专利名称：基于电压行波预测的输电线路故障检测方法
技术领域：
本发明涉及电力系统继电保护技术领域，具体地说是涉及一种基于电压行波预测的输电线路故障检测方法。
背景技术：
由于不受系统运行方式和电网结构影响 且具有天然的选相功能，电流差动保护一直是各种电压等级输电线路的主保护。在220kV及以下电压等级输电线路中，由于输电线路沿线分布电容电流很小，分布电容对电流差动保护动作性能影响很小。然而，超/特高压交流输电线路的电压、电流传输具有明显的波过程，沿线分布电容电流很大，利用两端基频稳态电流分量的矢量和的幅值作为动作量的传统电流差动保护面临着电流差动保护启动电流大，而为了防止保护误动，提高启动设定值又会导致保护灵敏度不足，制约着传统电流差动保护在超/特高压交流输电线路上的应用。行波差动保护在保护算法熟悉模型中考虑了分布电容的影响，行波差动保护原理上不受输电线路分布电容的影响，具有很高的动作性能。申请号200910034669. I发明专利“适用于串联电容补偿线路的行波差动保护方法”解决了分布电容对差动保护动作性能的影响，但对于行波传播延时为非整数倍采样间隔的情况，需要通过插值运算得到各个时间点上的电气量，对保护装置采样频率的要求非常高，因此对保护装置硬件要求很高，且每个采样时间都要进行插值运算，保护算法本身所需运算量大，无法满足保护速动性的要求。苏斌、董新洲和孙元章发表的《特高压带并联电抗器线路的行波差动保护》以及苏斌、董新洲和孙元章发表的《基于小波变换的行波差动保护》和申请号200410079501. X发明专利“行波保护中电压过零附件故障的检测方法”对于行波传播延时为非整数倍采样间隔的情况也需要通过插值运算得到各个时间点上的电气量，同样存在着运算量大的问题；需要进行小波变换，所需数据窗大，保护检测到故障发生所需时间长。目前，许多学者已提出的输电线路行波差动保护方法对行波传播延时为非整数倍采样间隔的情况都需要进行插值运算求其各个时间点上的电气量，保护算法本身运算量大，对保护装置采样硬件要求高。其中部分输电线路行波差动保护方法甚至需要进行小波变换，所需数据窗大，延长了保护检测到故障发生的时间，无法满足继电保护对速动性的要求。
发明内容
本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种检测速度快、对保护装置硬件要求低、满足保护速动性要求的基于电压行波预测的输电线路故障检测方法。本发明所述技术目的是通过以下技术手段实现的基于电压行波预测的输电线路故障检测方法，其要点在于，包括如下步骤(I)提供一种行波数据分析装置，其包括有数据采集模块、数据计算处理模块、数据判断输出模块，上述各个模块依序连接，其中数据采集模块与一数据存储装置连接，该数据存储装置的数据端与数据计算处理模块连接，数据判断输出模块与一基准模块连接，该基准模块中存储电压行波整定值，数据判断输出模块通过通信系统与上位机连接；(2)数据采集模块分别实时采集输电线路两端侧一m侧和η侧各采样时刻的电压、电流行波分量，并传送给数据计算处理模块；(3)数据计算处理模块接收到采样数据后，首先进行相模变换计算分别将输电线路两端各采样时刻的电压、电流行波分量通过相模变换得到输电线路两端各采样时刻的O、α、β模电压、电流行波分量，并存储到数据存储装置中；(4)其次，计算输电线路m端侧t时刻的O、α、β模电压行波预测分量根据
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时刻线路η端侧的O、α、β模电流行波分量和t时刻的线路η端侧的O、α、β模电压行 波分量进行变换计算获得线路m端侧t时刻的O、α、β模电压行波预测分量；(5)同样，计算输电线路η端侧t时刻的O、α、β模电压行波预测分量根据
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时刻线路m端侧的O、α、β模电流行波分量和t时刻的线路m端侧的O、α、β模电压行波分量进行变换计算获得线路η端侧t时刻的O、α、β模电压行波预测分量；(6)将获得的线路m端侧t时刻的O、α、β模电压行波预测分量进行相模反变换，从而获得输电线路m变电站保护安装处的各个采样时刻的三相电压行波预测分量；(7)将获得线路η端侧t时刻的O、α、β模电压行波预测分量进行相模反变换，从而获得输电线路η变电站保护安装处的各个采样时刻的三相电压行波预测分量；(8)数据计算处理模块提取数据存储装置中线路m侧各个采样时刻的电压行波分量，并与线路m变电站保护安装处的各个采样时刻的三相电压行波预测分量相减，获得差值的绝对值，并传送给数据判断输出模块；(9)数据计算处理模块提取数据存储装置中线路η侧各个采样时刻的电压行波分量，并与线路η变电站保护安装处的各个采样时刻的三相电压行波预测分量相减，获得差值的绝对值，并传送给数据判断输出模块；(10)数据判断输出模块接收上述计算差值绝对值，并根据基准模块中存储的整定值进行如下判断若某一相电压行波差值的绝对值大于整定值，则输出线路故障的判断信息；反之，则输出线路正常运行的判断信息，所输出的判断信息通过通信系统传送给上位 机。本发明与现有技术相比较，具有以下积极成果本发明方法无需通过插值运算求其各时刻的电压行波分量，减少了行波保护算法本身所需的运算量，可在1/4周期的短数据窗内完成故障检测功能，保护动作速度快，适用于各种电压等级的输电线路的整个暂态故障过程的行波保护。
