一種能自適應(yīng)頻率變化的插值式采樣值保護方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種能自適應(yīng)頻率變化的插值式采樣值保護方法，屬于電力系統(tǒng)的繼 電保護技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 采樣值保護是微機保護特有的一種保護形式，它直接利用離散的瞬時采樣值來構(gòu) 成保護判據(jù)。傳統(tǒng)的采樣值保護一般遵循"R取S規(guī)則"，其基本原理是：取連續(xù)R點的數(shù)據(jù) 窗，對數(shù)據(jù)窗內(nèi)每個點進行判別，如果數(shù)據(jù)窗內(nèi)有S點滿足動作條件，則認為是故障，動作 出口。但是傳統(tǒng)的采樣值保護存在動作模糊區(qū)大的缺點，動作門檻精確度不高。為了提高 采樣值保護的動作精度，近年來提出了插值式采樣值保護，改進了 "R取S規(guī)則"，其基本原 理是：利用二次插值算法來生成虛擬的過零點采樣值，計算數(shù)據(jù)窗內(nèi)滿足動作條件的時間 和數(shù)據(jù)窗時間的比值，進而將該比值和內(nèi)部定值進行比較，將比較結(jié)果作為保護判據(jù)。插值 式采樣值保護能夠消除動作模糊區(qū)，具有動作精度高、動作速度快、可靠性高的特點。
[0003] 但是不管是傳統(tǒng)的采樣值保護還是插值式采樣值保護，其數(shù)據(jù)窗的選取及判據(jù)的 設(shè)定都是基于交流量為工頻的情況，如果交流量頻率是變化的，當(dāng)交流量頻率偏離工頻時， 保護特性就會受到影響。當(dāng)交流量頻率嚴(yán)重偏離工頻時，可能會造成采樣值保護誤動或拒 動。例如，我國電力系統(tǒng)的工頻為50Hz，現(xiàn)有的采樣值保護原理都是基于50Hz工頻來設(shè)計， 但是在發(fā)電機啟停機過程中，或者抽水蓄能機組SFC變頻啟動過程中，或者大型燃氣輪發(fā) 電機組的LCI變頻啟動過程中，交流量頻率可能嚴(yán)重偏離工頻，甚至?xí)陀?Hz，此時采樣 值保護不能正常工作，需要退出運行，在這些工況下需要采取其他的保護措施，采樣值保護 的應(yīng)用場合受到一定的局限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，解決的現(xiàn)有技術(shù)中采樣值保護不能自適 應(yīng)交流量頻率的變化，本發(fā)明提供一種能自適應(yīng)頻率變化的插值式采樣值保護方法，通過 對正弦交流量的周期進行實時測量，數(shù)據(jù)窗自動根據(jù)交流量周期測量結(jié)果進行實時動態(tài)調(diào) 整，這樣保護的性能不受交流量頻率的影響，同時能夠消除動作模糊區(qū)，具有動作精度高、 速度快、可靠性高的特點，特別適用于交流量頻率變化范圍較大的場合，具有良好的應(yīng)用前 景。
[0005] 技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0006] 一種能自適應(yīng)頻率變化的插值式采樣值保護方法，其特征在于，包括以下步驟：
[0007] 步驟一，設(shè)置插值式采樣值保護的定值，包括三個用戶可整定定值和四個內(nèi)部定 值；三個用戶可整定定值為Isrt、UP t ，四個內(nèi)部定值為：Iisrt、、Kisrt tjpt和K isrt_rrt; 其中，Isrt為交流量的動作門檻定值，按有效值整定，K 為返回系數(shù)定值，t 為延時定值； 內(nèi)部定值Iisert為采樣值門濫定值，內(nèi)部定值為相位角定值，內(nèi)部定值Kise^ pt為比率動作 定值，內(nèi)部定值Kiset_Mt為比率返回定值；將定值I isrt傳送給步驟六，將定值K Kisrt_rat 傳送給步驟十；
[0008] 步驟二，微機保護裝置對正弦交流信號進行離散化采樣，采樣間隔時間為固定時 間At，得到正弦交流信號的離散化采樣值序列0,將采樣值序列0傳送給步驟三和步驟 五；
[0009] 步驟三，根據(jù)步驟二傳送的采樣值序列0,通過插值法計算采樣值序列0的過零 點，生成虛擬的過零點采樣值；采樣值序列〇加上通過插值法生成的虛擬過零點采樣值，構(gòu) 成采樣值序列4,將采樣值序列4傳送給步驟四；
[0010] 步驟四，根據(jù)步驟三傳送的采樣值序列4,計算相鄰的兩個同向過零點之間的時間 間隔，得到正弦交流信號的周期Ti,將周期1\傳送給步驟八；
