CN116243208A - 一种基于goose通信的分布式小电流选线方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及配电网技术领域，具体公开了一种基于goose通信的分布式小电流选线方法，包括以下步骤：步骤S1、小电流接地起动检查，小电流接地选线通过零序电流、零序电压相结合触发启动判据；步骤S2、离散小波变换，利用小基波分解，从暂态电流中进行转换、去噪以提取零序特征信号；步骤S3、首半波暂态算法判断，在故障发生的最初半个周波内判断当前开关节点异常，触发相邻终端goose通信；步骤S4、网络面保护判断，利用goose对等通信原理交换相邻开关上下游数据，实现区段正确判断，实现各开关的节点保护到面保护的扩充。本发明在暂态信号算法基础上结合利用goose对等通信原理，实现当发生小电流接地故障时，根据各保护区段零序暂态特征可以准确定位。
Description
技术领域
本发明涉及配电网技术领域，特别涉及一种基于goose通信的分布式小电流选线方法。
背景技术
配电线路是输电网络和用户的重要环节，与居民的生活息息相关，是服务国计民生的重要基础设施。在我国配电网系统中性点接地方式主要由中性点不接地、中性点经消弧线圈接地以及小电阻三种方式。其中大部分又以小电流接地系统为主，即由中性点不接地或经消弧线圈接地所构成的配电网接地系统。
随着配电网规模的不断扩大，配电线路因单相接地引起的故障愈发增多，传统小电流接地选线判据主要为就地模式下当前节点的各类稳态算法或暂态算法。具有一定的局限性，选线准确率不高，无法统观配电环网全局等问题。因此，优化接地选线算法，从宏观层面提高小电流接地选线精度对于电网安全运行具有重要意义。
在配电网单相接地故障领域，首半波法具有广泛的适用性。对于中性点不接地及中性点经消弧线圈接地系统存在以下缺陷：1、故障特征微弱，接地电流可能很小；2、因消弧线圈过补偿导致稳态零序故障特征破坏，暂态特征只保持在故障发生的最初半个周波内(10ms)。此时，一般的零序比幅比相法、无功率方向法、有功分量法等稳态算法已不适用。而首半波、小波法等暂态电流有它的独特优势。又因中性点经消弧线圈接地系统发生高阻接地情况，故障特征更趋微弱，通常只有数百毫安到几安培之间。暂态算法也不能保证选线准确性。
现阶段小电流接地选线通常采取：零序比幅比相法、无功功率方向法、五次谐波比幅法、小波法、首半波法等多种选线方法相结合进行单相接地故障判别。无论是稳态信号法和暂态信号法由于中性点没有直接接地，零序电流对大地不构成回路，外加消弧线圈的补偿作用，导致故障故障特征微弱，无法有效判别故障线路，判定故障区域，无法做到全局感知。区段定位不准确，只能单辐射型网架选线(如图1所示)，无法适应单环网(如图2所示)、双环网等。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对上述现有技术中存在的缺陷，提供一种基于goose通信的分布式小电流选线方法，在暂态信号算法基础上结合利用goose对等通信原理，交换相邻节点小电流接地状态信息，关联上下游状态信息，实现配电网络广域判断，不再局限于本节点，提升小电流接地选线、选段准确率，实现当发生小电流接地故障时，根据各保护区段零序暂态特征可以准确定位。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种基于goose通信的分布式小电流选线方法，包括以下步骤：
步骤S1、小电流接地起动检查，小电流接地选线通过零序电流、零序电压相结合触发启动判据；
步骤S2、离散小波变换，利用小基波分解，从暂态电流中进行转换、去噪以提取零序特征信号；
步骤S3、首半波暂态算法判断，在故障发生的最初半个周波内判断当前开关节点异常，触发相邻终端goose通信；
步骤S4、网络面保护判断，利用goose对等通信原理交换相邻开关上下游数据，实现区段正确判断，实现各开关的节点保护到面保护的扩充。
优选地，在所述步骤S1之前，还包括终端启动及终端应用初始化。
优选地，在所述步骤S1中，当配电网的小电流接地系统中发生单相接地故障时，若当前时刻中性点零序电压采样值Ut与上一周期同时刻瞬时采样值Up的差值大于预设零压启动值Us，启动该小电流接地系统中保护决策中心的故障区段定位程序，其中：abs(Ut-Up)>Us。
优选地，在所述步骤S2中，还包括通过对零序向量X(t)进行离散小波变换，针对离散空间内的X(t)数据进行伸缩和平移，滤除高频成份，提取暂态电流中的近似特征信号，对应的小波函数为：
其中：伸缩因子为α,平移因子为τ。
优选地，在所述步骤S3中，还包括将零序电压导数du0/dt与零序电流I0比较，当故障线路零序电流幅值最大且与正常线路零序电流及零序电压的相位相反时，判断当前开关节点异常，触发相邻终端goose通信。
采用上述技术方案，本发明提供的一种基于goose通信的分布式小电流选线方法，该分布式小电流选线方法从两个维度，即在原有就地小电流暂态算法层，融合了基于对等通信方式的网络保护算法，从节点保护到网络层面保护的提升，能快速、有效的提供所属配网终端单元的小电流接地保护选线精度；该运行方式在故障发生后，非故障相的相电压升高为线电压，在绝缘符合要求的情况下依旧可以运行数小时，不必立即跳闸，可有效降低运行成本，提高供电系统可靠性。
