CN117250557A - 一种基于铁磁谐振识别的小电流接地选线启动方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于铁磁谐振识别的小电流接地选线启动方法及装置，方法包括：采集电压互感器的各母线的零序电压模拟量，根据零序电压模拟量，计算零序电压总有效值U_有效和基波U₁；根据零序电压总有效值U_有效和基波U₁计算零序电压总谐波U_谐波；根据零序电压总有效值U_有效和零序电压总谐波U_谐波在零序电压总有效值U_有效中的占比，判断各母线是否发生PT铁磁谐振；根据PT铁磁谐振判断结果，确定是否允许小电流接地选线启动。本发明基于零序电压总谐波含量进行铁磁谐振识别，无需计算各频次的零序谐波电压有效值，也无需进行各频次的零序谐波电压有效值与设定值之间的比较，减小了工作量，提高了铁磁谐振判别的效率。

Description

一种基于铁磁谐振识别的小电流接地选线启动方法及装置

技术领域

本发明涉及接地故障领域，更具体地，涉及一种基于铁磁谐振识别的小电流接地选线启动方法及装置。

背景技术

当配电网发生PT铁磁谐振，配电网中均会产生较大的零序电压，引起零序电压升高，可能导致接地选线装置误判为接地故障，误发接地告警。

系统发生PT铁磁谐振时零序电压的频率与谐振频率有关，一般为分次频率谐振或倍频谐振。零序电压的分次频率分量和倍频分量均为谐波分量，因此工程中一般采用监测零序电压中某一频次的谐波是否越限的方法来识别系统是否发生铁磁谐振。该方法具有以下缺点：1）计算量大，需采用各频次滤波算法计算出各频次的零序谐波电压有效值。2）定值项多，需设置各频次的含量限值或有效值限值。3）识别死区大，工程中一般监测七分频、五分频、三分频、三倍频、五倍频和七倍频这几个典型的频次谐波，无法穷举出所有的谐振频率，另外由于电网的复杂性且PT铁磁谐振时伴随着PT饱和，零序电压波形中往往含有多个频次的谐波，且频次可能不仅局限于所设置的典型频次。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种基于铁磁谐振识别的小电流接地选线启动方法及装置，能够基于零序电压总谐波含量实现铁磁谐振识别。

根据本发明的第一方面，提供了一种基于铁磁谐振识别的小电流接地选线启动方法，包括：

采集电压互感器的各母线的零序电压模拟量，根据所述零序电压模拟量，采用滑窗算法计算零序电压总有效值U_有效；

基于全周傅里叶算法计算所述零序电压模拟量中的基波U₁；

根据零序电压总有效值U_有效和基波U₁计算零序电压总谐波U_谐波；

根据所述零序电压总有效值U_有效和零序电压总谐波U_谐波在零序电压总有效值U_有效中的占比，判断各母线是否发生PT铁磁谐振；

根据PT铁磁谐振判断结果，确定是否允许小电流接地选线启动。

根据本发明的第二方面，提供一种基于铁磁谐振识别的小电流接地选线启动装置，包括：

第一计算模块，用于采集电压互感器的各母线的零序电压模拟量，根据零序电压模拟量，采用滑窗算法计算零序电压总有效值U_有效，还用于基于全周傅里叶算法计算所述零序电压模拟量中的基波U₁；

第二计算模块，用于根据零序电压总有效值U_有效和基波U₁计算零序电压总谐波U_谐波；

判断模块，用于根据所述零序电压总有效值U_有效和零序电压总谐波U_谐波在零序电压总有效值U_有效中的占比，判断各母线是否发生PT铁磁谐振；

确定模块，用于根据PT铁磁谐振判断结果，确定是否允许小电流接地选线启动。

本发明提供的一种基于铁磁谐振识别的小电流接地选线启动方法及装置，基于零序电压总谐波含量进行铁磁谐振识别，无需计算各频次的零序谐波电压有效值，也无需进行各频次的零序谐波电压有效值与设定值之间的比较，减小了工作量，提高了铁磁谐振判别的效率。

