CN112736845B - 基于电流相角差计算的ct拖尾电流识别方法、装置和失灵保护方法 - Google Patents

基于电流相角差计算的ct拖尾电流识别方法、装置和失灵保护方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于电流相角差计算的CT拖尾电流识别方法、装置和失灵保护方法，方法包括：接收失灵开入信号，响应于接收到失灵开入信号，获取失灵事件相关的三相CT的电流信号序列，计算其中至少两个相邻采样点的电流相量和相角，计算两个相邻采样点的相角差；根据CT拖尾电流的特性，按照预设的判断规则，基于两个相邻采样点的相角差进行CT拖尾电流判断，若存在CT拖尾电流，则闭锁当前次失灵启动的失灵电流条件，否则开放当前次失灵启动的失灵电流条件。本发明利用电流角度变化识别拖尾，能够在较小的时间窗内识别CT拖尾电流，进而可减少失灵误动的概率，提高失灵保护的可靠性。

Description

基于电流相角差计算的CT拖尾电流识别方法、装置和失灵保 护方法
技术领域
本发明涉及电力系统母线保护技术领域，特别是一种基于电流相角差计算的CT拖尾电流识别方法、装置和失灵保护方法。
背景技术
失灵保护是多种保护的重要后备保护，但随着电力系统中直流输电更多的接入电网，系统转动惯量减少，若交流系统故障后断路器失灵，可能导致直流换流阀换相失败造成直流闭锁，引发连锁反应，电网故障的极限切除时间不断缩短，失灵保护切除相邻断路器的整定时间越来越短，断路器跳开后CT励磁回路的剩磁衰减过程中会产生拖尾电流，失灵延时定值的减少使得CT拖尾电流对保护的影响显现出来，若对拖尾电流不加识别，可能造成失灵保护误动。
目前提出的一些识别CT拖尾电流的方法，主要有过零点时间识别、谐波含量识别、直流分量识别等，算法时间窗较长。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于电流相角差计算的CT拖尾电流识别方法、装置和失灵保护方法，利用电流角度变化识别拖尾，能够在较小的时间窗内识别CT拖尾电流，进而可减少失灵误动的概率。本发明采用的技术方案如下。
一方面，本发明提供一种基于电流相角差计算的CT拖尾电流识别方法，包括：
接收失灵开入信号，响应于接收到失灵开入信号，获取失灵事件相关的三相CT的电流信号序列；
基于获取到的电流信号序列，计算其中至少两个相邻采样点的电流相量；
根据计算得到的电流相量，计算相应采样点的相角；
计算所述两个相邻采样点的相角差；
按照预设的判断规则，基于至少一对相邻采样点的相角差进行CT拖尾电流判断。
可选的，所述基于获取到的电流信号序列，计算其中至少两个相邻采样点的电流相量，其中采样点k的电流相量的实部
Figure GDA0003944367320000021
和虚部/>
Figure GDA0003944367320000022
分别按照以下公式计算：
Figure GDA0003944367320000023
式中，
Figure GDA0003944367320000024
为相别，/>
Figure GDA0003944367320000025
和/>
Figure GDA0003944367320000026
分别为/>
Figure GDA0003944367320000027
相上采样点k和采样点k+1的CT采样电流，N为失灵保护每个周波的采样点数，一般为24或48。
可选的，本发明方法中，基于获取到的电流信号序列，按照采样时间顺序依次分别计算电流信号序列中相邻两个采样点的电流相量、相角和相角差，并进行CT拖尾电流判断，直至设定时长内基于任意一对相邻采样点的电流信号判断得到存在CT拖尾电流，或者，直至到达设定时长仍不存在CT拖尾电流，则停止计算并退出CT拖尾电流识别流程。
可选的，定义获取到的电流信号序列为
Figure GDA0003944367320000028
则首先基于/>
Figure GDA0003944367320000029
和/>
Figure GDA00039443673200000210
分别计算采样点0的三相电流相量的实部/>
Figure GDA00039443673200000211
和虚部/>
Figure GDA00039443673200000212
和采样点1的三相电流相量的实部/>
Figure GDA00039443673200000213
和虚部/>
Figure GDA00039443673200000214
即，本发明在接收到失灵开入信号后从最先采集到的CT三相电流开始进行拖尾电流识别，能够在失灵开入后最快3个采样时间窗内识别拖尾，减少失灵误动概率。
可选的，所述根据计算得到的电流相量，计算相应采样点的相角包括：
a)判断电流相量的虚部是否小于0，若是，则按下式计算相角：
Figure GDA00039443673200000215
若否，则按下式计算相角：
Figure GDA00039443673200000216
b)判断步骤a)计算所得相角是否小于0，若是，则
Figure GDA00039443673200000217
相采样点k的相角为/>
Figure GDA00039443673200000218
否则/>
Figure GDA00039443673200000219
即为相角计算结果。
可选的，所述两个相邻采样点的相角差
Figure GDA00039443673200000220
按照下式计算：