附图说明
图1为现有的单辐射型网架的选线结构图；
图2为现有的单环网网架的选线结构图；
图3为本发明的流程图；
图4为本发明中零序电压导数du0/dt与零序电流I0比较示意图；
图5为本发明实施例一的变电站正常运行的原理图；
图6为本发明实施例一的变电站小电流接地发生的原理图；
图7为本发明实施例一的变电站相邻终端交换数据的原理图；
图8为本发明实施例一的变电站接地故障隔离成功的原理图；
图9为本发明实施例一的变电站联络开关转供成功的原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
如图3所示，在本发明一种基于goose通信的分布式小电流选线方法的流程图中，该基于goose通信的分布式小电流选线方法，包括以下步骤：
步骤S1、小电流接地起动检查，小电流接地选线通过零序电流、零序电压相结合触发启动判据；当配电网的小电流接地系统中发生单相接地故障时，若当前时刻中性点零序电压采样值Ut与上一周期同时刻瞬时采样值Up的差值大于预设零压启动值Us，启动该小电流接地系统中保护决策中心的故障区段定位程序，其中：abs(Ut-Up)>Us。
步骤S2、小波法：离散小波变换，利用小基波分解，从暂态电流中进行转换、去噪以提取零序特征信号；在所述步骤S2中，还包括通过对零序向量X(t)进行离散小波变换，针对离散空间内的X(t)数据进行伸缩和平移，滤除高频成份，提取暂态电流中的近似特征信号；对应的小波函数为：
其中：伸缩因子为α,平移因子为τ。
步骤S3、首半波法：首半波暂态算法判断，在故障发生的最初半个周波(10ms)内，判断当前开关节点异常，触发相邻终端goose通信；通过将零序电压导数du0/dt与零序电流I0比较，当故障线路零序电流幅值最大且与正常线路零序电流及零序电压的相位相反时，判断当前开关节点异常，触发相邻终端goose通信，该goose通信遵循IEC61850协议。
步骤S4、网络面保护判断，利用goose对等通信原理交换相邻开关上下游数据，实现区段正确判断，实现各开关的节点保护到面保护的扩充。
具体地，在所述步骤S1之前，还包括终端启动及终端应用初始化；在步骤S4之后，还包括终端驱动出口动作。
具体地，如图4-9所示，当变电站A线路上SW1和SW2开关均检测到接地电流，SW3、SW4、SW8、SW9右侧的开关没有检测到故障电流；开关间隔单元之间通过goose通信交换上下游零序功率方向、零序向量幅值；开关间隔单元之间相互通信判断出故障点在SW2的下游，对间隔开关SW2、SW3、SW8进行故障区域隔离；“故障间隔成功信号”通信goose向两侧逐级转发。联络开关收到信号后经过单侧失压延时合闸，联络开关转供成功。
可以理解的，本发明设计合理，构造独特，本发明从两个维度，即在原有就地小电流暂态算法层，融合了基于对等通信方式的网络保护算法，从节点保护到网络层面保护的提升，能快速、有效的提供所属配网终端单元的小电流接地保护选线精度。该运行方式在故障发生后，非故障相的相电压升高为线电压，在绝缘符合要求的情况下依旧可以运行数小时，不必立即跳闸，可有效降低运行成本，提高供电系统可靠性。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种基于goose通信的分布式小电流选线方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S1、小电流接地起动检查，小电流接地选线通过零序电流、零序电压相结合触发启动判据；
步骤S2、离散小波变换，利用小基波分解，从暂态电流中进行转换、去噪以提取零序特征信号；
步骤S3、首半波暂态算法判断，在故障发生的最初半个周波内判断当前开关节点异常，触发相邻终端goose通信；
步骤S4、网络面保护判断，利用goose对等通信原理交换相邻开关上下游数据，实现区段正确判断，实现各开关的节点保护到面保护的扩充。
2.根据权利要求1所述的基于goose通信的分布式小电流选线方法，其特征在于：在所述步骤S1之前，还包括终端启动及终端应用初始化。
3.根据权利要求1所述的基于goose通信的分布式小电流选线方法，其特征在于：在所述步骤S1中，当配电网的小电流接地系统中发生单相接地故障时，若当前时刻中性点零序电压采样值Ut与上一周期同时刻瞬时采样值Up的差值大于预设零压启动值Us，启动该小电流接地系统中保护决策中心的故障区段定位程序，其中：abs(Ut-Up)>Us。
4.根据权利要求1所述的基于goose通信的分布式小电流选线方法，其特征在于：在所述步骤S2中，还包括通过对零序向量X(t)进行离散小波变换，针对离散空间内的X(t)数据进行伸缩和平移，滤除高频成份，提取暂态电流中的近似特征信号，对应的小波函数为：
其中：伸缩因子为α,平移因子为τ。
5.根据权利要求1所述的基于goose通信的分布式小电流选线方法，其特征在于：在所述步骤S3中，还包括将零序电压导数du0/dt与零序电流I0比较，当故障线路零序电流幅值最大且与正常线路零序电流及零序电压的相位相反时，判断当前开关节点异常，触发相邻终端goose通信。
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