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      基于錄波文件的線路故障分析的制作方法

      文檔序號(hào):6235160閱讀:217來源:國知局
      基于錄波文件的線路故障分析的制作方法
      【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于comtrade錄波文件的線路故障分析方法。該方法使用comtrade錄波文件的模擬量結(jié)合數(shù)字量進(jìn)行線路故障分析,即通過線路三相電流、三相電壓、保護(hù)動(dòng)作信號(hào)的變化判斷故障線路,并提取故障相、動(dòng)作相、故障性質(zhì)、故障切除時(shí)間、重合閘動(dòng)作情況等信息。本發(fā)明能夠?qū)收箱洸ㄆ魃纤偷匿洸ㄎ募M(jìn)行分析,篩選出區(qū)內(nèi)故障文件,辨別出故障設(shè)備、故障發(fā)生時(shí)間、保護(hù)動(dòng)作時(shí)間、故障切除時(shí)間、重合閘動(dòng)作情況、選相、測距、故障電流等關(guān)鍵信息。
      【專利說明】基于錄波文件的線路故障分析

      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001] 本發(fā)明應(yīng)用于電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化領(lǐng)域,特別是電網(wǎng)繼電保護(hù)及故障信息系統(tǒng) 中,具體涉及一種基于comtrade錄波文件的線路故障分析方法。

      【背景技術(shù)】
      [0002] 設(shè)備發(fā)生故障時(shí),同一區(qū)域內(nèi)大量保護(hù)裝置和故障錄波器同時(shí)啟動(dòng),海量故障數(shù) 據(jù)同時(shí)涌向調(diào)度控制中心。然而,真正對(duì)調(diào)控運(yùn)行人員故障判別起作用的信息并不多,大部 分信息都是干擾信息。為了杜絕"數(shù)據(jù)淹沒"隱患,過濾干擾信息,本發(fā)明對(duì)故障錄波器上 傳的故障數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析,即分析錄波文件故障特征,剔除區(qū)外故障或負(fù)荷波動(dòng)引起的 啟動(dòng)文件,篩選出區(qū)內(nèi)故障文件。輔助調(diào)控運(yùn)行人員快速判明故障類型和位置,縮短事故處 理時(shí)間。


      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0003] 本發(fā)明的目的是在發(fā)生電網(wǎng)故障后,對(duì)故障錄波器上送的錄波文件進(jìn)行分析,篩 選出區(qū)內(nèi)故障文件,辨別出故障設(shè)備、故障發(fā)生時(shí)間、保護(hù)動(dòng)作時(shí)間、故障切除時(shí)間、重合閘 動(dòng)作情況、選相、測距、故障電流等關(guān)鍵信息。
      [0004] 本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案。
      [0005] 基于錄波文件的線路故障分析方法,其特征在于,所述方法包括以下步驟:
      [0006] (1)獲取線路基本參數(shù)和通道配置,包括線路正序電阻、正序電抗、零序電阻、零序 電抗、線路長度、線路三相電流通道號(hào)、線路三相電壓通道號(hào)、線路保護(hù)動(dòng)作通道號(hào)、線路重 合閘通道號(hào);
      [0007] (2)整理錄波數(shù)據(jù),對(duì)三相電流、三相電壓進(jìn)行一二次值轉(zhuǎn)換;
      [0008] (3)計(jì)算出三相電流幅值最大的一相,判斷該相線路是否有故障,非故障線路不進(jìn) 行分析;
      [0009] (4)用線路保護(hù)動(dòng)作數(shù)字量(保護(hù)動(dòng)作數(shù)字量即保護(hù)動(dòng)作信號(hào))進(jìn)行過濾,至少一 相保護(hù)動(dòng)作信號(hào)發(fā)生變位,則判斷為該相線路的故障為區(qū)內(nèi)故障,否則判斷為區(qū)外故障,區(qū) 外故障線路不進(jìn)行分析;
      [0010] (5)使用三相電流,判斷故障起始點(diǎn)的時(shí)刻;
      [0011] (6)判斷故障相別;
      [0012] (7)根據(jù)故障相別進(jìn)行故障測距計(jì)算;