Figure GDA0003944367320000031
所述预设的判断规则为，若满足以下任一条件，则判定为存在CT拖尾电流：
①
Figure GDA0003944367320000032
且/>
Figure GDA0003944367320000033
②
Figure GDA0003944367320000034
且/>
Figure GDA0003944367320000035
式中α为可靠系数，取值范围为2～3。
第二方面，本发明提供一种基于电流相角差计算的CT拖尾电流识别装置，包括：
CT电流获取模块，被配置用于接收失灵开入信号，并响应于接收到失灵开入信号，获取失灵事件相关的三相CT的电流信号序列；
电流相量计算模块，被配置用于基于获取到的电流信号序列，计算其中至少两个相邻采样点的电流相量；
相角计算模块，被配置用于根据计算得到的电流相量，计算相应采样点的相角；
相角差计算模块，被配置用于计算所述两个相邻采样点的相角差；
以及，CT拖尾判断模块，被配置用于按照预设的判断规则，基于至少一对相邻采样点的相角差进行CT拖尾电流判断。
第三方面，本发明提供一种基于第一方面所述CT拖尾电流识别方法的失灵保护方法，包括：
执行第一方面所述CT拖尾电流识别方法的步骤，得到失灵开入信号对应的一次失灵启动前CT拖尾电流识别结果；
响应于CT拖尾电流识别结果为存在CT拖尾电流，则闭锁当前次失灵启动的失灵电流条件；
响应于CT拖尾电流识别结果为不存在CT拖尾电流，则开放当前次失灵启动的失灵电流条件。
以上所述闭锁当前次失灵启动的失灵电流条件即，在失灵启动判断中，判定不满足失灵电流条件，开放当前次失灵启动的失灵电流条件即，可根据实际的失灵电流进行失灵保护判断及启动。
有益效果
本发明的CT拖尾电流判断方法，通过探索CT拖尾电流的特性，根据失灵开入后相邻采样点的相角差判断是否存在CT拖尾情形，能够实现在失灵开入后最快3个采样点的时间窗内得到CT拖尾电流识别结果，相较于现有技术，大大缩短了拖尾识别时间，在应用于失灵保护中时，能够减少失灵误动的概率，提高失灵保护的可靠性。
附图说明
图1所示为CT拖尾电流波形示意图；
图2所示为基于CT拖尾电流识别方法的失灵保护方法的一种实施例流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例进一步描述。
实施例1
本实施例介绍一种基于电流相角差计算的CT拖尾电流识别方法，包括：
接收失灵开入信号，响应于接收到失灵开入信号，获取失灵事件相关的三相CT的电流信号序列；
基于获取到的电流信号序列，计算其中至少两个相邻采样点的电流相量；
根据计算得到的电流相量，计算相应采样点的相角；
计算所述两个相邻采样点的相角差；
按照预设的判断规则，基于至少一对相邻采样点的相角差进行CT拖尾电流判断。
以下具体介绍CT拖尾电流识别步骤。
接收到失灵开入信号后，开始获取失灵相关的三相CT电流信号序列，定义电流信号序列为
Figure GDA0003944367320000041
基于获取到的电流信号序列，按照时间顺序依次计算相邻两个采样点的电流相量。
采样点k的电流相量的实部
Figure GDA0003944367320000051
和虚部/>
Figure GDA0003944367320000052
分别按照以下公式计算：
Figure GDA0003944367320000053
式中，
Figure GDA0003944367320000054
为相别，/>
Figure GDA0003944367320000055
和/>
Figure GDA0003944367320000056
分别为/>
Figure GDA0003944367320000057
相上采样点k和采样点k+1的CT采样电流，N为失灵保护每个周波的采样点数，一般为24或48。
每次计算得到一对两个采样点的电流相量后，基于采样点的电流相量计算采样点的三相电流相角，进而计算相邻采样点的相角差。
如前所述电流信号序列，则本实施例首先基于
Figure GDA0003944367320000058
和/>
Figure GDA0003944367320000059
分别计算采样点0的三相电流相量的实部/>
Figure GDA00039443673200000510
和虚部/>
Figure GDA00039443673200000511
和采样点1的三相电流相量的实部
Figure GDA00039443673200000512
和虚部/>
Figure GDA00039443673200000513
即，本发明在接收到失灵开入信号后从最先采集到的CT三相电流开始进行拖尾电流识别，能够在失灵开入后最快3个采样时间窗内识别拖尾，减少失灵误动概率。
根据计算得到的电流相量，计算相应采样点的相角包括：
a)判断电流相量的虚部是否小于0，若是，则按下式计算相角：
Figure GDA00039443673200000514
若否，则按下式计算相角：
Figure GDA00039443673200000515
b)判断步骤a)计算所得相角是否小于0，若是，则
Figure GDA00039443673200000516
相采样点k的相角为/>
Figure GDA00039443673200000517
否则/>
Figure GDA00039443673200000518
即为相角计算结果。
两个相邻采样点的相角差
Figure GDA00039443673200000519
按照下式计算：
