基于零模電流行波的風(fēng)電場(chǎng)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(chǎng)故障預(yù)警方法，包括：采集風(fēng)電場(chǎng)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(shí)間關(guān)系，確定波擾動(dòng)時(shí)間最小的測(cè)量點(diǎn)；計(jì)算行波擾動(dòng)源線路最近連續(xù)三次發(fā)生行波擾動(dòng)的時(shí)間間隔，并比較所述時(shí)間間隔與整定時(shí)間間隔，如果時(shí)間間隔計(jì)算值小于整定值則發(fā)出故障預(yù)警信號(hào)。通過(guò)本發(fā)明的技術(shù)方案，能夠及時(shí)提供風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)部故障預(yù)警信息，保證風(fēng)電場(chǎng)安全運(yùn)行。
【專利說(shuō)明】基于零模電流行波的風(fēng)電場(chǎng)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(chǎng)故障預(yù)警方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 風(fēng)電場(chǎng)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(chǎng)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(lái)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(shí)別故障發(fā)展過(guò)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(shí)地檢測(cè)風(fēng)電場(chǎng)的故障，并對(duì)風(fēng)電場(chǎng)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(wèn)題，提出了一種新的技術(shù)方案，可以實(shí)時(shí)地檢測(cè)風(fēng)電場(chǎng)的 故障，并對(duì)風(fēng)電場(chǎng)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(chǎng)故障預(yù)警方法，包括：步 驟102 :在風(fēng)電場(chǎng)的集電線路和風(fēng)機(jī)線路上設(shè)置測(cè)量點(diǎn)，并采集所有測(cè)量點(diǎn)的零模電流行 波；步驟104 :判斷每一所述測(cè)量點(diǎn)的所述零模電流行波的測(cè)量值是否大于行波擾動(dòng)閾值； 步驟106 :如果每一所述行波的測(cè)量值均大于所述行波擾動(dòng)閾值，則判定所述風(fēng)電場(chǎng)發(fā)生 行波擾動(dòng)，同時(shí)記錄擾動(dòng)發(fā)生時(shí)間；步驟108 :獲取所有測(cè)量點(diǎn)在擾動(dòng)發(fā)生時(shí)刻前后128微 秒內(nèi)的行波；步驟110 :提取所有測(cè)量點(diǎn)的行波擾動(dòng)時(shí)間；步驟112 :比較所有測(cè)量點(diǎn)的行 波擾動(dòng)時(shí)間關(guān)系，選出行波擾動(dòng)時(shí)間最小的測(cè)量點(diǎn)；步驟114 :選擇與所述行波擾動(dòng)時(shí)間最 小的測(cè)量點(diǎn)相鄰的所有測(cè)量點(diǎn)，并計(jì)算每一所述行波擾動(dòng)時(shí)間最小的測(cè)量點(diǎn)與所述相鄰測(cè) 量點(diǎn)的行波擾動(dòng)時(shí)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(gè)測(cè) 量點(diǎn)所需的時(shí)間閾值；步驟118 :如果每一所述差值均小于所述時(shí)間閾值，則判定所述兩個(gè) 測(cè)量點(diǎn)之間線路為行波擾動(dòng)源線路；如果每一所述差值均大于或等于所述時(shí)間閾值，則判 定所述行波擾動(dòng)時(shí)間最小的測(cè)量點(diǎn)所在風(fēng)機(jī)線路為行波擾動(dòng)源線路；步驟120 :計(jì)算所述 行波擾動(dòng)源線路最近三次發(fā)生行波擾動(dòng)的時(shí)間間隔；步驟122 :判斷所述行波擾動(dòng)源線路 最近三次行波擾動(dòng)的時(shí)間間隔是否大于時(shí)間間隔整定值；步驟124 :如果所述時(shí)間間隔小 于所述整定值，則發(fā)出故障預(yù)警信號(hào)。
[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(shí)，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(dòng)行波，而所述擾動(dòng) 行波將在電力系統(tǒng)中傳播，因此，通過(guò)獲取線路測(cè)量點(diǎn)，可以獲取擾動(dòng)行波；同時(shí)，在系統(tǒng)中 傳播，所有線路上都將檢測(cè)到擾動(dòng)行波。但是，由于擾動(dòng)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(shí)別行波擾動(dòng)源。另外， 由于線路上的擾動(dòng)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(shí)間間隔內(nèi)反 復(fù)出現(xiàn)，而其他擾動(dòng)行波相對(duì)而言是隨機(jī)的，離散的，且擾動(dòng)時(shí)間間隔相對(duì)較長(zhǎng)。因此，通過(guò) 比較行波擾動(dòng)時(shí)間最小的測(cè)量點(diǎn)與相鄰的所述測(cè)量點(diǎn)之間的差值與時(shí)間基準(zhǔn)值的大小以 及行波擾動(dòng)的時(shí)間間隔與時(shí)間間隔整定值的大?。催B續(xù)地檢測(cè)擾動(dòng)行波），可以準(zhǔn)確地 識(shí)別是故障前兆還是系統(tǒng)擾動(dòng)，進(jìn)而對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的故障進(jìn)行準(zhǔn)確地預(yù)警，以減小故障損失。
