一种防止线路电抗器采用母线PT时匝间保护误动的方法及系统

技术领域

本发明涉及一种防止线路电抗器采用母线PT时匝间保护误动的方法及系统，属于电抗器保护领域。

背景技术

高压并联电抗器作为高压电力系统中限制过电压及无功补偿的重要设备，对电网的安全稳定运行起着重要的作用。为了对高压并联电抗器进行可靠的保护，目前电力系统中并联电抗器配备了完善的主保护及后备保护，其中主保护包含了反应接地及相间故障的电流差动保护，以及能够反应电抗器匝间故障的匝间保护。匝间保护由零序阻抗及零序功率方向构成，能够灵敏的反应电抗器匝间故障，但在实际工程中，为了节省投资，海上风电工程为了节省空间，输电线路上通常不配置三相PT(电压互感器)，因此工程中线路电抗器保护装置三相电压回路采用母线三相PT采集模拟量，线路电抗器保护装置采用母线三相电压模拟量来计算与匝间保护相关的零序电压、零序电流及零序功率方向，并根据逻辑进行匝间故障判别。

线路电抗器匝间保护采用母线PT时，正常情况下保护能够可靠运行，但是在线路空充开关跳开后，线路电抗器与母线断开电气连接，此时母线三相电压已经不能够反应线路电抗器首端的电压情况，由于母线电压正常时三相电压对称，因此无零序电压，同时线路开关断开后电抗器与线路电容发生振荡，由于三相参数的差异，电抗器首端会存在零序电流，此时保护装置计算的零序阻抗接近于零，且零序功率方向随机，因此会满足匝间保护动作条件，导致匝间保护误动，增加运维工作难度，影响线路投运，延迟供电恢复时间，目前工程中没有防止线路电抗器采用母线PT时匝间保护误动的一种方法，导致此情况成为电力系统中的一个顽疾。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防止线路电抗器采用母线PT时匝间保护误动的方法及系统，以解决线路电抗器采用母线PT时在线路空充开关跳开后会发生匝间保护误动的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一方面，一种防止线路电抗器采用母线PT时匝间保护误动的方法，包括：

获取线路空充开关断开后线路电容与线路电抗器发生RLC振荡过程中线路电抗器首端三相电流采样点值；

根据三相电流采样点值，求解每相电流相邻采样点的梯度值；

根据每相电流相邻采样点的梯度值，基于预设的梯度门槛值，分别计算三相振荡电流频率值；

根据三相振荡电流频率值，求解任意两相振荡电流频率差的绝对值；

根据任意两相振荡电流频率差的绝对值是否满足预设门槛值条件，判断线路电抗器是否发生匝间故障。

进一步地，所述获取线路空充开关断开后线路电抗器首端三相电流采样点值，包括：

对线路空充开关断开后线路电容与线路电抗器发生RLC振荡过程中线路电抗器首端三相电流进行连续测量，获得三相电流采样值；

对测量获得的三相电流采样值进行离散化处理，获得离散的三相电流采样点值。

进一步地，所述每相电流相邻采样点的梯度值根据以下公式计算：

其中：d

进一步地，所述根据每相电流相邻采样点的梯度值，基于预设的梯度门槛值，分别计算三相振荡电流频率值，包括：

根据每相电流相邻采样点的梯度值小于所述梯度门槛值，获取小于梯度门槛值的相邻的两个梯度值及梯度值对应的时间；

根据相邻两个梯度值对应的时间求解时间差值；

根据时间差值计算每相振荡电流频率值。

进一步地，每相振荡电流频率值根据以下公式计算：

其中：d

进一步地，所述任意两相振荡电流频率差的绝对值根据以下公式计算：

其中：f

进一步地，所述根据任意两相振荡电流频率差的绝对值是否满足预设门槛值条件，判断线路电抗器是否发生匝间故障，包括：

若任意两相振荡电流频率差的绝对值中任意两个频率差的绝对值均大于预设门槛值，则判断线路电抗器发生匝间故障。

另一方面，一种防止线路电抗器采用母线PT时匝间保护误动的系统，包括：

获取模块，配置为获取线路空充开关断开后线路电容与线路电抗器发生RLC振荡过程中线路电抗器首端三相电流采样点值；

第一计算模块，配置为根据三相电流采样点值，求解每相电流相邻采样点的梯度值；

第二计算模块，配置为根据每相电流相邻采样点的梯度值，基于预设的梯度门槛值，分别计算三相振荡电流频率值；

第三计算模块，配置为根据三相振荡电流频率值，求解任意两相振荡电流频率差的绝对值；

判断模块，配置为根据任意两相振荡电流频率差的绝对值是否满足预设门槛值条件，判断线路电抗器是否发生匝间故障。

另一方面，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机中执行时，令计算机执行前述的一种防止线路电抗器采用母线PT时匝间保护误动的方法。

另一方面，一种计算设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有可执行代码，所述处理器执行所述可执行代码时，实现前述的一种防止线路电抗器采用母线PT时匝间保护误动的方法。

