【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及配電網(wǎng)繼電保護(hù)，尤其涉及一種基于dtw算法的配電線路電流差動(dòng)保護(hù)方法。
技術(shù)介紹
1、隨著全球能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型和新型電力系統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略的深入實(shí)施，分布式電源（如太陽能光伏、風(fēng)力發(fā)電等）在配電網(wǎng)中的滲透率不斷增加。這種變化極大地豐富了配電網(wǎng)的電源類型，但也對(duì)傳統(tǒng)的配電網(wǎng)保護(hù)技術(shù)提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。我國(guó)傳統(tǒng)的配電網(wǎng)大多采用電流速斷等iii段式過流保護(hù)方案，這種保護(hù)方案在配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單且電源形式單一的情況下，能夠較好地保證故障的快速識(shí)別和隔離。然而，隨著分布式電源的廣泛接入，配電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和形態(tài)發(fā)生了顯著變化，傳統(tǒng)iii段式過流保護(hù)的動(dòng)作性能開始出現(xiàn)劣化，具體表現(xiàn)為保護(hù)拒動(dòng)、誤動(dòng)以及動(dòng)作時(shí)間過長(zhǎng)等問題，嚴(yán)重影響了配電系統(tǒng)的安全性和可靠性。
2、為了解決上述問題，部分對(duì)供電可靠性要求較高的區(qū)域配電網(wǎng)已逐漸采用電流差動(dòng)保護(hù)方案。電流差動(dòng)保護(hù)基于基爾霍夫電流定律，通過比較線路兩側(cè)電流的差值來判斷是否發(fā)生故障，具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)適應(yīng)性強(qiáng)、動(dòng)作速度快、選擇性好等優(yōu)點(diǎn)。然而，電流差動(dòng)保護(hù)需要高精度的電流同步采樣和高速的通信傳輸，傳統(tǒng)上多采用光纖通信來實(shí)現(xiàn)這一需求。然而，由于配電網(wǎng)具有點(diǎn)多面廣的特點(diǎn)，若全部采用光纖通信進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，將大幅增加建設(shè)、維護(hù)成本，限制了電流差動(dòng)保護(hù)在配電網(wǎng)中的大規(guī)模應(yīng)用。
3、近年來，隨著5g通信技術(shù)的快速發(fā)展，其高帶寬、超低時(shí)延的特性為配電網(wǎng)電流差動(dòng)保護(hù)提供了新的解決方案。利用5g通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)差動(dòng)保護(hù)數(shù)據(jù)傳輸通道，可以顯著降低通信成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。然而，5g通信在實(shí)際應(yīng)用中仍存在數(shù)據(jù)
4、綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)雖然在一定程度上解決了分布式電源接入后配電網(wǎng)保護(hù)面臨的部分問題，但仍存在諸多不足，如iii段式過流保護(hù)性能劣化、電流差動(dòng)保護(hù)成本高昂以及5g（5th?generation?mobile?communication?technology，第五代移動(dòng)通信技術(shù)）通信數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延和時(shí)延抖動(dòng)的不確定性等。因此，開發(fā)一種既能夠克服上述缺陷，又具有良好經(jīng)濟(jì)性和可靠性的新型配電線路電流差動(dòng)保護(hù)方法顯得尤為重要。
5、基于上述背景，本專利技術(shù)提出了一種基于dtw（dynamic?time?warping，動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整）算法的配電線路電流差動(dòng)保護(hù)方法，該方法綜合利用了低時(shí)延的5g通信技術(shù)、五點(diǎn)數(shù)值微分算法保護(hù)啟動(dòng)判據(jù)、限幅平均濾波和dtw相似度距離算法的優(yōu)勢(shì)，旨在提升配電網(wǎng)保護(hù)與控制的可靠性，并降低通信成本，為分布式電源接入后的配電網(wǎng)保護(hù)提供了新的解決方案。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是，提供一種基于dtw算法的配電線路電流差動(dòng)保護(hù)方法，解決配電網(wǎng)接入分布式電源后，傳統(tǒng)三段式電流保護(hù)難以保證動(dòng)作可靠性和選擇性的問題。
2、為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案為：一種基于dtw算法的配電線路電流差動(dòng)保護(hù)方法，包括以下步驟：
3、step1：利用智能電子保護(hù)設(shè)備ied實(shí)時(shí)采樣線路兩側(cè)的三相電流，形成實(shí)時(shí)采樣數(shù)組，采樣頻率為10khz，數(shù)據(jù)保存長(zhǎng)度為400，通過5g無線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞；