图I所示为本发明所述行波数据分析装置的框架结构示意图。
具体实施例方式下面提供实施例针对某一输电线路对本发明的技术方案做进一步详细表述。
提供一种行波数据分析装置，其包括有数据采集模块、数据计算处理模块、数据判断输出模块，上述各个模块依序连接，其中数据采集模块与一数据存储装置连接，该数据存储装置的数据端与数据计算处理模块连接，数据判断输出模块与一基准模块连接，该基准模块中存储电压行波整定值，数据判断输出模块通过通信系统与上位机连接；首先，数据采集模块采集输电线路在m变电站保护安装处的各个采样时刻的三相电压行波分量umA (t)、U111J3 (t)、umC (t),三相电流行波分量imA (t) imB (t)、imC (t)；以及米集输电线路在η变电站保护安装处的各个采样时刻的三相电压行波分量UnA(t)、UnB(t)、un。⑴、三相电流行波分量⑴、 ^ω、inc (t)，并存储到数据存储装置中。数据计算处理模块接收到采样数据后，首先进行相模变换计算将m变电站保护安装处的各个米样时刻的三相电压行波分量、三相电流行波分量转换成O、a、β模行波分量 um(l (t)、uma (t)、U1110 (t)和 im(l (t)、ima (t)、imfi (t)
权利要求
1.基于电压行波预测的输电线路故障检测方法，其特征在于，包括以下步骤 (1)提供一种行波数据分析装置，其包括有数据采集模块、数据计算处理模块、数据判断输出模块，上述各个模块依序连接，其中数据采集模块与一数据存储装置连接，该数据存储装置的数据端与数据计算处理模块连接，数据判断输出模块与一基准模块连接，该基准模块中存储电压行波整定值，数据判断输出模块通过通信系统与上位机连接； (2)数据采集模块分别实时采集输电线路两端侧一m侧和η侧各采样时刻的电压、电流行波分量，并传送给数据计算处理模块； (3)数据计算处理模块接收到采样数据后，首先进行相模变换计算分别将输电线路两端各采样时刻的电压、电流行波分量通过相模变换得到输电线路两端各采样时刻的O、α、β模电压、电流行波分量，并存储到数据存储装置中； (4)其次，计算输电线路m端侧t时刻的O、α、β模电压行波预测分量根据时 4刻线路η端侧的O、α、β模电流行波分量和t时刻的线路η端侧的O、α、β模电压行波分量进行变换计算获得线路m端侧t时刻的O、α、β模电压行波预测分量； (5)同样，计算输电线路η端侧t时刻的O、α、β模电压行波预测分量根据时 刻线路m端侧的O、α、β模电流行波分量和t时刻的线路m端侧的O、α、β模电压行波分量进行变换计算获得线路η端侧t时刻的O、α、β模电压行波预测分量； (6)将获得的线路m端侧t时刻的O、α、β模电压行波预测分量进行相模反变换，从而获得输电线路m变电站保护安装处的各个采样时刻的三相电压行波预测分量； (7)将获得线路η端侧t时刻的O、α、β模电压行波预测分量进行相模反变换，从而获得输电线路η变电站保护安装处的各个采样时刻的三相电压行波预测分量； (8)数据计算处理模块提取数据存储装置中线路m侧各个采样时刻的电压行波分量，并与线路m变电站保护安装处的各个采样时刻的三相电压行波预测分量相减，获得差值的绝对值，并传送给数据判断输出模块； (9)数据计算处理模块提取数据存储装置中线路η侧各个采样时刻的电压行波分量，并与线路η变电站保护安装处的各个采样时刻的三相电压行波预测分量相减，获得差值的绝对值，并传送给数据判断输出模块； (10)数据判断输出模块接收上述计算差值绝对值，并根据基准模块中存储的整定值进行如下判断若某一相电压行波差值的绝对值大于整定值，则输出线路故障的判断信息；反之，则输出线路正常运行的判断信息，所输出的判断信息通过通信系统传送给上位机。
全文摘要
本发明属于电力系统继电保护技术领域，公开了一种基于电压行波预测的输电线路故障检测方法。该方法首先实时采集输电线路两端各采样时刻的电压、电流行波分量，然后进行相模变换得到输电线路两端侧各采样时刻的0、α、β模电压、电流行波分量；然后计算输电线路端t时刻的电压行波预测分量；根据该预测分量计算得到各采样时刻的三相电压行波预测分量；最后分别减去实时采集得到的输电线路该端三相电压行波分量后取绝对值，根据该绝对值进行整定判断。本发明方法无需通过插值运算求其各采样时刻的电压行波分量，减少了运算量，可在1/4周期的短数据窗内完成故障检测功能，保护动作速度快，适用于各种电压等级的输电线路的整个暂态故障过程的行波保护。
文档编号G01R31/08GK102721902SQ20121022637
公开日2012年10月10日 申请日期2012年6月28日 优先权日2012年6月28日
发明者徐志忠, 徐致远, 曾惠敏, 李勃, 李振华, 林富洪, 柯敏, 陈文景 申请人:福建省电力有限公司莆田电业局