[发明专利]基于电气量计算的低频系统故障判断方法及继电保护装置

说明书

一种基于电气量计算的低频系统故障判断方法及继电保护装置，通过固定采样频率将连续电气量信号离散化为数字量采样值，然后利用当前采样值及历史采样值通过采样值积算法计算电气量有效值。根据电气量瞬时值以及有效值特征与设定的动作阈值相比较，在系统故障时可快速动作。本发明在保证可靠性的基础上能大大提高低频系统继电保护的速动性，避免保护动作过慢可能引起的故障范围扩大或者设备损坏。

技术领域

本发明属于继电保护技术领域，具体涉及一种低频系统继电保护的计算方法，以及基于电气量计算的低频系统故障判断方法、应用所述故障判断方法的继电保护装置。

背景技术

微机继电保护装置是目前输电系统第一道防线的重要组成装置，其基本原理是将被保护对象的交流电气量信号离散化为数字量信号，而后提取相关特征量按照预设的逻辑作出跳闸动作或者告警输出。

我国输电系统额定频率为50Hz,传统的火力、水力发电机均以额定50Hz的频率向电网输送电能，因此我国的继电保护装置主要面向50Hz的交流系统开展算法研究，低于50Hz的低频系统鲜有相关研究。随着我国对清洁能源的不断重视，新能源如风力发电等已成为我国能源战略的重要组成部分，新能源结合柔性低频交流输电成为新的发展方向，特别适用于中远距离海上风电送出、陆上新能源汇集与送出、偏远地区长距离输电等场景，柔性低频交流输电已成为工频交流输电与直流输电方式的有益补充。

现有技术中，鲜有低频保护算法的研究，比较简单的做法是将基于50Hz工频系统的电气量算法通过降低采样频率以适应低频系统，即保证一个交流整周波的采样点数不变即可。这种方法虽然简单，但会大大降低继电保护装置的速动性，以20Hz低频系统为例，电压、电流等电气量的全周付式算法时间窗将由20ms延长为50ms；半波积分算法时间窗将由10ms延长为25ms，显然降低采样频率的方案难以满足继电保护速动性的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于低频系统继电保护的电气量快速计算方法、基于电气量计算的低频系统故障判断方法，以提高低频系统继电保护的速动性。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案实现：

基于电气量计算的低频系统故障判断方法，其特征在于，所述低频系统故障判断方法包括以下步骤：

步骤S1：按照固定采样频率获取当前采样点的电气量瞬时值i_k并存储，然后结合历史采样点的电气量瞬时值使用采样值积算法计算电气量有效值I_k；

步骤S2：判断电气量瞬时值的绝对值|i_k|是否大于等于I_set*P，其中I_set为设定的动作阈值，P为比例系数；若是转到步骤S3，否则转到步骤S4；

步骤S3：判断电气量的有效值I_k是否大于等于I_set，若是转到步骤S5，否则转到步骤S6；

步骤S4：判断电气量的有效值I_k是否小于I_set，若否转到步骤S5；若是转到步骤S7；

步骤S5：将计时器t加1个采样间隔时间Δt，然后转到步骤S8；

步骤S6：将计时器t减1个采样间隔时间Δt，然后转到步骤S1进行下一采样点的电气量计算；

步骤S7：将计时器t清零，然后转到步骤S1进行下一采样点的电气量计算；

步骤S8：判断时间计时器t是否大于等于设定的动作时间t_set，若是则判断低频系统故障，输出电气量动作标志；否则，转到步骤S1进行下一采样点的电气量计算。

进一步地，所述步骤S1中的固定采样频率不低于1000Hz。