4、step2：采用一階導(dǎo)數(shù)的五點(diǎn)數(shù)值微分算法計(jì)算故障電流變化率，并基于該變化率設(shè)置保護(hù)啟動(dòng)判據(jù)，將step1中得到的采樣數(shù)組數(shù)據(jù)代入啟動(dòng)判據(jù)中，若故障電流變化率大于設(shè)定的保護(hù)啟動(dòng)閾值，則啟動(dòng)電流差動(dòng)保護(hù)；
5、step3：當(dāng)電流差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)條件滿足后，對(duì)采樣所得的線路兩側(cè)電流采樣數(shù)組進(jìn)行限幅平均濾波處理，確定兩個(gè)相鄰采樣數(shù)據(jù)間允許的最大偏差值，通過比較并算數(shù)平均處理，得到濾波后的電流采樣數(shù)組；
6、step4：對(duì)step3中經(jīng)限幅平均濾波處理后的濾波數(shù)組進(jìn)行電流歸一化處理，提取電流序列中的最大值和最小值，對(duì)電流序列中的每個(gè)采樣值進(jìn)行幅值壓縮，使其落在歸一化區(qū)間內(nèi)；
7、step5：利用dtw算法計(jì)算step4中經(jīng)電流歸一化處理后得到的電流序列之間的相似度距離，并確定差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作門檻值，基于dtw相似度距離迅速增大的特性，構(gòu)造基于dtw算法的電流差動(dòng)保護(hù)判據(jù)；
8、step6：將step5中計(jì)算得到的dtw相似度距離值與差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作整定閾值進(jìn)行比較，若dtw相似度距離大于整定閾值，則判定線路上發(fā)生故障，執(zhí)行電流差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。
9、優(yōu)選的方案中，所述step1中實(shí)時(shí)采樣線路兩側(cè)的三相電流數(shù)據(jù)，具體包括，利用智能電子保護(hù)設(shè)備ied實(shí)時(shí)采樣線路兩側(cè)的三相電流，形成采樣數(shù)組、，采樣數(shù)組的長(zhǎng)度為400，對(duì)應(yīng)于每工頻周波20ms內(nèi)采樣點(diǎn)數(shù)200的2倍，即k取值為每周波采樣數(shù)的2倍，對(duì)應(yīng)為400，m、n分別指線路兩側(cè)，分別代表系統(tǒng)的a、b、c三相。
10、優(yōu)選的方案中，所述step2中構(gòu)造的電流差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)判據(jù)為，通過一階導(dǎo)數(shù)的五點(diǎn)數(shù)值微分算法計(jì)算故障電流變化率，其整定表達(dá)式為：
11、（1）
12、其中，為數(shù)據(jù)采集點(diǎn)的時(shí)間間隔；、、、和為采樣數(shù)組和中任意連續(xù)5個(gè)采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)；為保護(hù)啟動(dòng)閾值；為線路正常運(yùn)行時(shí)三相相電流在每個(gè)周波內(nèi)的最大采樣值；為整定系數(shù)，取值范圍為0.02~0.03；
13、故障電流變化率計(jì)算值大于設(shè)定的保護(hù)啟動(dòng)閾值，則啟動(dòng)電流差動(dòng)保護(hù)新算法。
14、優(yōu)選的方案中，所述step3中對(duì)采樣所得的線路兩側(cè)電流采樣數(shù)組進(jìn)行限幅平均濾波處理的具體步驟包括：
15、step3.1：確定兩個(gè)相鄰采樣數(shù)據(jù)間允許的最大偏差值，取值，將電流采樣數(shù)組中后一次采樣到的值與前一次采樣到的值進(jìn)行比較：
16、（2）
17、若上式成立，則認(rèn)為后一次采樣到的值有效，需要保留；若上式不成立，則認(rèn)為后一次采樣到的值為異常數(shù)據(jù)，本次值無效；需要放棄本次值，用前一次采樣到的值代替本次值；依次對(duì)電流采樣數(shù)組進(jìn)行處理得到限幅處理后的新數(shù)組；
18、step3.2：從限幅處理后的新數(shù)組中連續(xù)取n個(gè)采樣值并作為一個(gè)隊(duì)列，隊(duì)列的長(zhǎng)度固定為n，按照先進(jìn)先出原則，每次扔掉原來隊(duì)首的一個(gè)數(shù)據(jù)，并將每次采樣得到的新數(shù)據(jù)放到隊(duì)尾形成一個(gè)新的隊(duì)列，對(duì)新形成的隊(duì)列中的n個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行算數(shù)平均運(yùn)算，由此即可獲得經(jīng)限幅平均濾波算法處理后的濾波數(shù)組；同理，對(duì)線路另一側(cè)的電流數(shù)組進(jìn)行上述濾波處理，可得濾波數(shù)組；其中，n為正整數(shù)，取值，推薦8。
19、優(yōu)選的方案中，所述step4中對(duì)經(jīng)限幅平均濾波處理后的濾波數(shù)組進(jìn)行電流歸一化處理的具體步驟包括：
20、提取電流序列中的最大值和最小值，對(duì)電流序列中的每一個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行幅值壓縮，使各個(gè)電流采樣值落在之間，從而得到歸一化的電流采樣序列，同理可得歸一化處理后的電流采樣序列，幅值壓縮方法如下：
21、（3）
