小电流选线方法、设备和存储介质与流程

1.本发明涉及电气技术领域，尤其涉及一种小电流选线方法、设备和存储介质。


背景技术：

2.小电流选线全称为小电流接地选线装置，简称小电流，是一种电力行业使用的保护设备。小电流选线适用于中性点不接地系统、中性点经消弧线圈接地系统等配电网系统，系统发生单相故障时短路电流较小。
3.目前，针对小电流选线的算法包括信号注入法，零序有功分量法、零序无功功率法等，但是，选线的正确率较低、适应性和可靠性较差。


技术实现要素：

4.本发明提供一种小电流选线方法、设备和存储介质，提高了选线的正确率、适应性和可靠性。
5.第一方面，本发明提供一种小电流选线方法，包括：
6.获取线路的三相电流瞬时值和三相电压瞬时值；
7.根据所述三相电流瞬时值确定零序电流突变量瞬时值，根据所述三相电压瞬时值确定零序电压突变量瞬时值；
8.若根据所述零序电流突变量瞬时值和所述零序电压突变量瞬时值确定满足小电流选线的启动条件，则将零序电压突变量导数值和所述零序电流突变量瞬时值分别输入带通滤波器，得到零序电压突变量导数滤波值和零序电流突变量滤波值；所述零序电压突变量导数值为所述零序电压突变量瞬时值经过一阶差分之后的值；
9.获取所述零序电流突变量瞬时值和所述零序电压突变量瞬时值在小电流选线启动后1周波内的第一采样数据、在小电流选线启动后首半波短窗内的第二采样数据和在小电流选线启动后首半波长窗内的第三采样数据，获取所述零序电压突变量导数滤波值和所述零序电流突变量滤波值在滤波算法数据窗口内的第四采样数据；其中，所述首半波短窗、所述首半波长窗和所述滤波算法数据窗口均与首半波的持续时间相关；
10.根据所述第一采样数据、所述第二采样数据、所述第三采样数据和所述第四采样数据，判断是否执行选线动作。
11.可选的，所述带通滤波器采用6阶切比雪夫ii型数字带通滤波器，所述带通滤波器的截止频率包括300hz和1500hz，采样频率为12khz。
12.可选的，所述带通滤波器的反极性占比系数为0.59。
13.可选的，所述首半波短窗为所述周波的前1/40长度，所述首半波长窗为所述周波的前1/8长度，所述滤波算法数据窗口为所述首半波长窗减去所述首半波短窗后的剩余长度。
14.可选的，所述根据所述第一采样数据、所述第二采样数据、所述第三采样数据和所述第四采样数据，判断是否执行选线动作，包括：
15.根据所述第一采样数据是否满足采样值突变计数条件，得到第一结果；
16.根据所述第二采样数据是否满足首半波短窗正向动作条件，得到第二结果；
17.根据所述第三采样数据是否满足首半波长窗正向动作条件，得到第三结果；
18.根据所述第二采样数据和所述第三采样数据是否满足首半波反向动作条件，得到第四结果；
19.根据所述第四采样数据是否满足滤波算法可靠动作条件，得到第五结果；
20.根据所述第四采样数据是否满足滤波算法非可靠动作条件，得到第六结果；
21.根据所述第一结果、所述第二结果、所述第三结果、所述第四结果、所述第五结果和所述第六结果，判断是否执行选线动作。
22.可选的，所述第一采样数据包括所述零序电流突变量瞬时值的x个电流采样值和所述零序电压突变量瞬时值的x个电压采样值；x为根据所述带通滤波器的采样频率和所述周波的周期确定的采样点数；
23.所述采样值突变计数条件，包括：
24.第一电压计数值大于或等于第一电压计数阈值；或者，
25.所述第一电压计数值大于或等于第二电压计数阈值，且，第一电流计数值大于或等于第一电流计数阈值；
26.其中，所述第一电压计数阈值大于所述第二电压计数阈值；所述第一电压计数值为所述x个电压采样值中电压采样值大于电压阈值的个数，所述电压阈值与系统电压二次额定值相关；所述第一电流计数值为所述x个电流采样值中电流采样值大于电流阈值的个数，所述电流阈值与系统电流二次额定值相关。
27.可选的，所述第二采样数据包括所述首半波短窗内的m个电流采样值和m个电压采样值，m为根据所述带通滤波器的采样频率和所述首半波短窗确定的采样点数；
28.所述第三采样数据包括所述首半波长窗内的n个电流采样值和n个电压采样值，n为根据所述带通滤波器的采样频率和所述首半波长窗确定的采样点数；
29.所述首半波短窗正向动作条件，包括：在所述首半波短窗内，
30.第一乘积小于0的采样点数大于或等于m；或者，
31.第一乘积小于0的采样点数大于或等于m-1，且，第一乘积大于0的采样点数等于0；
32.所述首半波长窗正向动作条件，包括：在所述首半波长窗内，
33.第一乘积小于0的采样点数大于或等于第一乘积阈值；并且，
34.第一乘积小于0的采样点数占比大于或等于第一占比阈值；
