[发明专利]配电网故障时刻的检测方法及系统

说明书

本发明提供了配电网故障时刻的检测方法及系统，所述方法包括以下步骤：实时获取相电流信号；对所述电流信号应用电流突变量故障检测，得到故障发生时刻预判点；根据所述预判点生成一个数据窗；对所述数据窗内的电流数据进行多级形态梯度运算，并根据运算结果的极值点确定故障发生时刻。本发明以传统突变量检测算法为基础，对多级形态梯度算法进行改进，受数据扰动的影响较小，算法可靠性高，且本发明能够精确识别电流信号的突变位置，不受衰减直流分量和故障发生时刻的影响。

技术领域

本发明涉及配电网保护与控制技术领域，尤其是配电网故障时刻的检测方法及系统。

背景技术

在继电保护的应用中，精确地检测故障时刻有着非常重要的意义，尤其是对于采样率普遍不高的配电网。以在配网中应用以故障时刻为同步基准的差动保护为例，其可靠性就与精确的故障发生时刻有着密切的关系。

随着分布式电源的广泛接入，配电网的网络结构由传统的辐射状网络变为双端甚至多端电源的网络，而且分布式电源的接入使得系统的故障特性也有所改变。在此情况下，为了提升配电网的供电可靠性，差动保护原理被引入配电网并得到了一定的应用。受限于配电网中的通信水平及信息传输能力，结合配电网的特点，提出了基于故障时刻自同步原理的差动保护，两端保护以各自检测到的故障发生时刻作为时间基准，进行后续采样并计算相应的电气量。该方法使两侧保护在时间上相对独立，无需实时对时，降低了对通信路径的要求，但此方法不可避免的会产生由于两侧保护检测故障发生的时刻不同而带来的同步误差。传统的故障时刻检测采用相电流突变量检测原理，该原理产生的同步误差会受故障发生时刻、分布式电源故障特性、启动门槛值等因素的影响，极端条件下可能会出现数值较大的情况，一旦其超过了同步误差的允许裕度，就可能会造成区内故障时保护拒动。因此，若要减小故障时刻自同步原理产生的误差，使差动保护在配网中得到广泛应用，就必须准确地检测故障发生时刻。

针对相电流突变量检测存在检测误差的问题，现有的故障时刻检测方法，如小波变换、奇异值分解、电流突变量曲线拟合等。但这些方法存在采样频率要求高、采样数据窗长、运算复杂以及抗干扰性差等缺点。

发明内容

本发明提供了配电网故障时刻的检测方法及系统，用于解决现有故障时刻检测方法采样频率要求高、运算复杂的问题。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明第一方面提供了一种配电网故障时刻的检测方法，所述方法包括以下步骤：

实时获取相电流信号；

对所述电流信号应用电流突变量故障检测，得到故障发生时刻预判点；

根据所述预判点生成一个数据窗；

对所述数据窗内的电流数据进行多级形态梯度运算，并根据运算结果的极值点确定故障发生时刻。

进一步地，所述对数据窗内的电流数据进行多级形态梯度运算，并根据运算结果的极值点确定故障发生时刻的具体过程为：

对数据窗内的电流数据进行多级形态梯度运算，得到梯度运算的输出结果；

确定梯度运算结果的第一极值点和第二极值点对应的采样点；

两采样点的均值为故障发生时刻。

进一步地，从所述梯度运算的输出结果的第四个点开始寻找极值点，选取前两个作为所述第一极值点和第二极值点，所述极值点的绝对值大于0.1·I_2N，I_2N为电流互感器二次额定值。

进一步地，所述两采样点的均值向上舍入到相邻的整数作为故障发生时刻。

进一步地，所述电流突变量检测，得到故障发生时刻预判点的具体过程为：

相电流突变量故障检测采用下式进行