突变的输电线路电流波形与其突变前的输电线路电流波形的相位方向未发生改变，而第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中B相上突变的输电线路电流波形与其突变前的输电线路电流波形的相位方向发生改变(如反向180度)，就可根据上述特征判定输电线路的差动保护动作为误动，以及输电线路故障为线路外部短路故障。即输电线路故障出现B相线路外部短路故障，且起动差动保护动作后，第一母线侧线路故障录波图及第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形的B相电流均有突变，并在发生突变时，第一母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形的B相输电线路电流波形在突变时相位方向一直未变化，但第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形的B相输电线路电流波形在突变时的相位方向发生反向180度变化。

如图9所示，为本发明实施例中，提供的一种基于电网故障录波图来判断线路差动保护动作系统，包括：

线路故障录波图获取单元110，用于获取第一母线侧线路故障录波图和第二母线侧线路故障录波图，所述第一母线侧线路故障录波图和所述第二母线侧线路故障录波图上均形成有输电线路三相电流波形和母线三相电压波形；

输电线路故障检测单元120，用于若所述第一母线侧线路故障录波图及所述第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中均存在突变的输电线路电流波形，以及所述第一母线侧线路故障录波图及所述第二母线侧线路故障录波图的母线三相电压波形中均存在突变的母线电压波形，则认定输电线路故障存在并已起动差动保护动作；

差动保护动作判定单元130，用于待认定所述输电线路故障存在并已起动差动保护动作后，在所述第一母线侧线路故障录波图及所述第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中均获取突变的各相输电线路电流波形及各自相应突变前的输电线路电流波形，且进一步根据所述第一母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中突变的各相输电线路电流波形与各自相应突变前的输电线路电流波形的相位方向变化，以及所述第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中突变的各相输电线路电流波形与各自相应突变前的输电线路电流波形的相位方向变化，判定所述输电线路的差动保护动作为正确或误动。

其中，所述差动保护动作判定单元120包括：

突变波形获取模块1201，用于在所述第一母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中获取突变的各相输电线路电流波形及各自相应突变前的输电线路电流波形，以及在所述第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中获取突变的各相输电线路电流波形及各自相应突变前的输电线路电流波形；

相线选取模块1202，用于从所述第一母线侧线路故障录波图及所述第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中，取出同相均存在突变的输电线路电流波形的相线；

差动保护动作第一判定模块1203，用于若所述第一母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中当前所取相线上突变的输电线路电流波形对比其突变前的输电线路电流波形的相位方向未发生改变，所述第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中当前所取相线上突变的输电线路电流波形对比其突变前的输电线路电流波形的相位方向未发生改变，以及所述输电线路的差动保护动作为正确后，则判定所述输电线路的差动保护动作为正确；

差动保护动作第二判定模块1204，用于若所述第一母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中当前所取相线上突变的输电线路电流波形对比其突变前的输电线路电流波形的相位方向未发生改变，所述第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中当前所取相线上突变的输电线路电流波形对比其突变前的输电线路电流波形的相位方向发生改变，以及所述输电线路的差动保护动作为误动后，则判定所述输电线路的差动保护动作为误动。

其中，所述差动保护动作判定单元120还包括：

故障相线识别模块1205，用于将同相存在突变的输电线路电流波形及突变的母线电压波形的相线，认定为所述输电线路故障中存在故障的相线。

其中，所述差动保护动作判定单元还包括：

内部短路故障判定模块1206，用于若确定所述第一母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中当前所取相线上突变的输电线路电流波形对比其突变前的输电线路电流波形的相位方向未发生改变，且所述第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中当前所取相线上突变的输电线路电流波形对比其突变前的输电线路电流波形的相位方向未发生改变，以及所述输电线路的差动保护动作为正确后，则认定所述输电线路故障为线路内部短路故障。

