一種適用于高鐵的新型饋線距離保護方法與流程

本發明涉及電氣化鐵道領域，具體涉及一種適用于高鐵的新型饋線距離保護方法。

背景技術：

目前高鐵接觸網故障的主保護，基本上還是采用傳統的自適應距離保護。但高鐵的負荷與傳統普速鐵路的負荷有著很大的區別，尤其是高鐵機車采用交直交供電模式，基本不含有低次諧波，在負荷大時傳統的自適應距離保護無法區分過負荷和故障，多條高速鐵路都出現負荷增大導致過負荷跳閘事件，這對繼電保護的可靠性造成了極大的影響。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種適用于高鐵的新型饋線距離保護方法，對過負荷誤動的距離保護區域進行閉鎖，從而降低因為負荷增大導致過負荷跳閘事件的發生。

本發明通過下述技術方案實現：

一種適用于高鐵的新型饋線距離保護方法，包括以下步驟：

步驟a、獲得饋線距離保護動作區：根據高鐵供電系統獲得饋線距離保護動作區；

步驟b、獲得閉鎖距離保護區：

通過在饋線距離保護動作區內找出最小過負荷阻抗整定角度ф1、最大過負荷阻抗整定角度ф2，過負荷閉鎖定值zr，最小過負荷阻抗整定角度ф1的角邊線為邊a，最大過負荷阻抗整定角度ф2的角邊線為邊b，邊a、邊b分別與饋線距離保護動作區所交后形成的三角區域為預閉鎖距離保護區，然后以過負荷閉鎖定值zr為半徑所得的扇形區域與預閉鎖距離保護區相交得到區域m，利用預閉鎖距離保護區減去區域m即得閉鎖距離保護區；

步驟c、閉鎖距離保護：

獲得當前的阻抗值z、當前阻抗角度值ф；

閉鎖距離保護預判定：若當前的阻抗值z、當前阻抗角度值ф落入饋線距離保護動作區，則轉入閉鎖距離保護判定；

閉鎖距離保護判定：若當前的阻抗值z、當前阻抗角度值ф落入閉鎖距離保護區，則閉鎖距離保護，此時，即距離保護不動作。

本發明的設計原理為：由于目前高鐵接觸網故障的主保護，基本上還是采用傳統的自適應距離保護。但高鐵的負荷與傳統普速鐵路的負荷有著很大的區別，尤其是高鐵機車采用交直交供電模式，基本不含有低次諧波，在負荷大時傳統的自適應距離保護無法區分過負荷和故障，多條高速鐵路都出現負荷增大導致過負荷跳閘事件，這對繼電保護的可靠性造成了極大的影響。造成上述影響的原因，經過我們的分析研究發現：針對目前的高鐵電力機車，例如目前時速為380公里每小時的高鐵電力機車(crh-380a)，這類高鐵的高鐵供電系統處于過負荷狀態時，其阻抗特性都會在特定的一個區域集中，且這些過負荷狀態下的阻抗會落入到饋線距離保護動作區，而針對饋線距離保護動作區的設定，一般情況下，阻抗會落入到饋線距離保護動作區就會觸發保護動作。根據我們研究認為，高鐵供電系統處于過負荷狀態時，其阻抗特性集中的區域一般為過負荷誤動作區域，為了確保距離保護模塊的可靠性，進而能保證繼電保護的可靠性。我們需要設定一種方式尋找并去掉過負荷誤動作區域，從而即使在高鐵供電系統處于過負荷狀態時，其阻抗落入到過負荷誤動作區域也不會觸發保護動作，而是觸發閉鎖保護動作。我們的技術方案是通過模值及角度的判斷設定了閉鎖功能，這樣能確保距離保護模塊的可靠性，進而能保證繼電保護的可靠性。