      [0013] (8)根據(jù)故障起始點(diǎn)的時(shí)刻及故障相電流,判斷故障切除點(diǎn)的時(shí)刻;
      [0014] (9)根據(jù)故障點(diǎn)及三相電流,判斷發(fā)生跳閘的相別;
      [0015] (10)根據(jù)故障點(diǎn)及故障相電流、重合閘信號(hào),判斷重合閘情況。
      [0016] 本發(fā)明還可以進(jìn)一步采用以下優(yōu)選方案:
      [0017] 其中步驟⑶進(jìn)一步包括:
      [0018] ①計(jì)算出三相電流幅值最大的一相,最大電流值Imax和出現(xiàn)最大電流的位置;
      [0019] ②出現(xiàn)最大電流后,該相電流連續(xù)兩個(gè)周波的電流小于Imax/10,則判斷該相線路 故障。
      [0020] 其中步驟(5)進(jìn)一步包括:
      [0021] ①計(jì)算兩兩相間電流差Δ Ixy
      [0022] Λ (Ixy) = | 11 (xy,k) - I (xy,k-T) | -11 (xy,k-T) - I (xy,k_2T) |,xy 指 AB、BC、CA 三種相別,k指采樣的當(dāng)前時(shí)刻某一點(diǎn),T為一周采樣點(diǎn)數(shù),(k-T)即指k點(diǎn)的1周前的采樣 值,(k-2T)即從k點(diǎn)的2周前采樣值;
      [0023] ②連續(xù)T/6個(gè)相間電流差(Λ Ixy)超過啟動(dòng)定值Iqd,則判定k為故障起始點(diǎn)。
      [0024] 其中步驟(6)進(jìn)一步包括:
      [0025] ①計(jì)算故障開始前0. 5周波三相電流(Ia_bef,Ib_bef,Ic_bef),故障開始后1. 5 周波三相電流(Ia_aft,Ib_aft,Ic_aft);
      [0026] ②計(jì)算故障開始后1. 5周波零序電流I0_aft,如果mI0_aft>Ia_aft或mI0_ aft>Ib_aft或mI0_aft>Ic_aft,則判斷為接地故障,m為整定系數(shù);
      [0027] ③
      [0028] 計(jì)算相電流差突變量Λ Ι^Λ 1%和厶1"和相電流突變量Λ ΙΑ、Λ ^和厶1。,其 中:
      [0029] Λ ΙΑΒ = | (Ia_aft_Ia_bef) - (Ib_aft_Ib_bef) | = | Λ ΙΑ_ Λ ΙΒ | ;
      [0030] Λ IBC = I (Ib_aft_Ib_bef) - (Ic_aft_Ic_bef) I = I Λ ΙΒ_ Λ Ic I ;
      [0031] Λ ICA = | (Ic_aft_Ic_bef) -(Ia_aft_Ia_bef) | = | Λ Ic_ Λ ΙΑ | ;
      [0032] 若是為接地故障,則:
      [0033] m Λ IBC〈 Λ ΙΑΒ 且 m Λ IBC〈 Λ ICA,Α 相接地短路;m Λ ICA〈 Λ ΙΑΒ 且 m Λ ICA〈 Λ IBC, B相接地短路;
      [0034] m Λ 1仙〈Λ IBC 且 m Λ IAB〈 Λ ICA,C 相接地短路;
      [0035] 以上都不滿足,判定為兩相接地故障,求三個(gè)相電流差突變量的最大值,與之對(duì)應(yīng) 的兩相為故障相。
      [0036] 若是為非接地故障,則:
      [0037] m Λ Ic〈 Λ IA 且 m Λ Ic〈 Λ IB,AB 兩相短路;
      [0038] m Λ ΙΑ〈 Λ IB 且 m Λ ΙΑ〈 Λ Ic,BC 兩相短路;
      [0039] m Λ ΙΒ〈 Λ IA 且 m Λ ΙΒ〈 Λ Ic,CA 兩相短路;
      [0040] 以上都不滿足,判定為三相故障。
      [0041] 其中步驟(7)進(jìn)一步包括:采用單端測距阻抗法,獲得故障位置。
      [0042] 其中步驟⑶進(jìn)一步包括:
      [0043] 在一個(gè)錄波數(shù)據(jù)的采樣段內(nèi),comtrade文件是等間隔采樣,用Λ y即fabs(Ix+1 -Ix)等價(jià)描述該位置的故障相電流曲線切線斜率,其中Ix為故障相電流,當(dāng)從采樣點(diǎn)位置N 開始,連續(xù)Μ個(gè)點(diǎn)的Λ y小于設(shè)定的Λ limit時(shí),可認(rèn)為N位置就是故障切除點(diǎn)。
      [0044] comtrade是IEEE標(biāo)準(zhǔn)電力系統(tǒng)暫態(tài)數(shù)據(jù)交換通用格式。標(biāo)準(zhǔn)為電力系統(tǒng)或電力 系統(tǒng)模型采集到的暫態(tài)波形和事故數(shù)據(jù)的文件定義了一種格式。該格式意欲提供一種易于 說明的數(shù)據(jù)交換通用格式。IEEE于1991年提出,并于1999進(jìn)行了修訂和完善。
