基于軟件測(cè)頻與諧波分析的配電線路單相接地保護(hù)控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于軟件測(cè)頻與諧波分析的配電線路單相接地保護(hù)控制方法，首先通過(guò)等時(shí)間間隔的定采樣系統(tǒng)獲得零序電流、電壓的至少2周波離散數(shù)字序列，然后采用本發(fā)明中提出的高精度軟件測(cè)頻方法獲取頻率測(cè)量值，并用離散采樣序列長(zhǎng)度修正公式修改截?cái)嗟碾x散采樣序列長(zhǎng)度以及序列值，最后進(jìn)行零序電流、電壓的基波幅值和相位計(jì)算以及諧波分析實(shí)現(xiàn)故障線路的單相接地保護(hù)控制。當(dāng)零序電流與電壓基波大于定值，且故障電流的相位角在設(shè)定好的動(dòng)作區(qū)內(nèi)，啟動(dòng)繼電保護(hù)對(duì)故障線路進(jìn)行隔離。
【專利說(shuō)明】基于軟件測(cè)頻與諧波分析的配電線路單相接地保護(hù)控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)配網(wǎng)故障檢測(cè)分析與控制技術(shù)，尤其是涉及一種基于高精度軟件測(cè)頻與諧波分析的配電線路單相接地保護(hù)控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]配電線路的主要故障形式是單相接地，整個(gè)配電系統(tǒng)中80%左右的故障是由于單相接地而引起的。目前，我國(guó)的主要配電線路大多采用的是中性點(diǎn)不接地、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈或經(jīng)高電阻接地系統(tǒng)，也稱為小電流系統(tǒng)。配電電網(wǎng)采用小電流接地方式其最大的優(yōu)勢(shì)在于發(fā)生單相接地后，系統(tǒng)仍能正常供電。但是小電流系統(tǒng)在發(fā)生單相接地故障時(shí)不會(huì)形成短路回路，所以故障特征不明顯，現(xiàn)有的接地保護(hù)控制方法不能迅速、準(zhǔn)確地控制配網(wǎng)終端對(duì)故障線路進(jìn)行隔離。例如目前使用的配電終端(如FTU、DTU、RTU等)常采用幅值越限法，當(dāng)故障零序電流超過(guò)門(mén)限時(shí)確定為故障線路，但是這種方法檢測(cè)靈敏度低；還有采用群體比幅比相法，通過(guò)對(duì)所有線路的故障電流進(jìn)行幅值比較，選出幅值較大的線路然后判斷其極性從而確定故障線路，該方法相比單純的幅值比較法和極性比較法效果都要好，但是可靠性仍然較低；而電流(功率)方向法:比較線路故障工頻零序電流和零序電壓的相位關(guān)系，當(dāng)電流(功率)流向母線時(shí)確定為故障線路，其優(yōu)點(diǎn)在于不需要其它線路信息有自居性，檢測(cè)靈敏度高，效果較前者要好，因此適用性廣。但是配電線路的工頻往往都存在頻率的偏移，故不對(duì)頻率進(jìn)行高精度測(cè)量而使用傳統(tǒng)的方法直接進(jìn)行計(jì)算常會(huì)引起誤判，因而該方法的可靠性不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種不僅對(duì)電網(wǎng)頻率測(cè)量的精度高，而且抗干擾性強(qiáng)，處理數(shù)據(jù)量少，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，只需要在2個(gè)基頻周期內(nèi)即可準(zhǔn)確測(cè)量出系統(tǒng)頻率值；而且采用高精度軟件測(cè)頻和諧波分析方法對(duì)零序電流、電壓的基波與相量計(jì)算更加準(zhǔn)確，對(duì)配電線路單相接地故障的判斷更加快速、準(zhǔn)確和可靠的配電線路單相接地保護(hù)控制方法。
[0004]本發(fā)明為解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為:
基于軟件測(cè)頻與諧波分析的配電線路單相接地保護(hù)控制方法，其特征在于包括以下步
驟:
(1)對(duì)零序電壓、電流信號(hào)進(jìn)行離散化等間隔時(shí)間的A/D采樣，采樣的頻率大于等于被測(cè)信號(hào)基頻η的8倍，且每工頻周波采樣的點(diǎn)數(shù)為M ;其中M越大，頻率測(cè)量結(jié)果的精度也就越聞;
