[发明专利]一种电力系统故障电流的快速识别系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及故障电流检测领域，特别涉及一种故障电流快速识别系统及方法，主要用于电力系统及其它工业用电系统短路故障的快速检测。

背景技术

在电力系统或工业用户的用电系统中发生短路故障时，为了尽可能减小短路造成的不利影响，要求继电保护或其它的辅助电子装置能够以最快速度识别短路故障并准确预测短路电流的水平，并在第一时间按一定策略控制断路器或其它开断装置动作来切断故障回路。传统短路故障识别方法需要采用付利叶变换提取基波分量，判别速度较慢，常常需要20ms以上的时间。采用纯硬件电路，利用电流i及电流变化率di/dt两个判据逻辑运算的手段来识别故障电流是否超过预先设定的门槛来识别故障电流，此方法可以取得识别的快速性，但它只能知道本次故障电流是否超过门槛而无法知道本次故障的确切量值，在实际应用上受到一定的局限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简单实用、迅速可靠的电力系统故障电流的快速识别系统及方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种电力系统故障电流的快速识别系统，包括信号调理电路和信号处理装置；

信号调理电路，用于对输入的电力系统内的电流i或电流变化率信号di/dt进行预处理；

信号处理装置，用于接收信号调理电路处理后的信号，并对信号调理电路处理后的信号进行等时间间隔的数值采样，并通过运算获得每个采样时刻正比于电流一阶微分的第一特征量信号A和正比于电流二阶微分的第二特征量信号B，再根据三角函数关系计算出短路电流稳态峰值I_m。

本发明进一步的改进在于：信号调理电路连接用于检测电力系统中电流i的电流传感器。

本发明进一步的改进在于：电流传感器为分流器、霍耳元件、电流互感器或罗果夫斯基线圈。

本发明进一步的改进在于：信号调理电路包括缓冲电路、放大电路、滤波电路和微分电路；用于对输入的电力系统内的电流i或电流变化率信号di/dt进行缓冲、放大、滤波、微分预处理。

本发明进一步的改进在于：信号处理装置为计算机系统、单片机系统或FPGA模块。

本发明进一步的改进在于：所述等时间间隔为20～200微秒。

本发明进一步的改进在于：还包括电源、开关、电流传感器、负载和执行电路；电源通过开关向负载供电，电流传感器用于检测供电回路的电流i并将信号输送到信号调理电路；信号处理装置根据计算出短路电流稳态峰值I_m，通过执行电路实现对开关的控制。

一种电力系统故障电流的快速识别方法，包括：

1）、电源通过开关向负载供电，电流传感器实时检测供电回路的电流i并将信号输送到信号调理电路；

2）、信号调理电路对输入的电流i进行预处理后输出给信号处理装置；

3）、信号处理装置对输入的信号进行等时间间隔Δt的采样，通过采样、计算获得正比于电流的一阶微分的第一特征量序列A（0）、A（Δt）、A（2Δt）、A（3Δt）、A（4Δt）、……、A（nΔt）及正比于电流二阶微分的第二特征量信号序列B（0）、B（Δt）、B（2Δt）、B（3Δt）、B（4Δt）、……、B（nΔt），其中n为正整数；并计算出每一采样时刻的短路电流稳态峰值I_m：

Im=[A(nΔt)]2+[B(nΔt)]2---(4)]]>

4）、信号处理装置根据短路电流稳态峰值I_m的大小通过执行电路实现对开关的控制。

本发明进一步的改进在于：Δt=20～200微秒。