35.所述首半波反向动作条件包括首半波短窗反向动作条件或者首半波长窗反向动作条件；
36.所述首半波短窗反向动作条件，包括：在所述首半波短窗内，
37.第一乘积大于0的采样点数大于或等于m；或者，
38.第一乘积大于0的采样点数大于或等于m-1，且，第一乘积小于0的采样点数等于0；
39.所述首半波长窗反向动作条件，包括：在所述首半波长窗内，
40.第一乘积大于0的采样点数大于或等于所述第一乘积阈值；并且，
41.第一乘积大于0的采样点数占比大于或等于所述第一占比阈值；
42.其中，所述第一乘积为电流采样值和所述电流采样值对应的电压采样值的乘积。
43.可选的，所述第四采样数据包括所述零序电流突变量滤波值的y个电流滤波采样值和所述零序电压突变量导数滤波值的y个电压滤波采样值；y为根据所述带通滤波器的采样频率和所述滤波算法数据窗口确定的采样点数；
44.所述滤波算法可靠动作条件，包括：
45.第二乘积小于0的采样点数大于或等于滤波算法动作高值；并且，
46.第二乘积小于0的采样点数占比大于或等于所述带通滤波器的反极性占比系数；
47.所述滤波算法非可靠动作条件，包括：
48.第二乘积小于0的采样点数大于或等于滤波算法动作低值；并且，
49.第二乘积小于0的采样点数占比大于或等于所述带通滤波器的反极性占比系数；
50.其中，所述第二乘积为电流滤波采样值和所述电流滤波采样值对应的电压滤波采样值的乘积。
51.第二方面，本发明提供一种小电流选线装置，包括：实现本发明提供的小电流选线方法的模块。
52.第三方面，本发明提供一种小电流选线设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本发明提供的小电流选线方法。
53.第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明提供的小电流选线方法。
54.本发明提供一种小电流选线方法、设备和存储介质，综合利用首半波短窗、首半波长窗以及滤波算法数据窗口内极性满足特性的采样点统计，形成综合选线判据，利用了更多维度的故障电气量，克服了单一判据的不足，具有较强的抗干扰能力和适应性，提高了选线的正确率、适应性和可靠性。
附图说明
55.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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。
56.图1为本发明实施例提供的小电流选线的一种应用场景图；
57.图2为本发明实施例提供的小电流选线方法的一种流程图；
58.图3为本发明实施例提供的确定是否满足小电流选线启动条件的一种流程图；
59.图4为本发明实施例提供的带通滤波器的幅频响应曲线的示意图；
60.图5a～图5c为本发明实施例提供的带通滤波效果的示意图；
61.图6为本发明实施例提供的经过带通滤波后的反极性占比曲线和同极性占比曲线的示意图；
62.图7为本发明实施例提供的小电流选线方法的另一种流程图；
63.图8为本发明实施例提供的首半波短窗和首半波长窗内的选线逻辑的示意图；
64.图9为本发明实施例提供的滤波算法数据窗口内的选线逻辑的示意图；
65.图10为本发明实施例提供的小电流选线启动后1周波内的选线逻辑的示意图；
66.图11为本发明实施例提供的综合选线逻辑的示意图；
67.图12为本发明实施例提供的rtds动模系统主接线的示意图；
68.图13a为本发明实施例提供的仿真实例的u0(t)和i0(t)的波形示意图；
69.图13b为本发明实施例提供的仿真实例的d
△
u0(t)/dt_f和
△
i0(t)_f的波形示意图；
70.图14为本发明实施例提供的小电流选线设备的结构示意图。
具体实施方式
71.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
72.可以理解，本技术实施例中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
73.本发明提供的小电流选线方法、设备和存储介质，适用于配电网中判断是否执行选线动作的场景。示例性的，图1为本发明实施例提供的小电流选线的一种应用场景图。如图1所示，小电流选线设备获取配电网的电网数据，根据电网数据判断是否启动小电流选线以及在启动小电流选线之后确定是否执行选线动作，从而在配电网发生故障时通过选线动作对配电网进行保护。
74.相关技术中，针对小电流选线的算法主要包括通过向系统注入直流电压与交流电流、电流增量、零序电流等的信号注入法，以及利用系统的暂态及稳态电压电流等信号的选线算法，例如，零序有功分量法、零序无功功率法、首半波算法、暂态零序方向法等。