相比于现有技术，本发明所达到的有益技术效果：

本发明根据线路空充开关断开后，线路电容与电抗器发生RLC振荡时，正常电抗器无故障时三相振荡电流的振荡频率较为接近，而电抗器发生匝间故障时存在较大的短路电阻，能量得到快速泄放，振荡现象快速消失，振荡频率与其他相存在明显差异，利用电抗器首端三相振荡电流频率差异来判别电抗器是否发生故障，该方法可以有效提高电抗器匝间保护的灵敏性及可靠性，能够有效防止线路电抗器采用母线PT时匝间保护误动的出现，同时能够对电抗器进行可靠全面的保护，具有广泛的适用性和较高的实用性，可以广泛应用到电抗器保护中。

附图说明

图1为本发明实施例的一种防止线路电抗器采用母线PT时匝间保护误动的方法流程图；

图2为电抗器故障判断逻辑图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如前所述，线路电抗器匝间保护采用母线PT时，在线路空充开关跳开后，会出现匝间保护误动。

为此，本发明提出了一种防止线路电抗器采用母线PT时匝间保护误动的方法，该方法根据线路空充开关断开后，线路电容与电抗器发生RLC振荡时，正常电抗器无故障时三相振荡电流的振荡频率较为接近，而电抗器发生匝间故障时存在较大的短路电阻，能量得到快速泄放，振荡现象快速消失，振荡频率与其他相存在明显差异，利用电抗器首端三相振荡电流频率差异来判别电抗器是否发生匝间故障。

在一实施例中，如图1所示，一种防止线路电抗器采用母线PT时匝间保护误动的方法，包括：

步骤S11，获取线路空充开关断开后线路电容与线路电抗器发生RLC振荡过程中线路电抗器首端三相电流采样点值；

在一实施方式中，获取线路空充开关断开后线路电抗器首端三相电流采样点值，包括：

对线路空充开关断开后线路电容与线路电抗器发生RLC振荡过程中线路电抗器首端三相电流进行连续测量，获得三相电流采样值；

对测量获得的三相电流采样值进行离散化处理，获得离散的三相电流采样点值。

步骤S12，根据三相电流采样点值，求解每相电流相邻采样点的梯度值；

每相电流相邻采样点的梯度值，可以根据以下公式(1)计算：

其中：d

步骤S13，根据每相电流相邻采样点的梯度值，基于预设的梯度门槛值，分别计算三相振荡电流频率值；

该步骤可以包括：

根据每相电流相邻采样点的梯度值小于所述梯度门槛值，获取小于梯度门槛值的相邻的两个梯度值及梯度值对应的时间；

根据相邻两个梯度值对应的时间求解时间差值；

根据时间差值计算每相振荡电流频率值。

在一具体实施方式中，根据每相电流采样点求解的梯度值，并设置梯度门槛值，记录小于门槛值的相邻的两个梯度值及梯度值对应的时间，然后根据相邻两个梯度值对应的时间求解时间差值，即通过设置梯度门槛可以获取相应电流波形相邻波峰及波谷对应的时间，计算的该时间差即为该电流波形的半个周期，因此可以根据时间差值计算电流振荡频率值，计算公式如式(2)所示：

其中：d

步骤S14，根据三相振荡电流频率值，求解任意两相振荡电流频率差的绝对值；

其中，任意两相振荡电流频率差的绝对值，可以根据以下公式计算：

其中：f

步骤S15，根据任意两相振荡电流频率差的绝对值是否满足预设门槛值条件，判断线路电抗器是否发生匝间故障。

根据计算的任意两相振荡电流频率差的绝对值，设定频率差值门槛L，当任意两个频率差的绝对值均大于门槛值L时，判断为电抗器发生匝间故障，否则判定为电抗器无匝间故障，判断逻辑如图2所示。

该判据具有较高的可靠性，能够避免振荡电流波形偏移引起的频率计算错误问题，具有较高的实用性。

通过以上实施例，本发明的一种防止线路电抗器采用母线PT时匝间保护误动的方法，根据线路空充开关断开后，线路电容与电抗器发生RLC振荡时，正常电抗器无故障时三相振荡电流的振荡频率较为接近，而电抗器发生匝间故障时存在较大的短路电阻，能量得到快速泄放，振荡现象快速消失，振荡频率与其他相存在明显差异，利用电抗器首端三相振荡电流频率差异来判别电抗器是否发生故障，该方法可以有效提高电抗器匝间保护的灵敏性及可靠性，能够有效防止线路电抗器采用母线PT时匝间保护误动的出现，同时能够对电抗器进行可靠全面的保护，具有广泛的适用性和较高的实用性，可以广泛应用到电抗器保护中。

在另一实施例中，一种防止线路电抗器采用母线PT时匝间保护误动的系统，包括：

获取模块，配置为获取线路空充开关断开后线路电容与线路电抗器发生RLC振荡过程中线路电抗器首端三相电流采样点值；

第一计算模块，配置为根据三相电流采样点值，求解每相电流相邻采样点的梯度值；

第二计算模块，配置为根据每相电流相邻采样点的梯度值，基于预设的梯度门槛值，分别计算三相振荡电流频率值；

第三计算模块，配置为根据三相振荡电流频率值，求解任意两相振荡电流频率差的绝对值；

判断模块，配置为根据任意两相振荡电流频率差的绝对值是否满足预设门槛值条件，判断线路电抗器是否发生匝间故障。

在另一实施例中，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机中执行时，令计算机执行前述的一种防止线路电抗器采用母线PT时匝间保护误动的方法。

在另一实施例中，一种计算设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有可执行代码，所述处理器执行所述可执行代码时，实现前述的一种防止线路电抗器采用母线PT时匝间保护误动的方法。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。