CN107449992A - 一种柔性直流输电故障检测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种柔性直流输电故障检测方法及装置，其中所述柔性直流输电故障检测方法包括：获取输电支路的电能信号并按照时间顺序依次进行存储；判断所述电能信号的数据量是否达到预设限值；当所述电能信号的数据量满足达到所述预设限值时，判断所述输电支路是否出现故障；当所述输电支路未出现故障时，从存储的所述电能信号的起始位置删除预定数据量的电能信号，其中所述预定数据量小于所述预设限值；继续获取输电支路的电能信号并按照时间顺序依次进行存储，当获取的所述电能信号的数据量满足所述预设限值后，再次进行故障检测，解决了现有柔性直流侧故障检测方法不能实时进行故障检测并及时发现故障，对柔性直流侧输电安全造成隐患的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电力***柔性直流输电技术领域，具体涉及一种柔性直流输电故障检测方法及装置。
背景技术
柔性直流输电是发展智能电网的重要技术手段，与常规直流输电方式相比，柔性直流输电在孤岛供电、大规模交流***的互联、新能源并网等方面具有较强的技术优势，具有非常广阔的发展前景。
在柔性直流输电***中，由于直流侧具有低阻抗特征，一旦直流线路发生故障，直流侧并联电容会向故障点快速放电，其放电电流可在几毫秒之内迅速增大到额定电流的数十倍，且一旦直流侧电压下降为零，极大的故障电流将流过二极管，使得二极管易因过流而损坏，且在直流侧故障期间，直流侧电容持续放电导致直流***电压降低，不仅影响了柔性直流输电***正常的功率传输，更严重破坏了柔性直流输电***的稳定性，同时柔性直流***无法像常规直流***可通过调节晶闸管触发角改变整流侧运行模式来抑制或消除故障电流。
为解决上述技术问题，提出了对检测的直流输电***电压、电流信号进行求导来检测***故障，但求导方法的抗噪音干扰能力较差，在处于存在噪音(例如电磁)干扰的环境下，不能准确检测出***故障，为提高在噪音环境下故障检测的准确性，提出了通过基于小波分析的直流故障保护策略，在该方法的分析过程中，每次采集一定数据量的电压、电流信号进行故障分析，在分析结束后，将已经分析过的数据删除，重新采集固定数量的数据后，再次进行故障分析，如此反复，直至查找到线路故障，但对于支路发生时间随机的瞬时性故障，若进行数据采集的过程中已经发生故障，但该分析方法需要等到数据量达到固定数量后再进行故障分析，如此导致不能实时进行故障检测并及时发现故障，对柔性直流侧输电安全造成隐患。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于现有柔性直流输电故障检测方法不能实时进行故障检测并及时发现故障，对柔性直流侧输电安全造成隐患。
有鉴于此，本发明提供一种柔性直流输电故障检测方法，包括：
获取输电支路的电能信号并按照时间顺序依次进行存储；
判断所述电能信号的数据量是否达到预设限值；
当所述电能信号的数据量满足达到所述预设限值时，判断所述输电支路是否出现故障；
当所述输电支路未出现故障时，从存储的所述电能信号的起始位置删除预定数量的电能信号，其中所述预定数量小于所述预设限值；
继续获取输电支路的电能信号并按照时间顺序依次进行存储，当获取的所述电能信号的数据量满足所述预设限值后，再次进行故障检测。
优选地，所述预设限值根据柔性输电网设置环境下的电磁干扰强度设定的。
优选地，所述当所述电能信号的数据量满足达到所述预设限值时，判断所述输电支路是否出现故障的步骤，包括：
利用小波分析将所述电能信号与预定小波进行卷积；
判断卷积结果是否处于预设保护阈值范围内；
当所述卷积结果未处于所述预设保护阈值范围内，判定所述支路故障。
优选地，还包括：当所述支路出现故障时，向直流保护保护***发出报警信号。
优选地，所述电能信号包括电流信号和电压信号中的至少一种。
相应地，本发明还提供一种柔性直流输电故障检测装置，包括：
获取单元，用于获取输电支路的电能信号并按照时间顺序依次进行存储；
第一判断单元，用于判断所述电能信号的数据量是否达到预设限值；
第二判断单元，用于当所述电能信号的数据量满足达到所述预设限值时，判断所述输电支路是否出现故障；
删除单元，用于当所述输电支路未出现故障时，从存储的所述电能信号的起始位置删除预定数量的电能信号，其中所述预定数量小于所述预设限值；
检测单元，用于继续获取输电支路的电能信号并按照时间顺序依次进行存储，当获取的所述电能信号的数据量满足所述预设限值后，再次进行故障检测。