      [0045] 其中步驟(9)進(jìn)一步包括:
      [0046] 按照權(quán)利要求(8)所述的方法,依次判斷三相電流是否存在故障切除點(diǎn),存在故 障切除點(diǎn)則判斷該相跳閘。
      [0047] 其中步驟(10)進(jìn)一步包括:
      [0048] ①計(jì)算線路重合閘信號(hào)是否發(fā)生變位,如果有變位,并且變位發(fā)生在故障點(diǎn)后,則 判斷重合,重合時(shí)間取重合閘信號(hào)變位時(shí)刻;
      [0049] ②如果有重合,則按照步驟(3)所述方法檢測重合后三相電流是否存在故障,重 合后電流仍有故障則判斷為重合失敗,重合后電流無故障則判斷為重合成功。
      [0050] 本發(fā)明具有以下有益效果:
      [0051] 發(fā)生電網(wǎng)故障后,分析錄波文件故障特征,剔除區(qū)外故障或負(fù)荷波動(dòng)引起的啟動(dòng) 文件,篩選出區(qū)內(nèi)故障文件,辨別故障設(shè)備、故障發(fā)生時(shí)間、保護(hù)動(dòng)作時(shí)間、故障切除時(shí)間、 重合閘動(dòng)作情況、選相、測距、故障電流等關(guān)鍵信息,提高運(yùn)行人員的調(diào)控水平。

      【專利附圖】

      【附圖說明】
      [0052] 圖1為本發(fā)明基于錄波文件的線路故障分析方法的流程圖。
      [0053] 圖2為220KV變電站錄波器某一線相關(guān)錄波波形。

      【具體實(shí)施方式】
      [0054] 下面,根據(jù)說明書附圖并結(jié)合某一線路C相接地故障的具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技 術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)表述(如圖1所示為本發(fā)明基于錄波文件的線路故障分析方法的流程 圖),所述線路故障分析方法包括以下步驟:
      [0055] (1)獲取某一線路基本參數(shù)和通道配置,包括線路正序電阻、正序電抗、零序電阻、 零序電抗、線路長度、線路三相電流通道號(hào)(12、13、14)、線路三相電壓通道號(hào)(0、1、2)、線 路保護(hù)動(dòng)作通道號(hào)(95、96、97)、線路重合閘通道號(hào)(99);
      [0056] (2)整理錄波數(shù)據(jù),對(duì)三相電流、三相電壓進(jìn)行一二次值轉(zhuǎn)換;
      [0057] (3)計(jì)算出三相電流幅值最大的一相為C相,最大電流為15. 14kA,出現(xiàn)最大電流 的位置為763采樣點(diǎn);從786采樣點(diǎn)開始,連續(xù)2個(gè)周波電流小于1. 514kA,判斷C相線路 故障;
      [0058] (4)用線路保護(hù)動(dòng)作數(shù)字量進(jìn)行過濾,其中2214_PSL603G保護(hù)A相出口、B相出 口、C相出口信號(hào)發(fā)生變位,判斷為區(qū)內(nèi)故障;
      [0059] (5)計(jì)算兩兩相間電流差Λ Iab,Λ Ib。,Λ Iea,設(shè)啟動(dòng)定值Iqd = 0. 5 ;從506采樣 點(diǎn)開始,連續(xù)1/6周波Λ Ib。和Λ ΙΜ超過0. 5,判定506采樣點(diǎn)為故障起始點(diǎn);
      [0060] (6)計(jì)算故障前0. 5周波和故障開始后1. 5周波三相電流和零序電流,取m = 6, 其中:
      [0061] Ia_bef = -109. 78-275. 25j,Ib_bef = -188. 46+219. 68j,Ic_bef = 292+73. 46j
      [0062] Ia_af t = 15. 50-824. 71 j , Ib_aft = -201. 46 + 85. 55 j , Ic_aft =-1209. 98+25335. 88j
      [0063] 6I0_aft = -2791. 9+49193. 46j,判斷為接地故障。
      [0064] 計(jì)算相間電流差突變量Λ IAB = I (Ia_aft-Ia_bef)-(Ib_aft_Ib_bef) I = 437,
      [0065] Λ IBC = I (Ib_aft_Ib_bef) - (Ic_aft_Ic_bef) I = 25440,