Figure GDA00039443673200000520
所述预设的判断规则为，若满足以下任一条件，则判定为存在CT拖尾电流：
①
Figure GDA0003944367320000061
且/>
Figure GDA0003944367320000062
②
Figure GDA0003944367320000063
且/>
Figure GDA0003944367320000064
式中α为可靠系数，取值范围为2～3。
为了提升本发明CT拖尾电流识别的可靠性，本实施例设计识别CT拖尾电流的允许时长，该时长可根据保护装置的失灵延时定值进行设定。保护收到失灵启动开入后，在该设定时长内，方法按照电流信号获取的时间先后顺序依次进行电流相量、相角、相角差的计算和CT拖尾电流识别，若在设定时长结束前，针对某一对CT电流信号识别到发生了CT拖尾，则结束识别流程，不再进行下一轮的电流相量、相角和相角差计算，用于失灵保护时，此时需要闭锁相应次失灵启动的电流条件。若在设定时长到达后，仍未能识别出CT拖尾电流，则可判定为不存在CT拖尾情况，失灵启动的电流条件可正常开放。
实施例2
与实施例1基于相同的发明构思，本实施例介绍一种基于电流相角差计算的CT拖尾电流识别装置，包括：
CT电流获取模块，被配置用于接收失灵开入信号，并响应于接收到失灵开入信号，获取失灵事件相关的三相CT的电流信号序列；
电流相量计算模块，被配置用于基于获取到的电流信号序列，计算其中至少两个相邻采样点的电流相量；
相角计算模块，被配置用于根据计算得到的电流相量，计算相应采样点的相角；
相角差计算模块，被配置用于计算所述两个相邻采样点的相角差；
以及，CT拖尾判断模块，被配置用于按照预设的判断规则，基于两个相邻采样点的相角差进行CT拖尾电流判断。
以上各功能模块的具体功能实现参考实施例1方法的相关内容。
实施例3
本实施例介绍基于实施例1中CT拖尾电流识别方法的失灵保护方法，参考图1所示，具体包括以下内容。
(1)数据采集
接收失灵开入信号，在收到失灵开入信号后，采集失灵事件相关的CT的电流
Figure GDA0003944367320000071
其中，采样点k取0,1,2…，/>
Figure GDA0003944367320000072
为相别，取A、B、C；
(2)相量实虚部计算
通过对电流采样点k点与k+1点的值计算得到k点相量实虚部，按照公式(1)计算实部
Figure GDA0003944367320000073
按照公式(2)计算实部/>
Figure GDA0003944367320000074
Figure GDA0003944367320000075
Figure GDA0003944367320000076
其中N为保护每个周波采集的点数，一般取24或48。
(3)相角计算
根据计算的实虚部，按照以下三种情况的公式(3)(4)(5)计算k点采样值的相角
Figure GDA0003944367320000077
若
Figure GDA0003944367320000078
则相角为：/>
Figure GDA0003944367320000079
若
Figure GDA00039443673200000710
则相角为：/>
Figure GDA00039443673200000711
若上述计算出来的
Figure GDA00039443673200000712
则最终的相角结果为：/>
Figure GDA00039443673200000713
(4)相角差计算
根据以上计算的相角，按照公式(6)计算采样点k与下一采样点k+1点的角度差
Figure GDA00039443673200000714
Figure GDA00039443673200000715
(5)拖尾判断
若上述计算的相角差满足下面的条件①或条件②，则认为CT拖尾，需要闭锁本次失灵启动的电流条件：
条件①：
Figure GDA0003944367320000081
且/>
Figure GDA0003944367320000082
条件②：
Figure GDA0003944367320000083
且/>
Figure GDA0003944367320000084
其中α为可靠系数，可取2～3。
参考图1所示的支路CT拖尾电流波形图，波形在拖尾开始后，使用本发明方法计算出的相角差不满足正弦波的特点，即上述条件①或条件②，因此利用本发明能够正确识别出该CT拖尾情况。
本发明可在接收到失灵开入信号后从最先采集到的CT三相电流开始进行拖尾电流识别，能够在失灵开入后最快3个采样时间窗内识别拖尾，减少失灵误动概率。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (8)

1.一种基于电流相角差计算的CT拖尾电流识别方法，其特征是，包括：
接收失灵开入信号，响应于接收到失灵开入信号，获取失灵事件相关的三相CT的电流信号序列；
基于获取到的电流信号序列，计算其中至少两个相邻采样点的电流相量；
根据计算得到的电流相量，计算相应采样点的相角；
计算所述两个相邻采样点的相角差；
按照预设的判断规则，基于至少一对相邻采样点的相角差进行CT拖尾电流判断；
其中，所述预设的判断规则为，若满足以下任一条件，则判定为存在CT拖尾电流：
①
Figure FDA0003944367310000011
且
Figure FDA0003944367310000012
②
Figure FDA0003944367310000013