本發明通過最小過負荷阻抗整定角度ф1、最大過負荷阻抗整定角度ф2，過負荷閉鎖定值zr與饋線距離保護動作區綜合處理從而得出閉鎖距離保護區，此時的閉鎖距離保護區即為過負荷誤動作區域，從上技術方案可以看出，本發明的閉鎖距離保護區即為值大于過負荷閉鎖定值zr且阻抗角度大于或等于最小過負荷阻抗整定角度ф1、且阻抗角度小于最大過負荷阻抗整定角度ф2的區域范圍。接著，我們通過判斷當前的阻抗值z、當前阻抗角度值ф是否落入饋線距離保護動作區，即使當前的阻抗值z、當前阻抗角度值ф落入饋線距離保護動作區，我們依舊不進行動作保護，本發明還要進行二次判定，判定當前的阻抗值z、當前阻抗角度值ф是否也落入到閉鎖距離保護區，若落入到閉鎖距離保護區，則觸發閉鎖距離保護，保護不動作，而其他情形下，比如：當前的阻抗值z、當前阻抗角度值ф未落入饋線距離保護動作區，則不需要繼續判定直接判定不進行保護動作；又比如：當前的阻抗值z、當前阻抗角度值ф落入饋線距離保護動作區，且也沒有落入到閉鎖距離保護區，則依舊要觸發保護動作。通過上述方式，本申請與現有技術最大的區別是：尋找適合的閉鎖距離保護區，，通過閉鎖距離保護判定，從而有效排除部分誤動作信息，從而提升對繼電保護的可靠性。

優選的，閉鎖距離保護判定的具體判定規則為：若當前的阻抗值z大于過負荷閉鎖定值zr，且當前阻抗角度值ф大于等于最小過負荷阻抗整定角度ф1，且當前阻抗角度值ф小于等于最大過負荷阻抗整定角度ф2，則視為落入閉鎖距離保護區，則閉鎖距離保護，此時，即距離保護不動作。

優選的，上述內容介紹了本申請基礎設計原理，接下來，我們通過具體方案介紹下，如何尋找最為合適的閉鎖距離保護區，閉鎖距離保護區的設定，即為最小過負荷阻抗整定角度ф1、最大過負荷阻抗整定角度ф2、過負荷閉鎖定值zr的設定，本發明在本內容部分，介紹了三種方法獲得。

第一種：最小過負荷阻抗整定角度ф1、最大過負荷阻抗整定角度ф2、過負荷閉鎖定值zr的獲得方法為：

先獲得過負荷阻抗集中區域:使得高鐵供電系統處于過負荷狀態，在此狀態下采集高鐵供電系統的過負荷阻抗，去掉饋線距離保護區域外的過負荷阻抗，找出過負荷阻抗在饋線距離保護區域內的集中區域；

分析饋線距離保護區域內的過負荷阻抗，找出饋線距離保護區域內的過負荷阻抗的最大邊界和最小邊界，分析最小邊界得到最小過負荷阻抗整定角度ф1，分析最大邊界得到最大過負荷阻抗整定角度ф2；將最小邊界與饋線距離保護動作區的相交，通過該相交的交點分析得出該交點處的阻抗值zd，過負荷閉鎖定值zr為0.7～0.8倍阻抗值zd。

第一種：最小過負荷阻抗整定角度ф1、最大過負荷阻抗整定角度ф2、過負荷閉鎖定值zr的獲得方法為：

先獲得過負荷阻抗集中區域:使得高鐵供電系統處于過負荷狀態，在此狀態下采集高鐵供電系統的過負荷阻抗，去掉饋線距離保護區域外的過負荷阻抗，找出過負荷阻抗在饋線距離保護區域內的集中區域；

分析饋線距離保護區域內的過負荷阻抗，找出饋線距離保護區域內的過負荷阻抗的最大邊界和最小邊界，分析最小邊界得到最小過負荷阻抗整定角度ф1，分析最大邊界得到最大過負荷阻抗整定角度ф2；對饋線距離保護區域內的過負荷阻抗分析，找出最靠近饋線距離保護動作區原點的過負荷阻抗即過負荷閉鎖定值zr。