[0011] 步驟五，根據(jù)步驟二傳送的采樣值序列〇,對采樣值序列〇中每個采樣值進行取絕 對值運算，得到采樣值序列1，將采樣值序列1傳送給步驟六；
[0012] 步驟六，根據(jù)步驟五傳送的采樣值序列1和步驟一傳送的定值Iisrt，對采樣值序列 1中每個采樣值進行減去I isrt運算，得到采樣值序列2,將采樣值序列2傳送給步驟七；
[0013] 步驟七，根據(jù)步驟六傳送的采樣值序列2,通過插值法計算采樣值序列2的過零 點，生成虛擬的過零點采樣值；采樣值序列2加上通過插值法生成的虛擬過零點采樣值，構(gòu) 成采樣值序列3,將采樣值序列3傳送給步驟八；
[0014] 步驟八，根據(jù)步驟七傳送的采樣值序列3和步驟四傳送的周期Ti,對采樣值序列 3,從當(dāng)前采樣點開始往前取時間為t w的連續(xù)數(shù)據(jù)窗，數(shù)據(jù)窗t ￥的時間寬度等于T i;在數(shù)據(jù) 窗內(nèi)，對采樣值大于零的采樣間隔時間進行累加運算，采樣值大于零的累積時間為th;將t h 和1：￥傳送給步驟九；
[0015] 步驟九，根據(jù)步驟八中傳送的t，tw，計算K值，K ，將K值傳送給步驟十；
[0016] 步驟十，根據(jù)步驟九中傳送K值和步驟一中傳送的內(nèi)部定值Kisrt _、Kisrt ，將K 分別和Kisrt ()pt、Kisrt_Mt進行比較，將比較結(jié)果傳送給步驟十一；
[0017] 步驟十一，根據(jù)步驟十傳送的K值和內(nèi)部定值Kisrt _、Kisrt 的比較結(jié)果進行保 護邏輯判別，確定過量保護或者欠量保護的動作行為。
[0018] 所述步驟一中，用戶定值Isert為交流量的動作門濫定值，按有效值整定，用戶定值 Krat為返回系數(shù)定值，用戶定值t se;t為延時定值；內(nèi)部定值I isrt為采樣值門濫定值，內(nèi)部定 值Ket為相位角定值，Iiset和仍-?與剛好滿足條件的正弦交流信號有效值I的關(guān)系為：
[0019]
【主權(quán)項】
1. 一種能自適應(yīng)頻率變化的插值式采樣值保護方法，其特征在于，包括w下步驟： 步驟一，設(shè)置插值式采樣值保護的定值，包括=個用戶可整定定值和四個內(nèi)部定值；= 個用戶可整定定值為Iwt、Kut和t wt，四個內(nèi)部定值為；liwt、0set、Kiwt wt和K iwt ut;其中， Iwt為交流量的動作口檻定值，按有效值整定，Kut為返回系數(shù)定值，t wt為延時定值；內(nèi)部定 值liwt為采樣值口檻定值，內(nèi)部定值巧SW為相位角定值，內(nèi)部定值為比率動作定值， 內(nèi)部定值Kkeuet為比率返回定值；將定值I ket傳送給步驟六，將定值K ketjpt、Kkeuet傳送 給步驟十； 步驟二，微機保護裝置對正弦交流信號進行離散化采樣，采樣間隔時間為固定時間 At,得到正弦交流信號的離散化采樣值序列0,將采樣值序列0傳送給步驟=和步驟五； 步驟=，根據(jù)步驟二傳送的采樣值序列0,通過插值法計算采樣值序列0的過零點，生 成虛擬的過零點采樣值；采樣值序列0加上通過插值法生成的虛擬過零點采樣值，構(gòu)成采 樣值序列4,將采樣值序列4傳送給步驟四； 步驟四，根據(jù)步驟=傳送的采樣值序列4,計算相鄰的兩個同向過零點之間的時間間 隔，得到正弦交流信號的周期Ti，將周期Ti傳送給步驟八； 步驟五，根據(jù)步驟二傳送的采樣值序列0,對采樣值序列0中每個采樣值進行取絕對值 運算，得到采樣值序列1，將采樣值序列1傳送給步驟六； 步驟六，根據(jù)步驟五傳送的采樣值序列1和步驟一傳送的定值liwt，對采樣值序列1中 每個采樣值進行減去liwt運算，得到采樣值序列2,將采樣值序列2傳送給步驟走； 步驟走，根據(jù)步驟六傳送的采樣值序列2,通過插值法計算采樣值序列2的過零點，生 成虛擬的過零點采樣值；采樣值序列2加上通過插值法生成的虛擬過零點采樣值，構(gòu)成采 樣值序列3,將采樣值序列3傳送給步驟八； 步驟八，根據(jù)步驟走傳送的采樣值序列3和步驟四傳送的周期Ti，對采樣值序列3,從 當(dāng)前采樣點開始往前取時間為t，的連續(xù)數(shù)據(jù)窗，數(shù)據(jù)窗t，的時間寬度等于T在數(shù)據(jù)窗內(nèi)， 對采樣值大于零的采樣間隔時間進行累加運算，采樣值大于零的累積時間為th;將t h和t， 傳送給步驟九； 步驟九，根據(jù)步驟八中傳送的th和t，，計算K值，K ，將K值傳送給步驟十； 步驟十，根據(jù)步驟九中傳送K值和步驟一中傳送的內(nèi)部定值、Kiwt jet，將K分別 和町％1_。。〇町％。