附图说明

图1为本发明提供的一种基于铁磁谐振识别的小电流接地选线启动方法流程图；

图2为本发明提供的一种基于铁磁谐振识别的小电流接地选线启动装置的结构示意图。

实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。另外，本发明提供的各个实施例或单个实施例中的技术特征可以相互任意结合，以形成可行的技术方案，这种结合不受步骤先后次序和/或结构组成模式的约束，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时，应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

图1为本发明提供的一种基于铁磁谐振识别的小电流接地选线启动方法流程图，如图1所示，方法包括：

步骤1，采集电压互感器的各母线的零序电压模拟量，根据所述零序电压模拟量，采用滑窗算法计算零序电压总有效值U_有效。

可理解的是，在电压互感器运行的过程中，监测电压互感器采集的实时波形，基于电压互感器采集的实时波形，计算出各母线的零序电压模拟量。

作为实施例，根据所述零序电压模拟量，采用滑窗算法计算零序电压总有效值U_有效，包括：分别采用长窗和短窗两个数据窗对所述零序电压模拟量进行滤波，得到第一滤波数据和第二滤波数据；根据所述第一滤波数据和第二滤波数据分别计算第一模拟量有效值和第二模拟量有效值；取所述第一模拟量有效值和第二模拟量有效值中的较大者为零序电压总有效值U_有效。

可理解的是，计算出了各母线的零序电压模拟量，为兼顾识别精度和速动，采用长窗和短窗两个数据窗分别计算零序电压总有效值。长窗的窗长取140ms，可精确测量七分频（约7.14Hz）以上频率的模拟量有效值，短窗的窗长取20ms，用于快速测量出模拟量的有效值。

分别利用长窗窗口和短窗窗口对零序电压模拟量进行滤波，得到第一滤波数据和第二滤波数据，其中，长窗窗口对零序电压模拟量进行滤波的滤波时间间隔和短窗窗口对零序电压模拟量进行滤波的滤波时间间隔相同，只是长窗窗口和短窗窗口的窗长不同。根据第一滤波数据和第二滤波数据，分别计算对应的模拟量有效值，分别记为第一模拟量有效值和第二模拟量有效值，其中：

；

；

其中，为第一模拟量有效值，/>为第二模拟量有效值，/>为长窗的窗长，为短窗的窗长，u为零序电压模拟值。

取长窗和短窗中数值较大者为零序电压总有效值U_有效，即将第一模拟量有效值和第二模拟量有效值之间的较大值作为零序电压总有效值U_有效。

步骤2，基于全周傅里叶算法计算所述零序电压模拟量中的基波U₁。

可理解的是，根据零序电压模拟值，计算出其中的基波U₁，其中，采用现有成熟的全周傅里叶算法计算基波U₁，采用的窗长为20ms。

步骤3，根据所述零序电压总有效值U_有效和基波U₁计算零序电压总谐波U_谐波。

可理解的是，零序电压总有效值包括基波和零序电压各频次谐波，本发明计算零序电压总谐波，不用计算各频次的谐波，减少工作量，其中，零序电压总谐波U_谐波的计算公式为：

；

步骤4，根据所述零序电压总有效值U_有效和零序电压总谐波U_谐波在零序电压总有效值U_有效中的占比，判断各母线是否发生PT铁磁谐振。

可理解的是，上述步骤3计算出了零序电压总有效值U_有效和零序电压总谐波U_谐波，根据零序电压总有效值U_有效和小电流接地选线装置的零序电压启动定值之间的大小关系，以及零序电压总谐波U_谐波在零序电压总有效值U_有效中的含量，来判断母线是否发生了PT铁磁谐振。

其中，计算所述零序电压总有效值U_有效与小电流接地选线装置的零序电压启动定值的比值；当所述比值大于第一门槛定值K_1dz，且零序电压总谐波U_谐波在零序电压总有效值U_有效中的占比K大于第二门槛定值K_2dz时，判定母线发生PT铁磁谐振，否则，母线未发生PT铁磁谐振。其中，，第一门槛定值K_1dz的取值范围为0.2~0.8，第二门槛定值K_2dz的取值范围为0.2~0.8。