上述所述分析最小邊界得到最小過負荷阻抗整定角度ф1和分析最大邊界得到最大過負荷阻抗整定角度ф2的方法為：以饋線距離保護動作區原點為圓心，向過負荷阻抗在饋線距離保護區域內的集中區域發射多根射線，當射線下方沒有過負荷阻抗時，該射線為最小邊界，該射線的角度為最小過負荷阻抗整定角度ф1，當射線上方沒有過負荷阻抗時，該射線為最大邊界，該射線的角度為最大過負荷阻抗整定角度ф2。

第三種：對于當高鐵供電系統為380a型電力動車組的高鐵供電系統時，過負荷閉鎖定值zr直接為7.25ω，最小過負荷阻抗整定角度ф1為9°、最大過負荷阻抗整定角度ф2為23°。

優選的，采集高鐵供電系統的過負荷阻抗按照最大方式進行，即采樣電流兩路、電壓兩路。

優選的，所述電流兩路、電壓兩路作為輸入量，其中每個輸入量在一周波采樣96個過負荷阻抗，將當前采樣點和前95點組成一個數據窗，以此獲得高鐵供電系統處于過負荷狀態的過負荷阻抗。

優選的，所述過負荷阻抗采用傅里葉變換計算有效值。

優選的，采采樣過負荷阻抗時頻率為4800hz。

本發明通過上述最大采樣參數，從而有效的保證了數據采樣準確性，從大數據的基礎上綜合分析數據的結構特性，從而能有效的總結出上述三種不同的閉鎖距離保護區的設定方案。

本發明與現有技術相比，具有如下的優點和有益效果：綜上所述，本發明具有以下有益效果：本發明根據高鐵電力機車的特性，將距離保護中過負荷誤動作區域，通過模值及角度的判斷設定了閉鎖功能，這樣能確保距離保護模塊的可靠性，進而能保證繼電保護的可靠性。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發明實施例的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本發明實施例的限定。在附圖中：

圖1為高鐵電力機車過負荷阻抗分布示意圖。

圖2為本發明的閉鎖區域邏輯判斷示意圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合實施例和附圖，對本發明作進一步的詳細說明，本發明的示意性實施方式及其說明僅用于解釋本發明，并不作為對本發明的限定。

圖1、圖2的詳細解釋如下：

如圖1所示，圖1中，五邊形區域為現有的饋線距離保護動作區，該區的設定屬于成熟現有技術，在此不再贅述，圖1中，虛線矩形區域為過負荷阻抗在饋線距離保護區域內的集中區域，圖1中黑點表示過負荷阻抗。通過圖1中的集中區域劃定邊界，在圖2中可以看出，本發明的邊界線為邊a邊b，在邊a邊b的夾角區域內，即為預閉鎖距離保護區，分為扇形區域和三角形區域，扇形區域為區域m，此處的三角形區域即為閉鎖距離保護區。圖2中，夾角ф1依據圖1、圖2中集中區域中的最小邊界所得、ф2依據圖1、圖2中集中區域中的最大邊界所得。最小邊界和最大邊界根據原點向集中區域發出射線后能包含所有集中區域內的過負荷阻抗而得。

實施例1：

一種適用于高鐵的新型饋線距離保護方法，包括以下步驟：

步驟a、獲得饋線距離保護動作區：根據高鐵供電系統獲得饋線距離保護動作區；

步驟b、獲得閉鎖距離保護區：

通過在饋線距離保護動作區內找出最小過負荷阻抗整定角度ф1、最大過負荷阻抗整定角度ф2，過負荷閉鎖定值zr，最小過負荷阻抗整定角度ф1的角邊線為邊a，最大過負荷阻抗整定角度ф2的角邊線為邊b，邊a、邊b分別與饋線距離保護動作區所交后形成的三角區域為預閉鎖距離保護區，然后以過負荷閉鎖定值zr為半徑所得的扇形區域與預閉鎖距離保護區相交得到區域m，利用預閉鎖距離保護區減去區域m即得閉鎖距離保護區；