22、其中，為電流序列中各個(gè)電流采樣點(diǎn)的序列數(shù)；為第n個(gè)電流采樣點(diǎn)的電流值；為第n個(gè)電流采樣點(diǎn)電流經(jīng)歸一化處理后的值。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種基于DTW算法的配電線路電流差動(dòng)保護(hù)方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于DTW算法的電流差動(dòng)保護(hù)方法，其特征在于，所述Step1中實(shí)時(shí)采樣線路兩側(cè)的三相電流數(shù)據(jù)，具體包括，利用智能電子保護(hù)設(shè)備IED實(shí)時(shí)采樣線路兩側(cè)的三相電流，形成采樣數(shù)組、，采樣數(shù)組的長(zhǎng)度為400，對(duì)應(yīng)于每工頻周波20ms內(nèi)采樣點(diǎn)數(shù)200的2倍，即k取值為每周波采樣數(shù)的2倍，對(duì)應(yīng)為400，m、n分別指線路兩側(cè)，分別代表系統(tǒng)的a、b、c三相。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于DTW算法的電流差動(dòng)保護(hù)方法，其特征在于，所述Step2中構(gòu)造的電流差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)判據(jù)為，通過一階導(dǎo)數(shù)的五點(diǎn)數(shù)值微分算法計(jì)算故障電流變化率，其整定表達(dá)式為：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于DTW算法的電流差動(dòng)保護(hù)方法，其特征在于，所述Step3中對(duì)采樣所得的線路兩側(cè)電流采樣數(shù)組進(jìn)行限幅平均濾波處理的具體步驟包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于DTW算法的電流差動(dòng)保護(hù)方法，其特征在于，所述Step4中對(duì)經(jīng)限幅平均濾波處理后的濾波數(shù)組進(jìn)行電流歸一化處理
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于DTW算法的電流差動(dòng)保護(hù)方法，其特征在于，步驟Step5中構(gòu)造基于DTW算法的電流差動(dòng)保護(hù)判據(jù)，是根據(jù)DTW算法計(jì)算經(jīng)過電流歸一化處理后得到的電流序列和，的負(fù)號(hào)表示對(duì)數(shù)據(jù)取相反數(shù)的相似度距離，確定差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作門檻值，利用發(fā)生區(qū)內(nèi)故障后DTW相似度距離迅速增大的特點(diǎn)，構(gòu)造基于DTW算法的電流差動(dòng)保護(hù)判據(jù)，具體步驟包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于DTW算法的電流差動(dòng)保護(hù)方法，其特征在于，所述Step6中判定線路上發(fā)生故障并執(zhí)行電流差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的具體步驟包括，將Step5中計(jì)算得到的DTW相似度距離值與差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作整定閾值進(jìn)行比較：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于dtw算法的配電線路電流差動(dòng)保護(hù)方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于dtw算法的電流差動(dòng)保護(hù)方法，其特征在于，所述step1中實(shí)時(shí)采樣線路兩側(cè)的三相電流數(shù)據(jù)，具體包括，利用智能電子保護(hù)設(shè)備ied實(shí)時(shí)采樣線路兩側(cè)的三相電流，形成采樣數(shù)組、，采樣數(shù)組的長(zhǎng)度為400，對(duì)應(yīng)于每工頻周波20ms內(nèi)采樣點(diǎn)數(shù)200的2倍，即k取值為每周波采樣數(shù)的2倍，對(duì)應(yīng)為400，m、n分別指線路兩側(cè)，分別代表系統(tǒng)的a、b、c三相。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于dtw算法的電流差動(dòng)保護(hù)方法，其特征在于，所述step2中構(gòu)造的電流差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)判據(jù)為，通過一階導(dǎo)數(shù)的五點(diǎn)數(shù)值微分算法計(jì)算故障電流變化率，其整定表達(dá)式為：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于dtw算法的電流差動(dòng)保護(hù)方法，其特征在于，所述step3中對(duì)采樣所得的線路兩側(cè)電流采樣數(shù)組...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：帥澤坤，肖江滔，吳盼星，楊柳，朱凌鋒，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)長(zhǎng)江電力股份有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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