优选地，所述预设限值根据柔性输电网设置环境下的电磁干扰强度设定的。
优选地，所述第二判断单元，包括：
处理单元，用于利用小波分析将所述电能信号与预定小波进行卷积；
第三判断单元，用于判断卷积结果是否处于预设保护阈值范围内；
判定单元，用于当所述卷积结果未处于所述预设保护阈值范围内，判定所述支路故障。
优选地，还包括：
报警单元，用于当所述支路出现故障时，向直流保护保护***发出报警信号。
优选地，所述电能信号包括电流信号和电压信号中的至少一种。
本发明提供的柔性直流输电故障检测方法，通过获取输电支路的电能信号并按照时间顺序依次进行存储，当电能信号的数据量满足达到预设限值时，判断输电支路是否出现故障，当输电支路未出现故障时，从存储的电能信号的起始位置删除预定数量的电能信号，其中预定数量小于预设限值，继续获取输电支路的电能信号并按照时间顺序依次进行存储，当获取的电能信号的数据量满足预设限值后，再次进行故障检测，由于删除的预设数量小于采集的预设限值，即不需对已采集并分析的预设限值全部进行删除，而是删除很小一部分并进行及时的二次故障检测，解决了现有柔性直流侧故障检测方法不能实时进行故障检测并及时发现故障，对柔性直流侧输电安全造成隐患的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种柔性直流输电故障检测方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的一种电压信号求导的响应曲线；
图3是本发明实施例提供的一种电压信号进行小波分析后的响应曲线；
图4是本发明另一实施例提供的一种柔性直流输电故障检测装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种柔性直流输电故障检测方法，如图1所示，包括：
S11，获取输电支路的电能信号并按照时间顺序依次进行存储，输出支路的电能信号可以利用设置在柔性直流输出支路的电能传感器采集得到，该电能信号可以是通过电流传感器采集的电流信号和电压传感器采集的电压信号中的至少一种，为了提高柔性直流输电故障检测的准确性可以同时采集电流信号与电压信号，并将采集的电流信号与电压信号按照时间顺序依次存储在处理器的缓存中该电能信号可以是的模拟电能信号或者经过模数转化的电能值。
S12，判断所述电能信号的数据量是否达到预设限值，其中预设限值可以根据处理器的处理速度或处理器的缓存容量进行动态确认，便于提高故障检测速度与实时性，本实施例优选该预设限值根据柔性输电网设置环境下的电磁干扰强度设定，为了提高采集的用于分析故障的数据的稳定性与准确性，电磁干扰强度越大，也需相应增大相应的预设限值，当采集的电能信号的数据量满足达到预设限值时，执行步骤S13.
S13，判断所述输电支路是否出现故障，当所述输电支路未出现故障时，执行步骤S14。
S14，从存储的所述电能信号的起始位置删除预定数量的电能信号，其中所述预定数量小于所述预设限值。由于存储的电能信号是按照时间顺序进行存储的，当已采集的电能信号分析结束后，按照时间顺序从起始位置删除已分析用的电能信号数据，为了提高柔性直流输电故障检测的实时性，删除的预设数量小于采集的预设限值。
S15，继续获取输电支路的电能信号并按照时间顺序依次进行存储，当获取的所述电能信号的数据量满足所述预设限值后，再次进行故障检测。当删除了预定数量(例如删除5个电能信号)的电能信号后，继续从输电支路再获取5个电能信号，直至获取的电能信号的数据量再次满足检测分析的预设限值后，处理器再次进行故障分析检测，为了提高故障检测的实时性，本实施例预定数量优选为1个，即将处理器缓存中的按照时间顺序存储的第一个数据删除，由于是对采集电能信号进行逐一删除并再补充获取一个电能信号后及时再次进行故障分析，保证故障发现的实时性。
本发明实施例提供的柔性直流输电故障检测方法，通过获取输电支路的电能信号并按照时间顺序依次进行存储，当电能信号的数据量满足达到预设限值时，判断输电支路是否出现故障，当输电支路未出现故障时，从存储的电能信号的起始位置删除预定数量的电能信号，其中预定数量小于预设限值，继续获取输电支路的电能信号并按照时间顺序依次进行存储，当获取的电能信号满足预设限值后，再次进行故障检测，由于删除的预设数量小于采集的预设限值，即不需对已采集并分析的预设限值全部进行删除，而是删除很小一部分并进行及时的二次故障检测，解决了现有柔性直流侧故障检测方法不能实时进行故障检测并及时发现故障，对柔性直流侧输电安全造成隐患的问题。
优选地，步骤S13检测是否发生故障的步骤，包括：