[0008] 通過(guò)以上技術(shù)方案，可以實(shí)時(shí)地檢測(cè)風(fēng)電場(chǎng)的故障，并對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的故障進(jìn)行預(yù)警， 以減小故障損失。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的風(fēng)電場(chǎng)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(gè)實(shí)施例的基于零模電流行波的風(fēng)電場(chǎng)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(gè)實(shí)施例的基于零模電流行波的風(fēng)電場(chǎng)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(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)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(lái)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(gè)實(shí)施例的風(fēng)電場(chǎng)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(gè)實(shí)施例的風(fēng)電場(chǎng)電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，下 面將以圖1為例，說(shuō)明本發(fā)明的基于零模電流行波的風(fēng)電場(chǎng)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(gè)實(shí)施例的基于零模電流行波的風(fēng)電場(chǎng)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(gè)實(shí)施例的基于零模電流行波的風(fēng)電場(chǎng)故障預(yù)警方 法的流程，包括：
[0018] 步驟202 :在風(fēng)電場(chǎng)的集電線路和風(fēng)機(jī)線路上設(shè)置測(cè)量點(diǎn)，并采集所有測(cè)量點(diǎn)的 零模電流行波；
[0019] 步驟204 :判斷每一所述測(cè)量點(diǎn)的所述零模電流行波的測(cè)量值是否大于行波擾動(dòng) 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(cè)量值均大于所述行波擾動(dòng)閾值，則判定所述風(fēng)電 場(chǎng)發(fā)生行波擾動(dòng)，同時(shí)記錄擾動(dòng)發(fā)生時(shí)間；
[0021] 步驟208 :獲取所有測(cè)量點(diǎn)在擾動(dòng)發(fā)生時(shí)刻前后128微秒內(nèi)的行波；
[0022] 步驟210 :提取所有測(cè)量點(diǎn)的行波擾動(dòng)時(shí)間；
[0023] 步驟212 :比較所有測(cè)量點(diǎn)的行波擾動(dòng)時(shí)間，選出行波擾動(dòng)時(shí)間最小的測(cè)量點(diǎn)；
[0024] 步驟214 :選擇與所述行波擾動(dòng)時(shí)間最小的測(cè)量點(diǎn)相鄰的所有測(cè)量點(diǎn)，并計(jì)算每 一所述行波擾動(dòng)時(shí)間最小的測(cè)量點(diǎn)與所述相鄰測(cè)量點(diǎn)的行波擾動(dòng)時(shí)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(gè)測(cè)量點(diǎn)所需的時(shí)間閾 值；
[0026] 步驟218 :如果每一所述差值均小于所述時(shí)間閾值，則判定所述兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)之間 線路為行波擾動(dòng)源線路；如果每一所述差值均大于或等于所述時(shí)間閾值，則判定所述行波 擾動(dòng)時(shí)間最小的測(cè)量點(diǎn)所在風(fēng)機(jī)線路為行波擾動(dòng)源線路；
[0027] 步驟220 :計(jì)算所述行波擾動(dòng)源線路最近三次發(fā)生行波擾動(dòng)的時(shí)間間隔；
[0028] 步驟222 :判斷所述行波擾動(dòng)源線路最近三次行波擾動(dòng)的時(shí)間間隔是否大于時(shí)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(shí)間間隔小于所述整定值，則發(fā)出故障預(yù)警信號(hào)。
[0030] 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的基于零模電流行波的風(fēng)電場(chǎng)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(gè)實(shí)施例的基于零模電流行波的風(fēng)電場(chǎng)故障預(yù)警 方法的流程，包括：
[0032] 步驟302 :在風(fēng)電場(chǎng)集電線路和風(fēng)機(jī)線路上設(shè)置測(cè)量點(diǎn)，并實(shí)時(shí)采集所有測(cè)量點(diǎn) 的零模電流行波，采樣頻率2Mhz ;
[0033] 步驟304 :實(shí)時(shí)判斷任一測(cè)量點(diǎn)的行波測(cè)量值是否大于行波擾動(dòng)閾值，如果是，則 執(zhí)行步驟206,如果否，則執(zhí)行步驟202 ;對(duì)6Kv和ΙΟΚν的配電線路，行波擾動(dòng)閾值建議設(shè) 為：1A (歸算到電力系統(tǒng)一次側(cè)的值）；對(duì)35Kv的配電線路，行波擾動(dòng)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(cè)量值大于行波擾動(dòng)閾值，則判定系統(tǒng)發(fā)生行波擾動(dòng)，同時(shí)記 錄擾動(dòng)發(fā)生時(shí)間；
