1.基于故障首半波采样值比较的快速电流保护方法,其特征在于包括以下步骤:步骤1:实时监测电流信号,快速计算并构建电流突变量△i(n);
步骤2:计算数据窗内电流突变量有效值△Irms(i),判别数据窗内电流突变量有效值△Irms(i)爬坡趋势;
步骤3:持续跟踪突变量采样值△i(i),应用突变量采样值△i(i)与启动阈值Ist1多点比较,判别突变量越限现象;
步骤4:基于步骤2中有效值爬坡现象与步骤3中采样值越限判别,构成保护启动判据,实现保护启动;
步骤5:保护启动后,以当前电流增量采样值时刻为起始点,确定极值时刻;
步骤6:构建同采样频率的定值正弦序列[is1,is2,...,isN];
步骤7:持续监测有效值爬坡现象,基于电流增量采样序列与定值正弦序列多点比较,应用保护动作判据,实现保护动作;
所述步骤2中,应用全波傅式FFT算法,实时计算电流突变量有效值△Irms(i),基于故障初期有效值,计算数据窗内包含较小的非故障信息,随着故障的发展,电流突变量有效值△Irms(i)出现爬坡效应,采用多点增量比较实现爬坡趋势判别,如式(2)所示:其中:m1为爬坡判别数据窗采样点数;m2为趋势判别防干扰阈值;i表示采样点时刻;st1(i)表示时刻i的采样点到时刻i+1的采样点变化趋势;
所述步骤5中,利用突变量采样值增量的变化趋势初步判定极值时刻,进一步基于欧式距离计算标幺化后的突变量采样序列与标准正弦模板的相似度,判定极值时刻,包括如下步骤:步骤5.1:应用极值理论,基于等间隔实时计算两采样点增量符号,形成“+”、“‑”序列,初步预判极值时刻落在变号间隔内,间隔内最大值为预判极值时刻;
步骤5.2:基于幅值为1的工频正弦波形,建立同采样频率下的标准正弦模板y(n);
步骤5.3:以预判极值时刻同步标准正弦模板最大值时刻,取标准正弦模板区段构成比较区间,并应用欧氏距离计算比较区间内标幺化后的突变量采样值序列与标准正弦模板的相似度B,满足式(4)确定预判时刻为极值时刻,否则继续步骤5.1;
B>Bset (5);
其中:Bset为相似度阈值。
2.根据权利要求1所述基于故障首半波采样值比较的快速电流保护方法,其特征在于:所述步骤1中,针对实时离散化的采样电流i(n),n为采样时刻,选择两周期数据窗实时计算电流突变量△i(n),如式(1)所示:△i(n)=i(n)‑i(n‑2N) (1);
其中,N表示每工频周期采样点数,i(n‑2N)表示采样时刻n前两个周波对应采样点的值。
3.根据权利要求1所述基于故障首半波采样值比较的快速电流保护方法,其特征在于:所述步骤3中,基于故障时刻电流突增特征,通过电流突变量△i(n)与启动阈值Ist1的多点比较,来限制非故障或干扰下保护的频繁启动,如式(3)所示:|△i(i)|>Ist1∩|△i(i+1)|>Ist1∩|△i(i+2)|>Ist1 (3);
其中:|△i(i)|表示第i个突变量采样值的绝对值;△i(i+1)、△i(i+2)分别表示第i+1与第i+2个突变量采样值;∩表示“与”的关系,即条件需要同时满足。
4.根据权利要求3所述基于故障首半波采样值比较的快速电流保护方法,其特征在于:所述步骤4中,保护启动判据如下:
在故障后T/4内,根据实时采样监测与计算,首先取T/8数据窗内采样点数为m1,当满足式(2)的有效值爬坡趋势判别后,立即启动式(3)的采样值越限判别,在满足式(3)后,保护启动。
5.根据权利要求1所述基于故障首半波采样值比较的快速电流保护方法,其特征在于:所述步骤6中,以极值时刻前推T/4为0时刻,以传统过流保护整定值Iset为有效值,构建同采样频率的定值正弦序列[is1,is2,...,isN];其中:is1对应0时刻离散值,isN对应一周波最后时刻离散值。
6.根据权利要求1所述基于故障首半波采样值比较的快速电流保护方法,其特征在于:所述步骤7中,基于当前时刻前T/4时间窗内,将m1整定为T/4数据窗内采样点数,判别式(2)有效值爬坡趋势;
同时判定电流增量采样序列大于定值正弦序列,如式(6),若同时满足保护动作;
其中:m3为保护动作阈值。