基于零模電流行波的風(fēng)電場故障預(yù)警方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于零模電流行波的風(fēng)電場故障預(yù)警方法，包括：采集風(fēng)電場集電線路和所有風(fēng)機(jī)線路上的零模電流行波；比較所有零模電流行波的時間關(guān)系，確定波擾動時間最小的測量點(diǎn)；計算行波擾動源線路最近連續(xù)三次發(fā)生行波擾動的時間間隔，并比較所述時間間隔與整定時間間隔，如果時間間隔計算值小于整定值則發(fā)出故障預(yù)警信號。通過本發(fā)明的技術(shù)方案，能夠及時提供風(fēng)電場內(nèi)部故障預(yù)警信息，保證風(fēng)電場安全運(yùn)行。
【專利說明】基于零模電流行波的風(fēng)電場故障預(yù)警方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域【技術(shù)領(lǐng)域】，具體而言，涉及一種基于零模電流 行波的風(fēng)電場故障預(yù)警方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 風(fēng)電場是新一代電網(wǎng)的重要組成部分。目前，大規(guī)模的風(fēng)電場故障導(dǎo)致的脫網(wǎng)事 故，給電力系統(tǒng)的穩(wěn)定安全運(yùn)行帶來了絕大隱患。
[0003] 然而，目前的電力系統(tǒng)的故障處理集中在故障發(fā)生后的快速有選擇隔離故障設(shè) 備，是一種事后處理的策略。如果能準(zhǔn)確識別故障發(fā)展過程，實(shí)現(xiàn)故障預(yù)警，不僅將大大提 高電力系統(tǒng)的可靠性，減少故障損失，也將有力促進(jìn)電力系統(tǒng)故障處理技術(shù)的發(fā)展。
[0004] 因此，需要一種新的技術(shù)方案，可以實(shí)時地檢測風(fēng)電場的故障，并對風(fēng)電場的故障 進(jìn)行預(yù)警，以減小故障損失。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明正是基于上述問題，提出了一種新的技術(shù)方案，可以實(shí)時地檢測風(fēng)電場的 故障，并對風(fēng)電場的故障進(jìn)行預(yù)警，以減小故障損失。
[0006] 有鑒于此，本發(fā)明提出了一種基于零模電流行波的風(fēng)電場故障預(yù)警方法，包括：步 驟102 :在風(fēng)電場的集電線路和風(fēng)機(jī)線路上設(shè)置測量點(diǎn)，并采集所有測量點(diǎn)的零模電流行 波；步驟104 :判斷每一所述測量點(diǎn)的所述零模電流行波的測量值是否大于行波擾動閾值； 步驟106 :如果每一所述行波的測量值均大于所述行波擾動閾值，則判定所述風(fēng)電場發(fā)生 行波擾動，同時記錄擾動發(fā)生時間；步驟108 :獲取所有測量點(diǎn)在擾動發(fā)生時刻前后128微 秒內(nèi)的行波；步驟110 :提取所有測量點(diǎn)的行波擾動時間；步驟112 :比較所有測量點(diǎn)的行 波擾動時間關(guān)系，選出行波擾動時間最小的測量點(diǎn)；步驟114 :選擇與所述行波擾動時間最 小的測量點(diǎn)相鄰的所有測量點(diǎn)，并計算每一所述行波擾動時間最小的測量點(diǎn)與所述相鄰測 量點(diǎn)的行波擾動時間的差值；步驟116 :判斷每一所述差值是否小于零模行波傳播兩個測 量點(diǎn)所需的時間閾值；步驟118 :如果每一所述差值均小于所述時間閾值，則判定所述兩個 測量點(diǎn)之間線路為行波擾動源線路；如果每一所述差值均大于或等于所述時間閾值，則判 定所述行波擾動時間最小的測量點(diǎn)所在風(fēng)機(jī)線路為行波擾動源線路；步驟120 :計算所述 行波擾動源線路最近三次發(fā)生行波擾動的時間間隔；步驟122 :判斷所述行波擾動源線路 最近三次行波擾動的時間間隔是否大于時間間隔整定值；步驟124 :如果所述時間間隔小 于所述整定值，則發(fā)出故障預(yù)警信號。
[0007] 在該技術(shù)方案中，當(dāng)運(yùn)行中的電力線路出現(xiàn)絕緣薄弱點(diǎn)，或者運(yùn)行環(huán)境變壞時，在 交流周期性工頻電壓作用下，電力線路絕緣薄弱點(diǎn)將發(fā)生閃絡(luò)，產(chǎn)生擾動行波，而所述擾動 行波將在電力系統(tǒng)中傳播，因此，通過獲取線路測量點(diǎn)，可以獲取擾動行波；同時，在系統(tǒng)中 傳播，所有線路上都將檢測到擾動行波。但是，由于擾動源行波的極性與其他線路的行波極 性相反，因此，基于所有線路上獲取的電流行波的極性關(guān)系，可有效識別行波擾動源。另外， 由于線路上的擾動行波不一定都是故障前兆，也可能是由于斷路器開關(guān)操作引起的，或者 雷擊電力系統(tǒng)引起的，但是由運(yùn)行中設(shè)備絕緣性降低引起的行波是有規(guī)律的，且三相交流 電力系統(tǒng)運(yùn)行電壓是周期性電壓，因此故障前兆行波將是有規(guī)律的，在一定時間間隔內(nèi)反 復(fù)出現(xiàn)，而其他擾動行波相對而言是隨機(jī)的，離散的，且擾動時間間隔相對較長。因此，通過 比較行波擾動時間最小的測量點(diǎn)與相鄰的所述測量點(diǎn)之間的差值與時間基準(zhǔn)值的大小以 及行波擾動的時間間隔與時間間隔整定值的大?。催B續(xù)地檢測擾動行波），可以準(zhǔn)確地 識別是故障前兆還是系統(tǒng)擾動，進(jìn)而對風(fēng)電場的故障進(jìn)行準(zhǔn)確地預(yù)警，以減小故障損失。