      [0066] Λ ICA = I (Ic_aft_Ic_bef)-(Ia_aft_Ia_bef) I = 25863,
      [0067] 因?yàn)? Λ IAB〈 Λ IBC且6 Λ 1# Λ ICA,判斷為C相接地故障。
      [0068] (7)計(jì)算故障測距結(jié)果為1. 297公里;
      [0069] (8)取Λ limit為0. 22,取Μ為一周波采樣點(diǎn)數(shù)。從采樣點(diǎn)790開始,連續(xù)一周波 C相電流斜率小于Λ limit,判斷采樣點(diǎn)790為故障切除點(diǎn)。
      [0070] (9)根據(jù)步驟(8)所述方法,依次檢測A、B、C相電流,其中C相電流存在故障切除 點(diǎn),判斷跳閘相為C相;
      [0071] (10)重合閘信號(hào)在采樣點(diǎn)3139發(fā)生變位,判斷重合,重合時(shí)間取采樣點(diǎn)3139對(duì)應(yīng) 時(shí)刻。根據(jù)步驟(3)所述方法,檢測到重合后C相電流仍存在故障,判斷為重合失敗。
      [0072] 申請(qǐng)人:結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做了詳細(xì)的說明與描述,但是本領(lǐng) 域技術(shù)人員應(yīng)該理解,以上實(shí)施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案,詳盡的說明只是為了幫助 讀者更好地理解本發(fā)明精神,而并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制,相反,任何基于本發(fā)明的發(fā) 明精神所作的任何改進(jìn)或修飾都應(yīng)當(dāng)處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
      【權(quán)利要求】
      1. 基于錄波文件的線路故障分析方法,其特征在于:所述方法錄波文件的模擬量結(jié)合 數(shù)字量進(jìn)行線路故障分析,即通過線路三相電流、三相電壓、保護(hù)動(dòng)作信號(hào)的變化判斷故障 線路,并提取故障相、動(dòng)作相、故障性質(zhì)、故障切除時(shí)間、重合閘動(dòng)作情況等信息。
      2. 基于錄波文件的線路故障分析方法,其特征在于,所述方法包括以下步驟: (1) 獲取線路基本參數(shù)和通道配置,包括線路正序電阻、正序電抗、零序電阻、零序電 抗、線路長度、線路三相電流通道號(hào)、線路三相電壓通道號(hào)、線路保護(hù)動(dòng)作通道號(hào)、線路重合 閘通道號(hào); (2) 整理錄波數(shù)據(jù),對(duì)三相電流、三相電壓進(jìn)行一二次值轉(zhuǎn)換; (3) 計(jì)算出三相電流幅值最大的一相,判斷該相線路是否有故障,非故障線路不進(jìn)行分 析; (4) 用線路保護(hù)動(dòng)作數(shù)字量、即保護(hù)動(dòng)作信號(hào))進(jìn)行過濾,至少一相保護(hù)動(dòng)作信號(hào)發(fā)生 變位,則判斷為該相線路的故障為區(qū)內(nèi)故障,否則判斷為區(qū)外故障,區(qū)外故障線路不進(jìn)行分 析; (5) 使用三相電流,判斷故障起始點(diǎn)的時(shí)刻; (6) 判斷故障相別; (7) 根據(jù)故障相別進(jìn)行故障測距計(jì)算; (8) 根據(jù)故障起始點(diǎn)的時(shí)刻及故障相電流,判斷故障切除點(diǎn)的時(shí)刻; (9) 根據(jù)故障點(diǎn)及三相電流,判斷發(fā)生跳閘的相別; (10) 根據(jù)故障點(diǎn)及故障相電流、重合閘信號(hào),判斷重合閘情況。
      3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法,其特征在于: 其中步驟(3)進(jìn)一步包括: ① 計(jì)算出三相電流幅值最大的一相,最大電流值Imax和出現(xiàn)最大電流的位置; ② 出現(xiàn)最大電流后,該相電流連續(xù)兩個(gè)周波的電流小于Imax/10,則判斷該相線路故 障。
      4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法,其特征在于: 其中步驟(5)進(jìn)一步包括: ① 計(jì)算兩兩相間電流差Λ Ixy Λ (Ixy) = I 11 (xy,k) - I (xy,k-τ) I -11 (xy,k-τ) - I (xy,k-2T) I,xy 指 AB、BC、CA 三種 相別,k指采樣的當(dāng)前時(shí)刻某一點(diǎn),T為一周采樣點(diǎn)數(shù),(k-T)即指k點(diǎn)的1周前的采樣值, (k-2T)即從k點(diǎn)的2周前采樣值; ② 連續(xù)T/6個(gè)相間電流差(Λ Ixy)超過啟動(dòng)定值Iqd,則判定k為故障起始點(diǎn)。