75.信号注入法需要额外安装信号注入设备，对于间歇性弧光接地来讲，注入的信号是变化且不连续的，选线正确率较低。
76.零序有功分量法利用零序电压与零序电流计算各线路零序有功功率的大小与方向来确定故障线路。但是，综合考虑过补偿、欠补偿及中性点不接地系统的情况，零序电流滞后/超前零序电压的角度门槛以及有功功率的门槛值均不好确定，实际运行情况下选线正确率较低。
77.零序无功功率法基于暂态零模电流的相频特性利用小波变换/小波包变换进行选线。但是，小波分析对奇异非常敏感，易受干扰信号的影响，进而影响选线结果，导致选线正确率较低。
78.首半波算法利用暂态零序电流与零序电压首半波之间的相位相反的特性来进行选线。但在实际应用中抗干扰能力较弱，判断数据窗较小，首半波定位不准确导致选线正确率较低。
79.暂态零序方向法利用特征频带内暂态零序电流与暂态零序电压的导数之间的极性来进行选线，但在经消弧线圈接地系统的高阻接地情况下，暂态零序电流与电压导数的比值随时间变化，二者不成线性关系，导致选线正确率较低。
80.本发明提供的小电流选线方法，通过设计带通滤波器和滤波算法数据窗口对暂态零序方向法进行了优化。通过提出首半波短窗和首半波长窗对首半波算法进行了优化。综合利用首半波短窗、首半波长窗以及滤波算法数据窗口内极性满足特性的采样点统计，形
成综合选线判据，利用了更多维度的故障电气量，克服了单一判据的不足，具有较强的抗干扰能力和适应性，提高了选线准确率和可靠性。
81.下面以具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
82.图2为本发明实施例提供的小电流选线方法的一种流程图。本实施例提供的小电流选线方法，执行主体可以为小电流选线设备。如图2所示，本实施例提供的小电流选线方法，可以包括：
83.s201、获取线路的三相电流瞬时值和三相电压瞬时值。
84.具体的，可以利用电流互感器实时采集线路当前时刻t所对应的三相电流瞬时值ia(t)、ib(t)、ic(t)，利用电压互感器实时采集线路所挂接母线的三相电压瞬时值ua(t)、ub(t)、uc(t)。
85.s202、根据三相电流瞬时值确定零序电流突变量瞬时值，根据三相电压瞬时值确定零序电压突变量瞬时值。
86.可以采用公式(1)计算零序电流瞬时值i0(t)和零序电压瞬时值u0(t)。
[0087][0088]
采用公式(2)计算零序电流突变量瞬时值
△
i0(t)和零序电压突变量瞬时值
△
u0(t)。
[0089][0090]
其中，t表示一个周波的时间长度，也称为周波的周期。例如，对于频率为50hz的交流电，t的取值为20ms。
[0091]
s203、根据零序电流突变量瞬时值和零序电压突变量瞬时值确定是否满足小电流选线的启动条件。
[0092]
如果确定满足小电流选线的启动条件，则执行s204～s206。
[0093]
如果确定不满足小电流选线的启动条件，则返回重新执行s203。
[0094]
可选的，图3为本发明实施例提供的确定是否满足小电流选线启动条件的一种流程图。如图3所示，s203中，根据零序电流突变量瞬时值和零序电压突变量瞬时值确定是否满足小电流选线的启动条件，可以包括：
[0095]
s301、根据零序电流突变量瞬时值和基波信号每周波的采样点个数得到零序电流突变量的基波分量的实轴分量和虚轴分量，根据零序电压突变量瞬时值和基波信号每周波的采样点个数得到零序电压突变量的基波分量的实轴分量和虚轴分量。
[0096]
可选的，可以采用傅式算法，通过公式(3)得到零序电流突变量的基波分量的实轴分量a
i0
和虚轴分量b
i0
，以及零序电压突变量的基波分量的实轴分量a
u0
和虚轴分量bu0。
[0097][0098]
其中，n表示基波信号每周波的采样点个数，
△
i0(n)为零序电流突变量瞬时值的第n点采样值，
△
u0(n)为零序电压突变量瞬时值的第n点采样值。
[0099]
s302、根据零序电流突变量的基波分量的实轴分量和虚轴分量得到零序电流突变量的基波分量的有效值，根据零序电压突变量的基波分量的实轴分量和虚轴分量得到零序电压突变量的基波分量的有效值。
[0100]
可选的，可以采用公式(4)得到零序电流突变量的基波分量的有效值和零序电压突变量的基波分量的有效值。
[0101][0102]
s303、若零序电流突变量的基波分量的有效值大于零序电流突变量启动阈值，且零序电压突变量的基波分量的有效值大于零序电压突变量启动阈值，则确定满足小电流选线的启动条件。
[0103]
其中，零序电流突变量启动阈值可以表示为
△i0set