[0008] 通過以上技術(shù)方案，可以實(shí)時地檢測風(fēng)電場的故障，并對風(fēng)電場的故障進(jìn)行預(yù)警， 以減小故障損失。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的風(fēng)電場電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的基于零模電流行波的風(fēng)電場故障預(yù)警方 法的流程示意圖；
[0011] 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例的基于零模電流行波的風(fēng)電場故障預(yù)警 方法的流程示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0012] 為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，下面結(jié)合附圖和具體實(shí) 施方式對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請的實(shí)施 例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0013] 在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是，本發(fā)明還可 以采用其他不同于在此描述的其他方式來實(shí)施，因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受下面公開 的具體實(shí)施例的限制。
[0014] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的風(fēng)電場電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015] 如圖1所示，示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的風(fēng)電場電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，下 面將以圖1為例，說明本發(fā)明的基于零模電流行波的風(fēng)電場故障預(yù)警裝置的原理。
[0016] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的基于零模電流行波的風(fēng)電場故障預(yù)警方 法的流程示意圖。
[0017] 如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的基于零模電流行波的風(fēng)電場故障預(yù)警方 法的流程，包括：
[0018] 步驟202 :在風(fēng)電場的集電線路和風(fēng)機(jī)線路上設(shè)置測量點(diǎn)，并采集所有測量點(diǎn)的 零模電流行波；
[0019] 步驟204 :判斷每一所述測量點(diǎn)的所述零模電流行波的測量值是否大于行波擾動 閾值，如果是，則執(zhí)行步驟106,如果否，則執(zhí)行步驟102 ;
[0020] 步驟206 :如果每一所述行波測量值均大于所述行波擾動閾值，則判定所述風(fēng)電 場發(fā)生行波擾動，同時記錄擾動發(fā)生時間；
[0021] 步驟208 :獲取所有測量點(diǎn)在擾動發(fā)生時刻前后128微秒內(nèi)的行波；
[0022] 步驟210 :提取所有測量點(diǎn)的行波擾動時間；
[0023] 步驟212 :比較所有測量點(diǎn)的行波擾動時間，選出行波擾動時間最小的測量點(diǎn)；
[0024] 步驟214 :選擇與所述行波擾動時間最小的測量點(diǎn)相鄰的所有測量點(diǎn)，并計算每 一所述行波擾動時間最小的測量點(diǎn)與所述相鄰測量點(diǎn)的行波擾動時間的差值；
[0025] 步驟216 :判斷每一所述差值是否小于零模行波傳播兩個測量點(diǎn)所需的時間閾 值；
[0026] 步驟218 :如果每一所述差值均小于所述時間閾值，則判定所述兩個測量點(diǎn)之間 線路為行波擾動源線路；如果每一所述差值均大于或等于所述時間閾值，則判定所述行波 擾動時間最小的測量點(diǎn)所在風(fēng)機(jī)線路為行波擾動源線路；
[0027] 步驟220 :計算所述行波擾動源線路最近三次發(fā)生行波擾動的時間間隔；
[0028] 步驟222 :判斷所述行波擾動源線路最近三次行波擾動的時間間隔是否大于時間 間隔整定值，如果是，則執(zhí)行步驟124,如果否，則執(zhí)行步驟102 ;
[0029] 步驟224 :如果所述時間間隔小于所述整定值，則發(fā)出故障預(yù)警信號。
[0030] 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例的基于零模電流行波的風(fēng)電場故障預(yù)警 方法的流程示意圖。
[0031] 如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例的基于零模電流行波的風(fēng)電場故障預(yù)警 方法的流程，包括：