其中，所述差动保护动作判定单元120还包括：

外部短路故障判定模块1207，用于若确定所述第一母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中当前所取相线上突变的输电线路电流波形对比其突变前的输电线路电流波形的相位方向未发生改变，所述第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中当前所取相线上突变的输电线路电流波形对比其突变前的输电线路电流波形的相位方向发生改变，以及所述输电线路的差动保护动作为误动后，则认定所述输电线路故障为线路外部短路故障。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明通过识别第一母线侧线路故障录波图及第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中是否存在突变的输电线路电流波形，以及第一母线侧线路故障录波图及第二母线侧线路故障录波图的母线三相电压波形中是否存在突变的母线电压波形来检测输电线路故障是否存在及差动保护动作是否起动，并在输电线路故障存在并起动差动保护动作时，通过识别第一母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中各相输电线路电流的突变及突变前的波形的相位方向变化，以及第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中各相输电线路电流的突变及突变前的波形的相位方向变化，直观的确定差动保护动作的正确性，整个过程无需数学计算，简单直观，且省时省力，克服了现有技术所存在的缺点及不足。

值得注意的是，上述系统实施例中，所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种基于电网故障录波图来判断线路差动保护动作方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤S1、获取第一母线侧线路故障录波图和第二母线侧线路故障录波图，所述第一母线侧线路故障录波图和所述第二母线侧线路故障录波图上均形成有输电线路三相电流波形和母线三相电压波形；

步骤S2、若所述第一母线侧线路故障录波图及所述第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中均存在突变的输电线路电流波形，以及所述第一母线侧线路故障录波图及所述第二母线侧线路故障录波图的母线三相电压波形中均存在突变的母线电压波形，则认定输电线路故障存在并已起动差动保护动作；

步骤S3、待认定所述输电线路故障存在并已起动差动保护动作后，在所述第一母线侧线路故障录波图及所述第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中均获取突变的各相输电线路电流波形及各自相应突变前的输电线路电流波形，且进一步根据所述第一母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中突变的各相输电线路电流波形与各自相应突变前的输电线路电流波形的相位方向变化，以及所述第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中突变的各相输电线路电流波形与各自相应突变前的输电线路电流波形的相位方向变化，判定所述输电线路的差动保护动作为正确或误动。

2.如权利要求1所述的基于电网故障录波图来判断线路差动保护动作方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：

在所述第一母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中获取突变的各相输电线路电流波形及各自相应突变前的输电线路电流波形，以及在所述第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中获取突变的各相输电线路电流波形及各自相应突变前的输电线路电流波形；

从所述第一母线侧线路故障录波图及所述第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中，取出同相均存在突变的输电线路电流波形的相线；

若所述第一母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中当前所取相线上突变的输电线路电流波形对比其突变前的输电线路电流波形的相位方向未发生改变，且所述第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中当前所取相线上突变的输电线路电流波形对比其突变前的输电线路电流波形的相位方向未发生改变，则判定所述输电线路的差动保护动作为正确；

若所述第一母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中当前所取相线上突变的输电线路电流波形对比其突变前的输电线路电流波形的相位方向未发生改变，而所述第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中当前所取相线上突变的输电线路电流波形对比其突变前的输电线路电流波形的相位方向发生改变，则判定所述输电线路的差动保护动作为误动。

3.如权利要求2所述的基于电网故障录波图来判断线路差动保护动作方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

将所述第一母线侧线路故障录波图及所述第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中同相存在突变的输电线路电流波形的相线，认定为所述输电线路故障中存在故障的相线。

4.如权利要求2所述的基于电网故障录波图来判断线路差动保护动作方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

若确定所述第一母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中当前所取相线上突变的输电线路电流波形对比其突变前的输电线路电流波形的相位方向未发生改变，所述第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中当前所取相线上突变的输电线路电流波形对比其突变前的输电线路电流波形的相位方向未发生改变，以及所述输电线路的差动保护动作为正确后，则认定所述输电线路故障为线路内部短路故障。

5.如权利要求2所述的基于电网故障录波图来判断线路差动保护动作方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

若确定所述第一母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中当前所取相线上突变的输电线路电流波形对比其突变前的输电线路电流波形的相位方向未发生改变，所述第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中当前所取相线上突变的输电线路电流波形对比其突变前的输电线路电流波形的相位方向发生改变，以及所述输电线路的差动保护动作为误动后，则认定所述输电线路故障为线路外部短路故障。