，零序电压突变量启动阈值可以表示为
△u0set
，本实施例对
△i0set
和
△u0set
的具体取值不做限定。
[0104]
s204、将零序电压突变量导数值和零序电流突变量瞬时值分别输入带通滤波器，得到零序电压突变量导数滤波值和零序电流突变量滤波值。零序电压突变量导数值为零序电压突变量瞬时值经过一阶差分之后的值。
[0105]
在继电保护逻辑判断中，通常采用离散的数字量，因此，对零序电压突变量瞬时
△
u0(t)的一阶求导计算，可以采用差分计算来进行模拟。对离散的相邻两个采样点进行差分计算后的增益值，即差分后的故障电流幅值与差分前的故障电流幅值之比为其中t1、t2分别代表相邻的两个采样点时刻。
[0106]
可选的，可以采用公式(5)计算零序电压突变量导数值d
△
u0(t)/dt。
[0107][0108]
其中，d
△
u0(t2)/dt表示
△
u0(t)在t2时刻经一次差分后的值，
△
u0(t1)和
△
u0(t2)分别表示在t1和t2时刻的零序电压突变量瞬时值，k表示差分比例系数，ω表示零序电压角频率。例如，对于工频50hz来讲，ω为100π。
[0109]
s205、获取零序电流突变量瞬时值和零序电压突变量瞬时值在小电流选线启动后1周波内的第一采样数据、在小电流选线启动后首半波短窗内的第二采样数据和在小电流选线启动后首半波长窗内的第三采样数据，获取零序电压突变量导数滤波值和零序电流突变量滤波值在滤波算法数据窗口内的第四采样数据。其中，首半波短窗、首半波长窗和滤波算法数据窗口均与首半波的持续时间相关。
[0110]
具体的，暂态首半波算法利用暂态零序电流与零序电压在首半波之间的相位相反的特性来进行选线，该算法在故障发生在相电压过零点处暂态过程不明显，且启动后能使用的采样点数仅几个，逻辑判断的数据窗非常小，在部分故障或数据扰动时，极易产生误判或漏判。因此，在本实施例中，通过提出首半波短窗和首半波长窗对首半波算法进行优化。其中，首半波长窗的长度大于首半波短窗的长度，且首半波长窗包括首半波短窗。
[0111]
可选的，综合考虑中性点不接地系统、中性点经消弧线圈接地系统、金属性接地故障、经过渡电阻接地故障、间歇性电弧接地故障等各种工况下的暂态首半波持续时间，首半波的持续时间可以为几百微妙到几毫秒。
[0112]
可选的，首半波短窗为周波的前1/40长度，首半波长窗为周波的前1/8长度。可选的，滤波算法数据窗口为首半波长窗减去首半波短窗后的剩余长度。例如，对于频率为50hz的交流电，周波的周期为20ms。首半波短窗可以为0～20ms*(1/40)，即0～0.5ms。首半波长窗可以为0～20ms*(1/8)，即0～2.5ms。滤波算法数据窗口可以为0.5ms～2.5ms。
[0113]
通过设置首半波短窗和首半波长窗对首半波算法进行了优化，通过设置滤波算法数据窗口对暂态零序方向法进行了优化，因此提高了利用首半波算法和暂态零序方向法进行选线的准确率。
[0114]
而且，为了防止零序电压或零序电流的扰动性突变而导致执行选线动作，还参考了小电流选线启动后1周波内的数据，提高了选线的准确率。
[0115]
其中，第一采样数据、第二采样数据、第三采样数据和第四采样数据的采样频率与带通滤波器的采样频率有关。
[0116]
s206、根据第一采样数据、第二采样数据、第三采样数据和第四采样数据，判断是否执行选线动作。
[0117]
可见，本实施例提供的小电流选线方法，通过提出首半波短窗和首半波长窗对首半波算法进行了优化，通过滤波算法数据窗口对暂态零序方向法进行了优化。综合利用首半波短窗、首半波长窗以及滤波算法数据窗口内的采样数据形成综合选线判据，利用了更多维度的故障电气量，克服了单一判据的不足，具有较强的抗干扰能力和适应性，提高了选线准确率和可靠性。
[0118]
下面，对本实施例中带通滤波器的设计进行说明。
[0119]
对于暂态零序方向法，暂态零序方向法利用特征频带内暂态零序电流与暂态零序电压的导数之间的极性相反这一特性来进行选线。对于不接地系统和经消弧线圈接地系统的低阻接地情况下，故障线路的零序电流与零序电压导数呈比例系数为负的正比例关系；但对于高阻接地系统，故障线路暂态零序电流与电压导数的比值随时间变化，二者不成线性关系，零序电流与零序电压导数的比值会在正值与负值之间变化。为了提高选线正确率，需对暂态零序方向进行优化。
[0120]
在本实施例中，综合考虑中性点不接地系统和经消弧线圈接地系统，暂态零模容性电流自由振荡的频率范围一般为300～1500hz，因此，设置带通滤波器的截止频率分别为300hz、1500hz。根据奈奎斯特采样定理并考虑一定裕度，采样频率可以设置为12khz。