且
Figure FDA0003944367310000014
式中，
Figure FDA0003944367310000015
表示相别，k表示第k个采样点，α为可靠系数，N为失灵保护每个周波的采样点数，
Figure FDA0003944367310000016
为两个相邻的采样点k和采样点k+1的相角差，按照下式计算：
Figure FDA0003944367310000017
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述基于获取到的电流信号序列，计算其中至少两个相邻采样点的电流相量，其中采样点k的电流相量的实部
Figure FDA0003944367310000018
和虚部
Figure FDA0003944367310000019
分别按照以下公式计算：
Figure FDA00039443673100000110
式中，
Figure FDA00039443673100000111
为相别，
Figure FDA00039443673100000112
和
Figure FDA00039443673100000113
分别为
Figure FDA00039443673100000114
相上采样点k和采样点k+1的CT采样电流。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征是，基于获取到的电流信号序列，按照采样时间顺序依次分别计算电流信号序列中相邻两个采样点的电流相量、相角和相角差，并进行CT拖尾电流判断，直至设定时长内基于任意一对相邻采样点的电流信号判断得到存在CT拖尾电流，或者，直至到达设定时长仍不存在CT拖尾电流，则停止计算并退出CT拖尾电流识别流程。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征是，定义获取到的电流信号序列为
Figure FDA0003944367310000021
Figure FDA0003944367310000022
则首先基于
Figure FDA0003944367310000023
和
Figure FDA0003944367310000024
分别计算采样点0的三相电流相量的实部
Figure FDA0003944367310000025
和虚部
Figure FDA0003944367310000026
和采样点1的三相电流相量的实部
Figure FDA0003944367310000027
和虚部
Figure FDA0003944367310000028
5.根据权利要求2所述的方法，其特征是，所述根据计算得到的电流相量，计算相应采样点的相角包括：
a)判断电流相量的虚部是否小于0，若是，则按下式计算相角：
Figure FDA0003944367310000029
若否，则按下式计算相角：
Figure FDA00039443673100000210
b)判断步骤a)计算所得相角是否小于0，若是，则
Figure FDA00039443673100000211
相采样点k的相角为
Figure FDA00039443673100000212
否则
Figure FDA00039443673100000213
即为相角计算结果。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征是，所述预设的判断规则中，可靠系数α的取值范围为2～3。
7.一种基于电流相角差计算的CT拖尾电流识别装置，其特征是，包括：
CT电流获取模块，被配置用于接收失灵开入信号，并响应于接收到失灵开入信号，获取失灵事件相关的三相CT的电流信号序列；
电流相量计算模块，被配置用于基于获取到的电流信号序列，计算其中至少两个相邻采样点的电流相量；
相角计算模块，被配置用于根据计算得到的电流相量，计算相应采样点的相角；
相角差计算模块，被配置用于计算所述两个相邻采样点的相角差；
以及，CT拖尾判断模块，被配置用于按照预设的判断规则，基于至少一对相邻采样点的相角差进行CT拖尾电流判断；
其中，所述预设的判断规则为，若满足以下任一条件，则判定为存在CT拖尾电流：
①
Figure FDA0003944367310000031
且
Figure FDA0003944367310000032
②
Figure FDA0003944367310000033
且
Figure FDA0003944367310000034
式中，
Figure FDA0003944367310000035
表示相别，k表示第k个采样点，α为可靠系数，N为失灵保护每个周波的采样点数，
Figure FDA0003944367310000036
为两个相邻的采样点k和采样点k+1的相角差，按照下式计算：
Figure FDA0003944367310000037
8.一种基于权利要求1-6任一项所述CT拖尾电流识别方法的失灵保护方法，其特征是，包括：
执行权利要求1-5任一项所述CT拖尾电流识别方法的步骤，得到失灵开入信号对应的一次失灵启动前CT拖尾电流识别结果；
响应于CT拖尾电流识别结果为存在CT拖尾电流，则闭锁当前次失灵启动的失灵电流条件；
响应于CT拖尾电流识别结果为不存在CT拖尾电流，则开放当前次失灵启动的失灵电流条件。
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