具体的，当零序电压总有效值U_有效与小电流接地选线装置的零序电压启动定值的比值大于第一门槛定值K_1dz时，才有可能发生PT铁磁谐振，此时开始启动PT谐振判别。

在PT铁磁谐振判别时，比较零序电压总谐波在零序电压总有效值中的占比K，当总谐波含量大于第二门槛定值K_2dz（范围为0.2~0.8，默认0.45）判为PT铁磁谐振。

步骤5，根据PT铁磁谐振判断结果，确定是否允许小电流接地选线启动。

可理解的是，本发明会实时判断母线是否发生PT铁磁谐振，若在当前时刻判断出母线发生PT铁磁谐振，此时还不能立刻进行PT谐振告警，因为仅仅一个时刻的判别结果还不够准确，因此，连续在延时时间段T内判断母线是否发生PT铁磁谐振，当在延时时间段T内，连续判定出母线发生PT铁磁谐振时，才进行PT谐振告警。

作为实施例，所述根据PT铁磁谐振判断结果，确定是否允许小电流接地选线启动，包括：当母线发生PT铁磁谐振或者存在PT谐振告警时，置PT谐振闭锁选线标志动作；待PT谐振闭锁选线标志动作后，若后续不满足PT谐振闭锁选线标志动作，经短延时确认PT谐振闭锁选线标志返回；小电流接地选线启动时，判别PT谐振闭锁选线标志，在PT谐振闭锁选线标志返回时，允许小电流接地选线启动。

可理解的是，当判别出母线在此刻发生PT铁磁谐振或者存在PT谐振告警时，可以对PT谐振闭锁选线标志进行标记，比如，可以将PT谐振闭锁选线标志设置为1。待PT谐振闭锁选线标志进行标记后，在后续的时间，如果判别母线没有发生PT铁磁谐振，此时并不是立刻将PT谐振闭锁选线标志返回置0，而是延迟等候一段时间，再将PT谐振闭锁选线标志返回置0。

在进行小电流地选线启动时，根据PT谐振闭锁选线标志，确定是否允许小电流接地选线启动，只有当PT谐振闭锁选线标志返回置0时，才允许小电流接地选线启动。

参见图2，提供了本发明的一种基于铁磁谐振识别的小电流接地选线启动装置，包括第一计算模块201、第二计算模块202、判断模块203和确定模块204，其中：

第一计算模块201，用于采集电压互感器的各母线的零序电压模拟量，根据零序电压模拟量，采用滑窗算法计算零序电压总有效值U_有效，还用于基于全周傅里叶算法计算所述零序电压模拟量中的基波U₁；

第二计算模块202，用于根据零序电压总有效值U_有效和基波U₁计算零序电压总谐波U_谐波；

判断模块203，用于根据所述零序电压总有效值U_有效和零序电压总谐波U_谐波在零序电压总有效值U_有效中的占比，判断各母线是否发生PT铁磁谐振；

确定模块204，用于根据PT铁磁谐振判断结果，确定是否允许小电流接地选线启动。

可以理解的是，本发明提供的一种基于铁磁谐振识别的小电流接地选线启动装置与前述各实施例提供的基于铁磁谐振识别的小电流接地选线启动方法相对应，基于铁磁谐振识别的小电流接地选线启动装置的相关技术特征可参考基于铁磁谐振识别的小电流接地选线启动方法的相关技术特征，在此不再赘述。

本发明实施例提供的一种基于铁磁谐振识别的小电流接地选线启动方法及装置，通过采集电压互感器的各母线的零序电压模拟量，根据零序电压模拟量，计算零序电压总有效值U_有效和基波U₁；根据零序电压总有效值U_有效和基波U₁计算零序电压总谐波U_谐波；根据零序电压总有效值U_有效和零序电压总谐波U_谐波在零序电压总有效值U_有效中的占比，判断各母线是否发生PT铁磁谐振；根据PT铁磁谐振判断结果，确定是否允许小电流接地选线启动。本发明基于零序电压总谐波含量进行铁磁谐振识别，无需计算各频次的零序谐波电压有效值，也无需进行各频次的零序谐波电压有效值与设定值之间的比较，减小了工作量，提高了铁磁谐振判别的效率。

需要说明的是，在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明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，本发明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。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述。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、嵌入式计算机或者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。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种基于铁磁谐振识别的小电流接地选线启动方法，其特征在于，包括：