[0121]
此时，相邻两个采样点之间的时间差为1/12khz，约为0.0833ms。对于频率为50hz的交流电，周波的周期为20ms。一个周波周期内的采样点个数约为20ms/0.0833ms，取整数值为240。即，一个周波周期内的采样点个数为n＝240。
[0122]
[0123][0124]
在本实施例中，带通滤波器可以选择6阶切比雪夫ii型数字带通滤波器。根据带通滤波器的截止频率和采样频率，6阶切比雪夫ii型数字带通滤波器的传递函数系数如下：
[0125]
num[7]＝{0.0256507425545,-0.08426336168964,0.09193306863013,0,-0.09193306863013,0.08426336168964,-0.0256507425545}。
[0126]
den[7]＝{1,-5.033580000106,10.86438327579,-12.85681954856,8.796060072236,-3.299510726317,0.5309351754304}。
[0127]
可选的，s204中，可以采用公式(7)根据零序电压突变量导数值获取零序电压突变量导数滤波值d
△
u0(t)/dt_f，采用公式(8)根据零序电流突变量瞬时值获取零序电流突变量滤波值
△
i0(t)_f。
[0128]
示例性的，图4为本发明实施例提供的带通滤波器的幅频响应曲线的示意图，图5a～图5c为本发明实施例提供的带通滤波效果的示意图。
[0129]
如图4所示，实线表示幅度响应曲线，虚线表示相位响应曲线。
[0130]
如图5a所示，实线表示零序电压瞬时值u0(t)的原始波形，虚线表示零序电流瞬时值i0(t)的原始波形。如图5b所示，实线表示零序电压突变量瞬时值
△
u0(t)的波形，虚线表示零序电流突变量瞬时值
△
i0(t)的波形。如图5c所示，实线表示零序电压突变量导数滤波值d
△
u0(t)/dt_f的波形，虚线表示零序电流突变量滤波值
△
i0(t)_f的波形。从图5a～图5c可以看出，零序电压突变量导数滤波值d
△
u0(t)/dt_f和零序电流突变量滤波值
△
i0(t)_f呈反极性关系的时间窗长度，相比于零序电压突变量瞬时值
△
u0(t)和零序电流突变量瞬时值
△
i0(t)成反极性关系的时间窗长度有了较大提升，可将选线逻辑判断的数据窗口扩大至一个周波，进而提高了选线的准确率。
[0131]
仍以图4、图5a～图5c所示的波形数据为例，统计得出经过带通滤波后的反极性占
比曲线和同极性占比曲线如图6所示。在图6中，实线表示经过带通滤波后的反极性占比曲线，虚线表示经过带通滤波后的同极性占比曲线。
[0132]
为了得到更充分的占比数据，针对不接地系统、经消弧线圈接地系统分别在金属性接地、经过渡电阻接地、间歇性电弧接地情况下，基于动模实验数据得出经带通滤波后的反极性占比统计如表1所示。其中，每种情况统计5个数据。
[0133]
表1经带通滤波的反极性占比统计
[0134][0135]
结合图6和表1中的数据，可以看出：在各种工况下，故障线路极性满足特性的采样点均大于60％。考虑一定的裕度，可以确定带通滤波器的反极性占比系数为0.59。
[0136]
可选的，基于上述设计的带通滤波器，采样频率为12khz。首半波短窗为周波的前1/40长度，首半波短窗内可以包括6个采样点，即，小电流选线启动后1周波内的第1～6个点为首半波短窗。首半波长窗为周波的前1/8长度，首半波长窗内可以包括30个采样点，即，小电流选线启动后1周波内的第1～30个点为首半波长窗。
[0137]
滤波算法数据窗口包括30-6+1＝25个采样点，即小电流选线启动后1周波内的第6～30个采样点。
[0138]
可选的，在图2所示实施例的基础上，本发明另一个实施例提供了一种小电流选线方法。图7为本发明实施例提供的小电流选线方法的另一种流程图。如图7所示，s206中，根据第一采样数据、第二采样数据、第三采样数据和第四采样数据，判断是否执行选线动作，可以包括：
[0139]
s701、根据第一采样数据是否满足采样值突变计数条件，得到第一结果。
[0140]
s702、根据第二采样数据是否满足首半波短窗正向动作条件，得到第二结果。
[0141]
s703、根据第三采样数据是否满足首半波长窗正向动作条件，得到第三结果。
[0142]
s704、根据第二采样数据和第三采样数据是否满足首半波反向动作条件，得到第四结果。
[0143]
s705、根据第四采样数据是否满足滤波算法可靠动作条件，得到第五结果。
[0144]
s706、根据第四采样数据是否满足滤波算法非可靠动作条件，得到第六结果。
