[发明专利]一种短路故障检测方法及装置

权利要求书

1.一种短路故障检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：获取电网系统各测点的电压、电流采样数据，对电压、电流采样数据进行低通滤波处理，并通过差分算法计算故障特征量；其中所述故障特征量F_k计算方法如下：

其中z_k、z_k-1、z_k-2为k、k-1、k-2时刻电压、电流采样数据经滤波处理后的值，A为常量；

步骤2：将故障特征量与故障检测启动阈值进行比较，若所述故障特征量越过故障检测启动阈值则输出启动信号，进入步骤3，否则返回步骤1；

步骤3：在所述启动信号的有效时间内进入故障检测程序：对所述电压、电流采样数据进行低通滤波、差分和归一化处理，根据状态递推方程计算状态量，并通过所述状态量计算所述电压、电流采样数据各频率的幅值和初始相位；其中，所述根据状态递推方程计算状态量的方法如下：

其中s_k为k时刻量测值与计算值之间的误差，为k时刻电压、电流采样数据经低通滤波、差分和归一化处理后的量测值，为k、k-1时刻状态量X_k的第n个元素的值，为k时刻量测矩阵H_k的第n个元素的值，为k时刻增益矩阵K_k的第n个元素的值，n＝1，2…N，其中N为状态量维数，所述H_k和K_k的计算方法如下：

其中λ和Δ为常量，P_k为误差矩阵；

步骤4：将电网系统各测点电压、电流采样数据的基波幅值和初始相位与故障检测动作阈值进行综合比较，若所述基波幅值和初始相位越过故障检测动作阈值则检测为电网短路故障，否则返回步骤3。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3中所述电压、电流采样数据各频率的幅值和初始相位计算方法如下：

其中为k时刻电压、电流采样数据第i次谐波的幅值，为k时刻电压、电流采样数据第i次谐波的相位，为k时刻X_k的第2i-1、2i个元素的值，i＝1，2…N/2，B为常量。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4中检测为电网短路故障后输出动作信号，该动作信号为是否需要触发故障限流装置动作，其判断依据为：根据各测点电压、电流采样数据的基波幅值和初始相位，结合电网接线拓扑结构判断出电网短路故障发生于母线还是某条支路，以及此时各支路短路电流的大小和方向，进而根据限流策略要求判断该电网短路故障是否需要触发故障限流装置动作。

4.一种短路故障检测装置，其特征在于，包括信号调理和采集单元、数字信号处理单元、存储单元、通讯接口单元，其中所述数字信号处理单元分别与所述信号调理和采集单元、所述存储单元、所述通讯接口单元连接；

所述信号调理和采集单元用于采样电网系统各测点的电压、电流数据并转换为数字信号；

所述数字信号处理单元用于基于所述信号调理和采集单元输出的数字信号，调用并执行所述存储单元中存放的程序，完成短路故障检测；

所述存储单元用于存放程序以及程序中使用的参数、常量，其中，所述程序被执行时实现如权利要求1至3中任一所述的方法步骤；

所述通讯接口单元用于实现数字信号处理单元与外部的信息交互。