步驟c、閉鎖距離保護：

獲得當前的阻抗值z、當前阻抗角度值ф；

閉鎖距離保護預判定：若當前的阻抗值z、當前阻抗角度值ф落入饋線距離保護動作區，則轉入閉鎖距離保護判定；

閉鎖距離保護判定：若當前的阻抗值z、當前阻抗角度值ф落入閉鎖距離保護區，則閉鎖距離保護，此時，即距離保護不動作。

本發明的設計原理為：由于目前高鐵接觸網故障的主保護，基本上還是采用傳統的自適應距離保護。但高鐵的負荷與傳統普速鐵路的負荷有著很大的區別，尤其是高鐵機車采用交直交供電模式，基本不含有低次諧波，在負荷大時傳統的自適應距離保護無法區分過負荷和故障，多條高速鐵路都出現負荷增大導致過負荷跳閘事件，這對繼電保護的可靠性造成了極大的影響。造成上述影響的原因，經過我們的分析研究發現：針對目前的高鐵電力機車，例如目前時速為380公里每小時的高鐵電力機車(crh-380a)，這類高鐵的高鐵供電系統處于過負荷狀態時，其阻抗特性都會在特定的一個區域集中，且這些過負荷狀態下的阻抗會落入到饋線距離保護動作區，而針對饋線距離保護動作區的設定，一般情況下，阻抗會落入到饋線距離保護動作區就會觸發保護動作。根據我們研究認為，高鐵供電系統處于過負荷狀態時，其阻抗特性集中的區域一般為過負荷誤動作區域，為了確保距離保護模塊的可靠性，進而能保證繼電保護的可靠性。我們需要設定一種方式尋找并去掉過負荷誤動作區域，從而即使在高鐵供電系統處于過負荷狀態時，其阻抗落入到過負荷誤動作區域也不會觸發保護動作，而是觸發閉鎖保護動作。我們的技術方案是通過模值及角度的判斷設定了閉鎖功能，這樣能確保距離保護模塊的可靠性，進而能保證繼電保護的可靠性。

本發明通過最小過負荷阻抗整定角度ф1、最大過負荷阻抗整定角度ф2，過負荷閉鎖定值zr與饋線距離保護動作區綜合處理從而得出閉鎖距離保護區，此時的閉鎖距離保護區即為過負荷誤動作區域，從上技術方案可以看出，本發明的閉鎖距離保護區即為值大于過負荷閉鎖定值zr且阻抗角度大于或等于最小過負荷阻抗整定角度ф1、且阻抗角度小于最大過負荷阻抗整定角度ф2的區域范圍。接著，我們通過判斷當前的阻抗值z、當前阻抗角度值ф是否落入饋線距離保護動作區，即使當前的阻抗值z、當前阻抗角度值ф落入饋線距離保護動作區，我們依舊不進行動作保護，本發明還要進行二次判定，判定當前的阻抗值z、當前阻抗角度值ф是否也落入到閉鎖距離保護區，若落入到閉鎖距離保護區，則觸發閉鎖距離保護，保護不動作，而其他情形下，比如：當前的阻抗值z、當前阻抗角度值ф未落入饋線距離保護動作區，則不需要繼續判定直接判定不進行保護動作；又比如：當前的阻抗值z、當前阻抗角度值ф落入饋線距離保護動作區，且也沒有落入到閉鎖距離保護區，則依舊要觸發保護動作。通過上述方式，本申請與現有技術最大的區別是：尋找適合的閉鎖距離保護區，，通過閉鎖距離保護判定，從而有效排除部分誤動作信息，從而提升對繼電保護的可靠性。

優選的，閉鎖距離保護判定的具體判定規則為：若當前的阻抗值z大于過負荷閉鎖定值zr，且當前阻抗角度值ф大于等于最小過負荷阻抗整定角度ф1，且當前阻抗角度值ф小于等于最大過負荷阻抗整定角度ф2，則視為落入閉鎖距離保護區，則閉鎖距離保護，此時，即距離保護不動作。