6進行比較，將比較結(jié)果傳送給步驟十一； 步驟十一，根據(jù)步驟十傳送的K值和內(nèi)部定值Kiwu。,的比較結(jié)果進行保護邏 輯判別，確定過量保護或者欠量保護的動作行為。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能自適應(yīng)頻率變化的插值式采樣值保護方法，其特征在 于；所述步驟一中，用戶定值Iwt為交流量的動作口檻定值，按有效值整定，用戶定值K ut為 返回系數(shù)定值，用戶定值twt為延時定值；內(nèi)部定值I iwt為采樣值口檻定值，內(nèi)部定值巧se* 為相位角定值，Iket和巧se,與剛好滿足條件的正弦交流信號有效值I的關(guān)系為： /iset =?G/sin(巧一) 內(nèi)部定值Kket wt為比率動作定值，K ket wt與從et的關(guān)系為； 2 Ki晚。。t=i-乃 內(nèi)部定值Kiwt ut為比率返回定值，Kiwt tpt與巧set的關(guān)系為；
內(nèi)部定值巧，W的取值范圍為： 巧/ /凡 y ^ 巧、,.，^ ^ 6 3 。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能自適應(yīng)頻率變化的插值式采樣值保護方法，其特征在 于：步驟二中，采樣間隔時間為固定時間At,可根據(jù)交流信號在工頻情況下的采樣率要求 來確定At,當(dāng)交流信號頻率偏離工頻時，采樣間隔時間保持At不變；采樣值序列0是原 始的采樣值序列，或者是一組或多組原始采樣值序列經(jīng)過線性運算得到的采樣值序列。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能自適應(yīng)頻率變化的插值式采樣值保護方法，其特征在 于；步驟S和步驟走中，所采用的插值法包括Lagrange插值法、逐次線性插值法、Newton插 值法、化rmite插值法、分段插值法和樣條插值法。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能自適應(yīng)頻率變化的插值式采樣值保護方法，其特征在 于；步驟八中，數(shù)據(jù)窗t，的時間寬度等于T 1，t，根據(jù)T i的測量結(jié)果自動實時調(diào)整。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能自適應(yīng)頻率變化的插值式采樣值保護方法，其特征在 于：所述步驟十中，K值和內(nèi)部定值的比較結(jié)果分為W下S種： 1化〉1(^。1_。^，說明正弦交流信號的有效值大于1; 2. K = Kiwt wt，說明正弦交流信號的有效值等于I ; 3. K<Ki，說明正弦交流信號的有效值小于I。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能自適應(yīng)頻率變化的插值式采樣值保護方法，其特征在 于：所述步驟十一中，保護邏輯判別判據(jù)分為W下兩種： 1) 對于過量保護，如果K〉Kiwt^pt，當(dāng)前點滿足動作條件； 2) 對于欠量保護，如果K<Kiwtjpt，當(dāng)前點滿足動作條件。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種能自適應(yīng)頻率變化的插值式采樣值保護方法，對于輸入的正弦交流信號，以固定采樣時間間隔Δt進行采樣，采用插值算法來生成虛擬過零點采樣值，進而對正弦交流量的周期Ti進行實時測量，插值式采樣值保護的數(shù)據(jù)窗tw自動根據(jù)交流量周期Ti實時動態(tài)調(diào)整，計算數(shù)據(jù)窗tw內(nèi)采樣值大于零的累積時間th，進而計算出K值，通過將K值和定值進行比較來確定保護的動作行為。本發(fā)明解決了在信號頻率嚴(yán)重偏離工頻時傳統(tǒng)采樣值保護不能正常工作的問題，使得采樣值保護的性能不受交流量頻率的影響，同時能夠消除采樣值保護的動作模糊區(qū)，具有動作精度高、動作速度快、可靠性高的特點，特別適用于交流量頻率變化范圍較大的場合，具有良好的應(yīng)用前景。
【IPC分類】G06F19-00
【公開號】CN104598762
【申請?zhí)枴緾N201510082633
【發(fā)明人】江衛(wèi)良, 鄭作偉, 郝后堂, 馬營, 李延新, 陸源
【申請人】國電南瑞科技股份有限公司
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2015年2月15日