(2)采用兩個(gè)長(zhǎng)度都為N(N 3 Μ)的的窗函數(shù)WN(n)同時(shí)截取連續(xù)的至少2個(gè)工頻周波的零序電壓、電流的離散采樣數(shù)據(jù)；并且N越大，頻率測(cè)量結(jié)果的分辨率也就越高，但是要處理的數(shù)據(jù)量也就越大，實(shí)時(shí)性能下降；(3)采用高精度軟件測(cè)頻方法得到零序電壓、電流信號(hào)實(shí)際的精確頻率測(cè)量估計(jì)值I
(4)根據(jù)步驟(3)得到的頻率精確測(cè)量估計(jì)值/,采用公式
【權(quán)利要求】
1.基于軟件測(cè)頻與諧波分析的配電線路單相接地保護(hù)控制方法，其特征在于包括以下步驟: (1)對(duì)零序電壓、電流信號(hào)進(jìn)行離散化等間隔時(shí)間的A/D采樣，采樣的頻率大于等于被測(cè)信號(hào)基頻Λ的8倍，且每工頻周波采樣的點(diǎn)數(shù)為M ； (2)采用兩個(gè)長(zhǎng)度都為N(N 3 Μ)的窗函數(shù)Wn(η)同時(shí)截取連續(xù)的至少2個(gè)工頻周波的零序電壓、電流的離散采樣數(shù)據(jù)； (3)采用高精度軟件測(cè)頻方法得到零序電壓、電流信號(hào)實(shí)際的精確頻率測(cè)量估計(jì)值；(4)根據(jù)步驟(3)得到的頻率精確測(cè)量估計(jì)值^,采用公式M= 對(duì)數(shù)據(jù)處理長(zhǎng)度N進(jìn)行修正，進(jìn)而修改截?cái)嗟碾x散采樣序列長(zhǎng)度和窗函數(shù)截?cái)嗟碾x散采樣序列值； (5)采用高精度諧波分析方法求取零序電壓基波幅值U0、零序電流基波幅值1以及兩者的相位夾角祆;(6)對(duì)步驟(5)中求得的零序電流基波幅值1以及與零序電壓之間的相位夾角與設(shè)定值進(jìn)行比較:如果零序電流基波幅值?ο大于設(shè)定初始值并且同時(shí)零序電壓基波與零序電流基波之間的相位夾角與:％Λ)也大于初始設(shè)定值,那么斷定該線路產(chǎn)生單相接地故障，控制開(kāi)關(guān)進(jìn)行跳閘，斷開(kāi)故障線路；否則控制開(kāi)關(guān)不動(dòng)作，重新進(jìn)行上述步驟I飛的處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于軟件測(cè)頻與諧波分析的配電線路單相接地保護(hù)控制方法，其特征在于:步驟(3)所述的高精度軟件測(cè)頻方法，包括以下步驟: 3-001首先運(yùn)用簡(jiǎn)單的硬件測(cè)頻法或者軟件測(cè)頻法獲得被測(cè)電信號(hào)的頻率初始測(cè)量值 ； 3-002根據(jù)步驟3-001所述的頻率初始測(cè)量值,:采用公式i= ^Xj修改截?cái)嗟碾x散米樣序列長(zhǎng)度； 3-003根據(jù)步驟3-002所述的修改截?cái)嗟碾x散采樣序列長(zhǎng)度:調(diào)整窗函數(shù)兩次截?cái)嗟碾x散采樣序列值； 3-004將步驟3-003所述的B應(yīng)用于加窗的DFT變換公式:
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于軟件測(cè)頻與諧波分析的配電線路單相接地保護(hù)控制方法，其特征在于:步驟(5)所述的高精度諧波分析方法為:采用窗函數(shù)WN(n)對(duì)采樣序列X (η)進(jìn)行截短或分段，并將步驟(4)中修正后的數(shù)據(jù)處理長(zhǎng)度N應(yīng)用于加對(duì)應(yīng)樣式窗體的DFT變換公式，DFT變換公式為:
【文檔編號(hào)】H02H3/38GK104037728SQ201410185719
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年5月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月5日
【發(fā)明者】郭上華, 譚衛(wèi)斌, 張維, 張?jiān)此? 肖朵艷 申請(qǐng)人:珠海許繼電氣有限公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司