[0032] 步驟302 :在風(fēng)電場集電線路和風(fēng)機(jī)線路上設(shè)置測量點(diǎn)，并實(shí)時采集所有測量點(diǎn) 的零模電流行波，采樣頻率2Mhz ;
[0033] 步驟304 :實(shí)時判斷任一測量點(diǎn)的行波測量值是否大于行波擾動閾值，如果是，則 執(zhí)行步驟206,如果否，則執(zhí)行步驟202 ;對6Kv和ΙΟΚν的配電線路，行波擾動閾值建議設(shè) 為：1A (歸算到電力系統(tǒng)一次側(cè)的值）；對35Kv的配電線路，行波擾動閾值建議設(shè)為：3A (歸 算到電力系統(tǒng)一次側(cè)的值）；
[0034] 步驟306 :如果行波測量值大于行波擾動閾值，則判定系統(tǒng)發(fā)生行波擾動，同時記 錄擾動發(fā)生時間；
[0035] 步驟308 :獲取所有測量點(diǎn)擾動發(fā)生時刻前后128微秒內(nèi)的行波；
[0036] 步驟310 :提取所有測量點(diǎn)行波擾動時間；可基于行波數(shù)據(jù)四層小波變換的初始 模極大值位置確定行波擾動時間，小波函數(shù)可選用三次B樣條函數(shù)的一次導(dǎo)函數(shù)。
[0037] 步驟312 :比較所有測量點(diǎn)行波擾動時間關(guān)系，選出行波擾動時間最小的測量點(diǎn)；
[0038] 步驟314 :選擇與所述行波擾動時間最小的測量點(diǎn)相鄰的所有測量點(diǎn)，并計算每 一所述行波擾動時間最小的測量點(diǎn)與所述相鄰測量點(diǎn)的行波擾動時間的差值；
[0039] 步驟316 :判斷每一所述差值是否小于零模行波傳播兩個測量點(diǎn)所需的時間閾 值；
[0040] 步驟318 :如果每一所述差值均小于所述時間閾值，則判定所述兩個測量點(diǎn)之間 線路為行波擾動源線路；如果每一所述差值均大于或等于所述時間閾值，則判定所述行波 擾動時間最小的測量點(diǎn)所在風(fēng)機(jī)線路為行波擾動源線路；
[0041] 步驟320 :計算所述行波擾動源線路最近三次發(fā)生行波擾動的時間間隔；
[0042] 步驟322 :判斷所述行波擾動源線路最近三次行波擾動的時間間隔是否大于時間 間隔整定值，如果是，則執(zhí)行步驟224,如果否，則執(zhí)行步驟202,當(dāng)然，考慮風(fēng)電場運(yùn)行實(shí) 際，行波擾動時間間隔整定值可為10個周波，即50hz系統(tǒng)，200ms ;60hz系統(tǒng)167ms ;
[0043] 步驟324 :如果所述時間間隔小于所述整定值，則發(fā)出故障預(yù)警信號。
[0044] 以上結(jié)合附圖詳細(xì)說明了本發(fā)明的技術(shù)方案，通過以上技術(shù)方案，可以實(shí)時地檢 測風(fēng)電場的故障，并對風(fēng)電場的故障進(jìn)行預(yù)警，以減小故障損失。
[0045] 以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技 術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修 改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于零模電流行波的風(fēng)電場故障預(yù)警方法，其特征在于，包括： 步驟102 :在風(fēng)電場的集電線路和風(fēng)機(jī)線路上設(shè)置測量點(diǎn)，并采集所有測量點(diǎn)的零模 電流行波； 步驟104 :判斷每一所述測量點(diǎn)的所述零模電流行波的測量值是否大于行波擾動閾 值； 步驟106 :如果每一所述行波測量值均大于所述行波擾動閾值，則判定所述風(fēng)電場發(fā) 生行波擾動，同時記錄擾動發(fā)生時間； 步驟108 :獲取所有測量點(diǎn)在擾動發(fā)生時刻前后128微秒內(nèi)的行波； 步驟110 :提取所有測量點(diǎn)的行波擾動時間； 步驟112 :比較所有測量點(diǎn)的行波擾動時間，選出行波擾動時間最小的測量點(diǎn)； 步驟114 :選擇與所述行波擾動時間最小的測量點(diǎn)相鄰的所有測量點(diǎn)，并計算每一所 述行波擾動時間最小的測量點(diǎn)與所述相鄰測量點(diǎn)的行波擾動時間的差值； 步驟116 :判斷每一所述差值是否小于零模行波傳播兩個測量點(diǎn)所需的時間閾值； 步驟118 :如果每一所述差值均小于所述時間閾值，則判定所述兩個測量點(diǎn)之間線路 為行波擾動源線路；如果每一所述差值均大于或等于所述時間閾值，則判定所述行波擾動 時間最小的測量點(diǎn)所在風(fēng)機(jī)線路為行波擾動源線路； 步驟120 :計算所述行波擾動源線路最近三次發(fā)生行波擾動的時間間隔； 步驟122 :判斷所述行波擾動源線路最近三次行波擾動的時間間隔是否大于時間間隔 整定值； 步驟124 :如果所述時間間隔小于所述整定值，則發(fā)出故障預(yù)警信號。
【文檔編號】G01R31/08GK104155571SQ201410328875
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月11日
【發(fā)明者】施慎行, 孫勇, 董新洲, 鄭太一, 蔡宏毅 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)吉林省電力有限公司, 清華大學(xué)