      5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法,其特征在于: 其中步驟(6)進(jìn)一步包括: ① 計(jì)算故障開始前〇. 5周波三相電流(Ia_bef,Ib_bef,Ic_bef),故障開始后1. 5周波 三相電流(Ia_aft,Ib_aft,Ic_aft); ② 計(jì)算故障開始后1. 5周波零序電流I0_aft,如果mI0_aft>Ia_aft或mI0_aft>Ib_ aft或mI0_aft>Ic_aft,則判斷為接地故障,其中m為預(yù)設(shè)的整定系數(shù); ③ 計(jì)算相電流差突變量Λ ΙΑΒ、Λ 1%和八1〇^和相電流突變量Λ ΙΑ、Λ ^和八Ic,其中: A Ιαβ = I (Ia_aft-Ia_bef) - (Ib_aft-Ib_bef) | = | Λ ΙΑ_ Λ IBI ; Δ IBC = I (Ib_aft-Ib_bef) - (Ic_aft-Ic_bef) I = I Λ ΙΒ_ Λ Ic I ; Δ ICA = I (Ic_aft-Ic_bef) - (Ia_aft-Ia_bef) I = I Λ Ic_ Λ IAI ; 若是為接地故障,則: m Λ IBC〈 Λ Ιαβ 且 m Λ IBC〈 Λ ICA,A 相接地短路;m Λ ICA〈 Λ IAB 且 m Λ ICA〈 Λ IBC,B 相 接地短路; m Λ ΙΑΒ〈 Λ IBC 且 m Λ 1# Λ ICA,C 相接地短路; 以上都不滿足,判定為兩相接地故障,求三個(gè)相電流差突變量的最大值,與之對(duì)應(yīng)的兩 相為故障相。 若是為非接地故障,則: m Λ Ic〈 Λ IA 且 m Λ Ic〈 Λ IB,AB 兩相短路; m Λ ΙΑ〈 Λ IB 且 m Λ ΙΑ〈 Λ Ic,BC 兩相短路; m Λ ΙΒ〈 Λ IA 且 m Λ ΙΒ〈 Λ Ic,CA 兩相短路; 以上都不滿足,判定為三相故障。
      6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法,其特征在于: 其中步驟(7)進(jìn)一步包括:采用單端測距阻抗法,獲得故障位置。
      7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法,其特征在于: 其中步驟(8)進(jìn)一步包括: 在一個(gè)錄波數(shù)據(jù)的采樣段內(nèi),comtrade文件是等間隔采樣,用Λ y即fabs(Ix+1 - Ix)等 價(jià)描述該位置的故障相電流曲線切線斜率,其中Ix為故障相電流,當(dāng)從采樣點(diǎn)位置N開始, 連續(xù)Μ個(gè)點(diǎn)的Λ y小于設(shè)定的Λ limit時(shí),可認(rèn)為N位置就是故障切除點(diǎn)。
      8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法,其特征在于: 其中步驟(9)進(jìn)一步包括: 按照權(quán)利要求(8)所述的方法,依次判斷三相電流是否存在故障切除點(diǎn),存在故障切 除點(diǎn)則判斷該相跳閘。
      9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法,其特征在于: 其中步驟(10)進(jìn)一步包括: ① 計(jì)算線路重合閘信號(hào)是否發(fā)生變位,如果有變位,并且變位發(fā)生在故障點(diǎn)后,則判斷 重合,重合時(shí)間取重合閘信號(hào)變位時(shí)刻; ② 如果有重合,則按照步驟(3)所述方法檢測重合后三相電流是否存在故障,重合后 電流仍有故障則判斷為重合失敗,重合后電流無故障則判斷為重合成功。
      【文檔編號(hào)】G01R31/08GK104122485SQ201410353366
      【公開日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月23日
      【發(fā)明者】孫曉彥, 范廣民, 黃易, 趙紀(jì)元, 郭凌旭, 楊東, 高翔, 陳紅雨 申請(qǐng)人:國網(wǎng)天津市電力公司, 北京四方繼保自動(dòng)化股份有限公司
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