S131，利用小波分析将所述电能信号与预定小波进行卷积。本实施例优选利用小波分析进行故障检测，也可以利用其它方法将采集的电能信号的处理结果与特定阈值进行比较，当利用小波分析进行故障分析检测的过程中，利用小波分析对采集的电能信号数据进行时域与频域的局部分析，即通过伸缩和平移等运算对电能信号进行多尺度化卷积分析，其中小波分析公式如下式(1)与(2)所示：
其中：CWT为卷积结果；f(t)为电能信号；a为所用小波分析的尺度或数据窗口宽度；b为相对位置。
S132，判断卷积结果是否处于预设保护阈值范围内，当所述卷积结果未处于所述预设保护阈值范围内，执行步骤S133。
S133，判定所述支路故障。具体如图2与图3所示，图2为对电压信号求导的响应曲线，其中图2中图(a)为无噪音时的电压信号，图(b)为加了噪音后的电压信号，图(c)为无噪音时对电压信号求导的结果，图(d)为有噪音时对电压信号求导的结果；图3为对电压信号进行小波分析后的响应曲线，其中图3中图(a)为无噪音时的电压信号，图(b)为加了噪音后的电压信号，图(c)为无噪音时对电压信号小波分析后的结果，图(d)为有噪音时对电压信号进行小波分析后的结果。通过求导方法对图2中图(b)有噪音干扰的电压信号进行求导得到图(d),可以看出图(d)中由于有噪音的电压信号的曲线斜率值是多个，所以通过图(d)不能得出直流输电侧是否发生故障，也无法知道故障发生的准确时间，而本实施例通过小波分析后得到图3中图(d)结果，可以准确得到在第3s的时候该直流输电出现故障。
优选地，该柔性直流输电故障检测方法还包括：当所述支路出现故障时，向直流保护***发出报警信号。当检测到故障后，为了能及时对故障进行处理，故障检测***会向直流保护***发出报警信号，该直流保护系通过可以包括与输电支路中断路器连接的保护***，当收到报警信号后，立即控制该输电支路的断路器断开，防止故障范围扩大，影响柔性直流输电侧的其他电力器件的使用安全性。
本发明实施例提供的柔性直流输电故障检测方法，通过获取输电支路的电能信号并按照时间顺序依次进行存储，当电能信号的数据量满足达到预设限值时，判断输电支路是否出现故障，当输电支路未出现故障时，从存储的电能信号的起始位置删除预定数量的电能信号，其中预定数量小于预设限值，继续获取输电支路的电能信号并按照时间顺序依次进行存储，当获取的电能信号满足预设限值后，再次进行故障检测，由于删除的预设数量小于采集的预设限值，即不需对已采集并分析的预设限值全部进行删除，而是删除很小一部分并进行及时的二次故障检测，解决了现有柔性直流侧故障检测方法不能实时进行故障检测并及时发现故障，对柔性直流侧输电安全造成隐患的问题。
相应地，本发明还提供一种柔性直流输电故障检测装置，如图2所示，包括：
获取单元21，用于获取输电支路的电能信号并按照时间顺序依次进行存储；
第一判断单元22，用于判断所述电能信号的数据量是否达到预设限值；
第二判断单元23，用于当所述电能信号的数据量满足达到所述预设限值时，判断所述输电支路是否出现故障；
删除单元24，用于当所述输电支路未出现故障时，从存储的所述电能信号的起始位置删除预定数量的电能信号，其中所述预定数量小于所述预设限值；
检测单元25，用于继续获取输电支路的电能信号并按照时间顺序依次进行存储，当获取的所述电能信号的数据量满足所述预设限值后，再次进行故障检测。
优选地，所述预设限值根据柔性输电网设置环境下的电磁干扰强度设定的。
优选地，所述第二判断单元，包括：
处理单元，用于利用小波分析将所述电能信号与预定小波进行卷积；
第三判断单元，用于判断卷积结果是否处于预设保护阈值范围内；
判定单元，用于当所述卷积结果未处于所述预设保护阈值范围内，判定所述支路故障。
优选地，还包括：
报警单元，用于当所述支路出现故障时，向直流保护保护***发出报警信号。
优选地，所述电能信号包括电流信号和电压信号中的至少一种。
本发明实施例提供的一种柔性直流输电故障检测装置，通过获取单元获取输电支路的电能信号并按照时间顺序依次进行存储，当电能信号的数据量满足达到预设限值时，判断输电支路是否出现故障，当输电支路未出现故障时，从存储的电能信号的起始位置删除预定数量的电能信号，其中预定数量小于预设限值，继续获取输电支路的电能信号并按照时间顺序依次进行存储，当获取的电能信号满足预设限值后，再次进行故障检测，由于删除的预设数量小于采集的预设限值，即不需对已采集并分析的预设限值全部进行删除，而是删除很小一部分并进行及时的二次故障检测，解决了现有柔性直流侧故障检测方法不能实时进行故障检测并及时发现故障，对柔性直流侧输电安全造成隐患的问题。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种柔性直流输电故障检测方法，其特征在于，包括：