優選的，上述內容介紹了本申請基礎設計原理，接下來，我們通過具體方案介紹下，如何尋找最為合適的閉鎖距離保護區，閉鎖距離保護區的設定，即為最小過負荷阻抗整定角度ф1、最大過負荷阻抗整定角度ф2、過負荷閉鎖定值zr的設定，本發明在本內容部分，介紹了三種方法獲得。

第一種：最小過負荷阻抗整定角度ф1、最大過負荷阻抗整定角度ф2、過負荷閉鎖定值zr的獲得方法為：

先獲得過負荷阻抗集中區域:使得高鐵供電系統處于過負荷狀態，在此狀態下采集高鐵供電系統的過負荷阻抗，去掉饋線距離保護區域外的過負荷阻抗，找出過負荷阻抗在饋線距離保護區域內的集中區域(圖1中虛線部分區域)；

分析饋線距離保護區域內的過負荷阻抗，找出饋線距離保護區域內的過負荷阻抗的最大邊界和最小邊界，分析最小邊界得到最小過負荷阻抗整定角度ф1，分析最大邊界得到最大過負荷阻抗整定角度ф2；將最小邊界與饋線距離保護動作區的相交，通過該相交的交點分析得出該交點處的阻抗值zd，過負荷閉鎖定值zr為0.7～0.8倍阻抗值zd。如圖1、2所示，圖2中：最小過負荷阻抗整定角度ф1、最大過負荷阻抗整定角度ф2是依據，圖1中虛線部分區域劃定的，其劃定方法可以ф2-ф1的角度區域包含所有虛線部分區域內的過負荷阻抗。

第二種：最小過負荷阻抗整定角度ф1、最大過負荷阻抗整定角度ф2、過負荷閉鎖定值zr的獲得方法為：

先獲得過負荷阻抗集中區域:使得高鐵供電系統處于過負荷狀態，在此狀態下采集高鐵供電系統的過負荷阻抗，去掉饋線距離保護區域外的過負荷阻抗，找出過負荷阻抗在饋線距離保護區域內的集中區域；

分析饋線距離保護區域內的過負荷阻抗，找出饋線距離保護區域內的過負荷阻抗的最大邊界和最小邊界，分析最小邊界得到最小過負荷阻抗整定角度ф1，分析最大邊界得到最大過負荷阻抗整定角度ф2；對饋線距離保護區域內的過負荷阻抗分析，找出最靠近饋線距離保護動作區原點的過負荷阻抗即過負荷閉鎖定值zr。

上述所述分析最小邊界得到最小過負荷阻抗整定角度ф1和分析最大邊界得到最大過負荷阻抗整定角度ф2的方法為：以饋線距離保護動作區原點為圓心，向過負荷阻抗在饋線距離保護區域內的集中區域發射多根射線，當射線下方沒有過負荷阻抗時，該射線為最小邊界，該射線的角度為最小過負荷阻抗整定角度ф1，當射線上方沒有過負荷阻抗時，該射線為最大邊界，該射線的角度為最大過負荷阻抗整定角度ф2。

第三種：對于當高鐵供電系統為380a型電力動車組的高鐵供電系統時，過負荷閉鎖定值zr直接為7.25ω，最小過負荷阻抗整定角度ф1為9°、最大過負荷阻抗整定角度ф2為23°。

優選的，采集高鐵供電系統的過負荷阻抗按照最大方式進行，即采樣電流兩路、電壓兩路。

優選的，所述電流兩路、電壓兩路作為輸入量，其中每個輸入量在一周波采樣96個過負荷阻抗，將當前采樣點和前95點組成一個數據窗，以此獲得高鐵供電系統處于過負荷狀態的過負荷阻抗。

優選的，所述過負荷阻抗采用傅里葉變換計算有效值。

優選的，采采樣過負荷阻抗時頻率為4800hz。

本發明通過上述最大采樣參數，從而有效的保證了數據采樣準確性，從大數據的基礎上綜合分析數據的結構特性，從而能有效的總結出上述三種不同的閉鎖距離保護區的設定方案。

以上所述的具體實施方式，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施方式而已，并不用于限定本發明的保護范圍，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。