6.一种基于电网故障录波图来判断线路差动保护动作系统，其特征在于，包括：

线路故障录波图获取单元，用于获取第一母线侧线路故障录波图和第二母线侧线路故障录波图，所述第一母线侧线路故障录波图和所述第二母线侧线路故障录波图上均形成有输电线路三相电流波形和母线三相电压波形；

输电线路故障检测单元，用于若所述第一母线侧线路故障录波图及所述第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中均存在突变的输电线路电流波形，以及所述第一母线侧线路故障录波图及所述第二母线侧线路故障录波图的母线三相电压波形中均存在突变的母线电压波形，则认定输电线路故障存在并已起动差动保护动作；

差动保护动作判定单元，用于待认定所述输电线路故障存在并已起动差动保护动作后，在所述第一母线侧线路故障录波图及所述第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中均获取突变的各相输电线路电流波形及各自相应突变前的输电线路电流波形，且进一步根据所述第一母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中突变的各相输电线路电流波形与各自相应突变前的输电线路电流波形的相位方向变化，以及所述第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中突变的各相输电线路电流波形与各自相应突变前的输电线路电流波形的相位方向变化，判定所述输电线路的差动保护动作为正确或误动。

7.如权利要求6所述的基于电网故障录波图来判断线路差动保护动作系统，其特征在于，所述差动保护动作判定单元包括：

突变波形获取模块，用于在所述第一母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中获取突变的各相输电线路电流波形及各自相应突变前的输电线路电流波形，以及在所述第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中获取突变的各相输电线路电流波形及各自相应突变前的输电线路电流波形；

相线选取模块，用于从所述第一母线侧线路故障录波图及所述第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中，取出同相均存在突变的输电线路电流波形的相线；

差动保护动作第一判定模块，用于若所述第一母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中当前所取相线上突变的输电线路电流波形对比其突变前的输电线路电流波形的相位方向未发生改变，且所述第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中当前所取相线上突变的输电线路电流波形对比其突变前的输电线路电流波形的相位方向未发生改变，则判定所述输电线路的差动保护动作为正确；

差动保护动作第二判定模块，用于若所述第一母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中当前所取相线上突变的输电线路电流波形对比其突变前的输电线路电流波形的相位方向未发生改变，而所述第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中当前所取相线上突变的输电线路电流波形对比其突变前的输电线路电流波形的相位方向发生改变，则判定所述输电线路的差动保护动作为误动。

8.如权利要求7所述的基于电网故障录波图来判断线路差动保护动作系统，其特征在于，所述差动保护动作判定单元还包括：

故障相线识别模块，用于将所述第一母线侧线路故障录波图及所述第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中同相存在突变的输电线路电流波形的相线，认定为所述输电线路故障中存在故障的相线。

9.如权利要求6所述的基于电网故障录波图来判断线路差动保护动作系统，其特征在于，所述差动保护动作判定单元还包括：

内部短路故障判定模块，用于若确定所述第一母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中当前所取相线上突变的输电线路电流波形对比其突变前的输电线路电流波形的相位方向未发生改变，所述第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中当前所取相线上突变的输电线路电流波形对比其突变前的输电线路电流波形的相位方向未发生改变，以及所述输电线路的差动保护动作为正确后，则认定所述输电线路故障为线路内部短路故障。

10.如权利要求9所述的基于电网故障录波图来判断线路差动保护动作系统，其特征在于，所述差动保护动作判定单元还包括：

外部短路故障判定模块，用于若确定所述第一母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中当前所取相线上突变的输电线路电流波形对比其突变前的输电线路电流波形的相位方向未发生改变，所述第二母线侧线路故障录波图的输电线路三相电流波形中当前所取相线上突变的输电线路电流波形对比其突变前的输电线路电流波形的相位方向发生改变，以及所述输电线路的差动保护动作为误动后，则认定所述输电线路故障为线路外部短路故障。

Images