获取输电支路的电能信号并按照时间顺序依次进行存储；
判断所述电能信号的数据量是否达到预设限值；
当所述电能信号的数据量满足达到所述预设限值时，判断所述输电支路是否出现故障；
当所述输电支路未出现故障时，从存储的所述电能信号的起始位置删除预定数量的电能信号，其中所述预定数量小于所述预设限值；
继续获取输电支路的电能信号并按照时间顺序依次进行存储，当获取的所述电能信号的数据量满足所述预设限值后，再次进行故障检测。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设限值根据柔性输电网设置环境下的电磁干扰强度设定的。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当所述电能信号的数据量满足达到所述预设限值时，判断所述输电支路是否出现故障的步骤，包括：
利用小波分析将所述电能信号与预定小波进行卷积；
判断卷积结果是否处于预设保护阈值范围内；
当所述卷积结果未处于所述预设保护阈值范围内，判定所述支路故障。
4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，还包括：当所述支路出现故障时，向直流保护保护***发出报警信号。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电能信号包括电流信号和电压信号中的至少一种。
6.一种柔性直流输电故障检测装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取输电支路的电能信号并按照时间顺序依次进行存储；
第一判断单元，用于判断所述电能信号的数据量是否达到预设限值；
第二判断单元，用于当所述电能信号的数据量满足达到所述预设限值时，判断所述输电支路是否出现故障；
删除单元，用于当所述输电支路未出现故障时，从存储的所述电能信号的起始位置删除预定数量的电能信号，其中所述预定数量小于所述预设限值；
检测单元，用于继续获取输电支路的电能信号并按照时间顺序依次进行存储，当获取的所述电能信号的数据量满足所述预设限值后，再次进行故障检测。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述预设限值根据柔性输电网设置环境下的电磁干扰强度设定的。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二判断单元，包括：
处理单元，用于利用小波分析将所述电能信号与预定小波进行卷积；
第三判断单元，用于判断卷积结果是否处于预设保护阈值范围内；
判定单元，用于当所述卷积结果未处于所述预设保护阈值范围内，判定所述支路故障。
9.根据权利要求6或8所述的装置，其特征在于，还包括：
报警单元，用于当所述支路出现故障时，向直流保护保护***发出报警信号。
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述电能信号包括电流信号和电压信号中的至少一种。
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|---|---|---|---|
| CN201710499975.7A CN107449992A (zh) | 2017-06-27 | 2017-06-27 | 一种柔性直流输电故障检测方法及装置 |
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Address after: 102209 Beijing City, the future of science and Technology City Binhe Road, No. 18, No. Applicant after: Global energy Internet Institute, Inc. Address before: 102211 Beijing city Changping District Xiaotangshan town big East Village Road No. 270 Applicant before: GLOBAL ENERGY INTERCONNECTION RESEARCH INSTITUTE |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20171208 |