[0145]
s707、根据第一结果、第二结果、第三结果、第四结果、第五结果和第六结果，判断是否执行选线动作。
[0146]
其中，本实施例对s701～s706的执行顺序不做限定。
[0147]
可见，在本实施例中，第一结果体现了小电流选线启动后1周波内采样值突变特性，第二结果～第四结果基于首半波算法体现了首半波短窗和首半波长窗内暂态零序电流与零序电压相位相反的特性，第五结果和第六结果基于暂态零序方向法体现了滤波算法数据窗口内暂态零序电流和暂态零序电压的导数之间极性相反的特性。综合利用首半波短
窗、首半波长窗以及滤波算法数据窗口内极性满足特性的采样点统计，确定各自的相关系数，形成了综合选线判据，利用了更多维度的故障电气量，克服了单一判据的不足，具有较强的抗干扰能力和适应性，提高了选线的准确率、精度和可靠性。
[0148]
下面，对首半波短窗和首半波长窗内的选线逻辑进行说明。
[0149]
第二采样数据包括首半波短窗内的m个电流采样值和m个电压采样值，m为根据带通滤波器的采样频率和首半波短窗确定的采样点数。
[0150]
第三采样数据包括首半波长窗内的n个电流采样值和n个电压采样值，n为根据带通滤波器的采样频率和首半波长窗确定的采样点数。
[0151]
首半波短窗正向动作条件，包括：在首半波短窗内，
[0152]
第一乘积小于0的采样点数大于或等于m。或者，
[0153]
第一乘积小于0的采样点数大于或等于m-1，且，第一乘积大于0的采样点数等于0。
[0154]
首半波长窗正向动作条件，包括：在首半波长窗内，
[0155]
第一乘积小于0的采样点数大于或等于第一乘积阈值。并且，
[0156]
第一乘积小于0的采样点数占比大于或等于第一占比阈值。
[0157]
首半波反向动作条件包括首半波短窗反向动作条件或者首半波长窗反向动作条件。
[0158]
首半波短窗反向动作条件，包括：在首半波短窗内，
[0159]
第一乘积大于0的采样点数大于或等于m。或者，
[0160]
第一乘积大于0的采样点数大于或等于m-1，且，第一乘积小于0的采样点数等于0。
[0161]
首半波长窗反向动作条件，包括：在首半波长窗内，
[0162]
第一乘积大于0的采样点数大于或等于第一乘积阈值。并且，
[0163]
第一乘积大于0的采样点数占比大于或等于第一占比阈值。
[0164]
其中，第一乘积为电流采样值和电流采样值对应的电压采样值的乘积。
[0165]
可选的，第一乘积阈值与n相关。第一乘积阈值可以为1/n取整后的数值。
[0166]
示例性的，图8为本发明实施例提供的首半波短窗和首半波长窗内的选线逻辑的示意图。在图8中，第一乘积表示为
△
u0△
i0，
△
u0表示零序电流突变量瞬时值
△
u0(t)对应的电压采样值(也可以记为
△
u0(n))，
△
i0表示零序电压突变量瞬时值
△
i0(t)对应的电流采样值(也可以记为
△
i0(n))。符号“&”表示并且关系，符号“≥”表示或者关系。m＝6，n＝30，第一乘积阈值＝15，第一占比阈值＝0.8。
[0167]
满足首半波短窗正向动作条件、满足首半波长窗正向动作条件、满足首半波短窗反向动作条件、满足首半波长窗反向动作条件、满足首半波反向动作条件可以参见图8所示。
[0168]
例如，对于首半波短窗正向动作条件，首半波短窗内包括6组电压采样值和电流采样值。如果首半波短窗内
△
u0△
i0《0的采样点数≥6，则满足了首半波短窗正向动作条件。如果首半波短窗内
△
u0△
i0《0的采样点数≥5，并且
△
u0△
i0》0的采样点数＝5，则满足了首半波短窗正向动作条件。
[0169]
又例如，对于首半波长窗正向动作条件，首半波短窗内包括30组电压采样值和电流采样值。如果首半波长窗内
△
u0△
i0《0的采样点数≥15，并且，
△
u0△
i0《0的采样点数占比≥0.8，则满足了首半波长窗正向动作条件。
[0170]
可选的，由于首半波长窗极有可能包含过零点，为了防止零漂导致的极性判别不准确，在首半波长窗的判别逻辑中，即对于首半波长窗正向动作条件和首半波长窗反向动作条件，可以再增加如下条件：
[0171]
首半波长窗内，零序电流突变量的基波分量的有效值
△
i0大于零序电流门槛值
△i0set’，并且，零序电压突变量的基波分量的有效值
△
u0大于零序电压门槛值
△u0set’。本实施例对零序电流门槛值
△i0set’和零序电压门槛值
△u0set’的取值不做限定。
[0172]
其中，零序电流突变量的基波分量的有效值
△
i0和零序电压突变量的基波分量的有效值
△
u0可以参见公式(4)。
[0173]
下面，对滤波算法数据窗口内的选线逻辑进行说明。