[0035] 步驟308 :獲取所有測(cè)量點(diǎn)擾動(dòng)發(fā)生時(shí)刻前后128微秒內(nèi)的行波；
[0036] 步驟310 :提取所有測(cè)量點(diǎn)行波擾動(dòng)時(shí)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(dòng)時(shí)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(cè)量點(diǎn)行波擾動(dòng)時(shí)間關(guān)系，選出行波擾動(dòng)時(shí)間最小的測(cè)量點(diǎn)；
[0038] 步驟314 :選擇與所述行波擾動(dòng)時(shí)間最小的測(cè)量點(diǎn)相鄰的所有測(cè)量點(diǎn)，并計(jì)算每 一所述行波擾動(dòng)時(shí)間最小的測(cè)量點(diǎn)與所述相鄰測(cè)量點(diǎn)的行波擾動(dòng)時(shí)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(gè)測(cè)量點(diǎn)所需的時(shí)間閾 值；
[0040] 步驟318 :如果每一所述差值均小于所述時(shí)間閾值，則判定所述兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)之間 線路為行波擾動(dòng)源線路；如果每一所述差值均大于或等于所述時(shí)間閾值，則判定所述行波 擾動(dòng)時(shí)間最小的測(cè)量點(diǎn)所在風(fēng)機(jī)線路為行波擾動(dòng)源線路；
[0041] 步驟320 :計(jì)算所述行波擾動(dòng)源線路最近三次發(fā)生行波擾動(dòng)的時(shí)間間隔；
[0042] 步驟322 :判斷所述行波擾動(dòng)源線路最近三次行波擾動(dòng)的時(shí)間間隔是否大于時(shí)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(chǎng)運(yùn)行實(shí) 際，行波擾動(dòng)時(shí)間間隔整定值可為10個(gè)周波，即50hz系統(tǒng)，200ms ;60hz系統(tǒng)167ms ;
[0043] 步驟324 :如果所述時(shí)間間隔小于所述整定值，則發(fā)出故障預(yù)警信號(hào)。
[0044] 以上結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明的技術(shù)方案，通過(guò)以上技術(shù)方案，可以實(shí)時(shí)地檢 測(cè)風(fēng)電場(chǎng)的故障，并對(duì)風(fēng)電場(chǎng)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(duì)于本領(lǐng)域的技 術(shù)人員來(lái)說(shuō)，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(chǎng)故障預(yù)警方法，其特征在于，包括： 步驟102 :在風(fēng)電場(chǎng)的集電線路和風(fēng)機(jī)線路上設(shè)置測(cè)量點(diǎn)，并采集所有測(cè)量點(diǎn)的零模 電流行波； 步驟104 :判斷每一所述測(cè)量點(diǎn)的所述零模電流行波的測(cè)量值是否大于行波擾動(dòng)閾 值； 步驟106 :如果每一所述行波測(cè)量值均大于所述行波擾動(dòng)閾值，則判定所述風(fēng)電場(chǎng)發(fā) 生行波擾動(dòng)，同時(shí)記錄擾動(dòng)發(fā)生時(shí)間； 步驟108 :獲取所有測(cè)量點(diǎn)在擾動(dòng)發(fā)生時(shí)刻前后128微秒內(nèi)的行波； 步驟110 :提取所有測(cè)量點(diǎn)的行波擾動(dòng)時(shí)間； 步驟112 :比較所有測(cè)量點(diǎn)的行波擾動(dòng)時(shí)間，選出行波擾動(dòng)時(shí)間最小的測(cè)量點(diǎn)； 步驟114 :選擇與所述行波擾動(dòng)時(shí)間最小的測(cè)量點(diǎn)相鄰的所有測(cè)量點(diǎn)，并計(jì)算每一所 述行波擾動(dòng)時(shí)間最小的測(cè)量點(diǎn)與所述相鄰測(cè)量點(diǎn)的行波擾動(dòng)時(shí)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(gè)測(cè)量點(diǎn)所需的時(shí)間閾值； 步驟118 :如果每一所述差值均小于所述時(shí)間閾值，則判定所述兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)之間線路 為行波擾動(dòng)源線路；如果每一所述差值均大于或等于所述時(shí)間閾值，則判定所述行波擾動(dòng) 時(shí)間最小的測(cè)量點(diǎn)所在風(fēng)機(jī)線路為行波擾動(dòng)源線路； 步驟120 :計(jì)算所述行波擾動(dòng)源線路最近三次發(fā)生行波擾動(dòng)的時(shí)間間隔； 步驟122 :判斷所述行波擾動(dòng)源線路最近三次行波擾動(dòng)的時(shí)間間隔是否大于時(shí)間間隔 整定值； 步驟124 :如果所述時(shí)間間隔小于所述整定值，則發(fā)出故障預(yù)警信號(hào)。
【文檔編號(hào)】G01R31/08GK104155571SQ201410328875
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)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(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司, 清華大學(xué)