采集电压互感器的各母线的零序电压模拟量，根据所述零序电压模拟量，采用滑窗算法计算零序电压总有效值U_有效；

基于全周傅里叶算法计算所述零序电压模拟量中的基波U₁；

根据零序电压总有效值U_有效和基波U₁计算零序电压总谐波U_谐波；

根据所述零序电压总有效值U_有效和零序电压总谐波U_谐波在零序电压总有效值U_有效中的占比，判断各母线是否发生PT铁磁谐振；

根据PT铁磁谐振判断结果，确定是否允许小电流接地选线启动。

2.根据权利要求1所述的小电流接地选线启动方法，其特征在于，根据所述零序电压模拟量，采用滑窗算法计算零序电压总有效值U_有效，包括：

分别采用长窗和短窗两个数据窗对所述零序电压模拟量进行滤波，得到第一滤波数据和第二滤波数据；

根据所述第一滤波数据和第二滤波数据分别计算第一模拟量有效值和第二模拟量有效值；

取所述第一模拟量有效值和第二模拟量有效值中的较大者为零序电压总有效值U_有效。

3.根据权利要求2所述的小电流接地选线启动方法，其特征在于，所述长窗的窗长为140ms，所述短窗的窗长为20ms。

4.根据权利要求2所述的小电流接地选线启动方法，其特征在于，根据所述第一滤波数据和第二滤波数据分别计算第一模拟量有效值和第二模拟量有效值，包括：

；

；

其中，为第一模拟量有效值，/>为第二模拟量有效值，/>为长窗的窗长，/>为短窗的窗长，u为零序电压模拟值。

5.根据权利要求1所述的小电流接地选线启动方法，其特征在于，所述根据零序电压总有效值U_有效和基波U₁计算零序电压总谐波U_谐波，包括：

。

6.根据权利要求1所述的小电流接地选线启动方法，其特征在于，根据所述零序电压总有效值U_有效和零序电压总谐波U_谐波在零序电压总有效值U_有效中的占比，判断各母线是否发生PT铁磁谐振，包括：

计算所述零序电压总有效值U_有效与小电流接地选线装置的零序电压启动定值的比值；

当所述比值大于第一门槛定值K_1dz，且零序电压总谐波U_谐波在零序电压总有效值U_有效中的占比K大于第二门槛定值K_2dz时，判定母线发生PT铁磁谐振，否则，母线未发生PT铁磁谐振；

其中，。

7.根据权利要求6所述的小电流接地选线启动方法，其特征在于，所述第一门槛定值K_1dz的取值范围为0.2~0.8，第二门槛定值K_2dz的取值范围为0.2~0.8。

8.根据权利要求1所述的小电流接地选线启动方法，其特征在于，所述判断各母线是否发生PT铁磁谐振，还包括：

当在延时时间段T内，连续判定出母线发生PT铁磁谐振时，进行PT谐振告警。

9.根据权利要求8所述的小电流接地选线启动方法，其特征在于，所述根据PT铁磁谐振判断结果，确定是否允许小电流接地选线启动，包括：

当母线发生PT铁磁谐振或者存在PT谐振告警时，置PT谐振闭锁选线标志动作；

待PT谐振闭锁选线标志动作后，若后续不满足PT谐振闭锁选线标志动作，经短延时确认PT谐振闭锁选线标志返回；

当小电流接地选线启动时，判别PT谐振闭锁选线标志，在PT谐振闭锁选线标志返回时，允许小电流接地选线启动。

10.一种基于铁磁谐振识别的小电流接地选线启动装置，其特征在于，包括：

第一计算模块，用于采集电压互感器的各母线的零序电压模拟量，根据零序电压模拟量，采用滑窗算法计算零序电压总有效值U_有效，还用于基于全周傅里叶算法计算所述零序电压模拟量中的基波U₁；

第二计算模块，用于根据零序电压总有效值U_有效和基波U₁计算零序电压总谐波U_谐波；

判断模块，用于根据零序电压总有效值U_有效和零序电压总谐波U_谐波在零序电压总有效值U_有效中的占比，判断各母线是否发生PT铁磁谐振；

确定模块，用于根据PT铁磁谐振判断结果，确定是否允许小电流接地选线启动。