[0174]
第四采样数据包括零序电流突变量滤波值的y个电流滤波采样值和零序电压突变量导数滤波值的y个电压滤波采样值。y为根据带通滤波器的采样频率和滤波算法数据窗口确定的采样点数。
[0175]
滤波算法可靠动作条件，包括：
[0176]
第二乘积小于0的采样点数大于或等于滤波算法动作高值。并且，
[0177]
第二乘积小于0的采样点数占比大于或等于带通滤波器的反极性占比系数。
[0178]
滤波算法非可靠动作条件，包括：
[0179]
第二乘积小于0的采样点数大于或等于滤波算法动作低值。并且，第二乘积小于0的采样点数占比大于等于带通滤波器反极性占比系数。
[0180]
其中，第二乘积为电流滤波采样值和电流滤波采样值对应的电压滤波采样值的乘积。
[0181]
可选的，滤波算法动作低值可以为根据带通滤波器的采样频率和首半波短窗确定的采样点数m。
[0182]
可选的，滤波算法动作高值与y相关。滤波算法动作高值可以为1/y取整后的数值。
[0183]
示例性的，图9为本发明实施例提供的滤波算法数据窗口内的选线逻辑的示意图。在图9中，第二乘积表示为d
△
u0/dt_f*
△
i0_f，d
△
u0/dt_f表示零序电压突变量导数滤波值d
△
u0(t)/dt_f对应的电压滤波采样值(也可以记为d
△
u0(n)/dt_f)，
△
i0_f表示零序电流突变量滤波值
△
i0(t)_f对应的电流滤波采样值(也可以记为
△
i0(n)_f)。符号“&”表示并且关系。y＝25，滤波算法动作高值＝12，滤波算法动作低值＝6，带通滤波器的反极性占比系数＝0.59。
[0184]
满足滤波算法可靠动作条件、满足滤波算法非可靠动作条件可以参见图9所示。
[0185]
例如，对于滤波算法可靠动作条件，滤波算法数据窗口内包括25组电压滤波采样值和电流滤波采样值。如果滤波算法数据窗口内d
△
u0/dt_f*
△
i0_f《0的采样点数≥12，并且，d
△
u0/dt_f*
△
i0_f《0的采样点数占比≥0.59，则满足了滤波算法可靠动作条件。
[0186]
下面，对小电流选线启动后1周波内的选线逻辑进行说明。
[0187]
第一采样数据包括零序电流突变量瞬时值的x个电流采样值和零序电压突变量瞬时值的x个电压采样值。x为根据带通滤波器的采样频率和周波的周期确定的采样点数。
[0188]
采样值突变计数条件，包括：
[0189]
第一电压计数值大于或等于第一电压计数阈值。或者，
[0190]
第一电压计数值大于或等于第二电压计数阈值，且，第一电流计数值大于或等于
第一电流计数阈值。
[0191]
其中，第一电压计数阈值大于第二电压计数阈值。第一电压计数值为x个电压采样值中电压采样值大于电压阈值的个数，电压阈值与系统电压二次额定值相关。第一电流计数值为x个电流采样值中电流采样值大于电流阈值的个数，电流阈值与系统电流二次额定值相关。
[0192]
示例性的，图10为本发明实施例提供的小电流选线启动后1周波内的选线逻辑的示意图。在图10中，符号“≥”表示或者关系。
△
u0表示零序电压突变量瞬时值
△
u0(t)对应的电压采样值，也可以记为
△
u0(n)。
△
i0表示零序电流突变量瞬时值
△
i0(t)对应的电流采样值，也可以记为
△
i0(n)。un表示系统电压二次额定值，in表示系统电流二次额定值。第一电压计数阈值＝90，第二电压计数阈值＝54，第一电流计数阈值＝42。电压阈值＝0.03un，电流阈值＝0.04in。
[0193]
在图10中，小电流选线启动后1周波内包括240组电压采样值和电流采样值。如果
△
u0》0.03un的第一电压计数值≥90，则满足了采样值突变计数条件。如果
△
u0》0.03un的第一电压计数值≥54，并且，
△
i0》0.04in的第一电流计数值≥42，则满足了采样值突变计数条件。
[0194]
可选的，s707中，根据第一结果、第二结果、第三结果、第四结果、第五结果和第六结果，判断是否执行选线动作，可以包括：
[0195]
根据所述第二结果、所述第三结果、所述第四结果、所述第五结果和所述第六结果，得到第七结果；
[0196]
根据所述第一结果和所述第七结果判断是否执行选线动作。
[0197]
示例性的，图11为本发明实施例提供的综合选线逻辑的示意图，示出了选线动作条件。当选线动作条件满足时，执行选线动作。其中，符号“&”表示并且关系，符号“≥”表示或者关系。
[0198]
下面对本发明提供的小电流选线方法的技术效果进行说明。
[0199]
示例性的，图12为本发明实施例提供的rtds动模系统主接线的示意图。采用实时数字仿真系仪rtds，系统版本为4.007.4，对本发明的方法进行仿真测试。如图12所示，在仿真模型中，s表示110kv等值电源，主变t的副边35kv母线上有三条出线：01支路、02支路、03支路。k1为母线上的故障点，k2～k7为各支路首端、中点、末端处的故障点。母线电压采集的是电压互感器pt的电压值。断路器sk1～sk3分别采集电流互感器ct1～ct3的电流值。r表示电阻，l表示电感。中性点不接地系统运行时，断路器ska、断路器skb均断开，中性点经消弧线圈接地运行时，断路器ska断开，断路器skb合上。保护装置安装在01支路。保护装置用于确定执行选线动作时，执行选线动作。
[0200]
系统参数设置如下：等值无穷大电源s短路容量为500mva，变压器t容量为10mva，变比为115kv/36.5kv，副边中性点接地电阻为1000ω，接地电感为28.66h，线路正序电阻为0.1ω/km，线路正序电感为0.4ω/km，线路正序容抗为0.33052mω*km，线路零序电阻为0.5ω/km，线路零序电感为1.2ω/km，线路零序容抗为0.4863mω*km，01～03支路长度分别为20km、15km、10km。
[0201]
表2动模测试选线结果汇总
[0202][0203]
模拟各种工况下选线结果汇总如表2所示。可以看出，通过本发明提供的小电流选线方法，可以在区内故障时可靠动作，区外故障时可靠不动作。验证了本发明提供的小电流选线方法的适应性和可靠性。
[0204]
以中性点不接地系统k3处发生经1000ω过渡电阻接地故障为例对仿真数据进行分析，如图13a所示，实线表示零序电压瞬时值u0(t)的原始波形，虚线表示零序电流瞬时值i0(t)的原始波形。如图13b所示，实线表示零序电压突变量导数滤波值d
△
u0(t)/dt_f的波形，虚线表示零序电流突变量滤波值
△
i0(t)_f的波形。
[0205]
根据图13a和图13b可以得出：故障启动后首半波短窗内(
△
u0(n)
△
i0(n)《0的采样点个数)＝5；(
△
u0(n)
△
i0(n)》0的采样点数)＝0；首半波长窗内(
△
u0(n)
△
i0(n)《0的采样
点个数)＝29；滤波算法数据窗内(d
△
u0(n)/dt_f*
△
i0(n)_f《0的采样点数)＝25；启动后1周波数据窗内(
△
u0(n)》0.03un采样点数)＝235；启动后1周波数据窗内(
△
i0(n)》0.04in点数)＝191。结合图8～图11的选线逻辑图可知满足选线动作条件。
[0206]
图14为本发明实施例提供的小电流选线设备的结构示意图。如图14所示，本实施例提供的小电流选线设备，可以包括系统总线1401连接的处理器1402、存储器1404和通信接口1403。其中，处理器1402用于提供计算和控制能力。存储器1404包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该检测设备的通信接口1403用于与其他设备实现通信。该计算机程序被处理器1402执行时以实现本发明提供的小电流选线方法。
[0207]
本领域技术人员可以理解，图14中示出的结构，仅仅是与本技术方案相关的部分结构的框图，并不构成对本技术提供的小电流选线设备的限定，具体的检测设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
[0208]
应当清楚的是，本技术实施例中处理器执行计算机程序的过程，与上述方法中各个步骤的执行过程一致，具体可参见上文中的描述。
[0209]
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时可以实现本技术上述方法实施例提供的小电流选线方法。
[0210]
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(ram)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据率sdram(ddrsdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路(synchlink)dram(sldram)、存储器总线(rambus)直接ram(rdram)、直接存储器总线动态ram(drdram)、以及存储器总线动态ram(rdram)等。
[0211]
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0212]
以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。