自适应功率方向闭锁方法、系统和程序产品与流程

本技术属于电力系统继电保护，尤其涉及一种自适应功率方向闭锁方法、系统和程序产品。

背景技术：

1、随着分布式光伏、风电等新能源大规模接入配电网，传统单向潮流的配电网转变为双向多源网络。低频减载作为电力系统防止频率崩溃的防线，若切除有源线路，将加剧功率缺额，因此需配置功率方向闭锁功能。

2、现有用于低频减载的功率方向闭锁方法采用单一算法。暂态过程中，电气信号中的直流偏移和谐波分量使功率方向计算结果的基波成分中包含非基波分量，方向判别出现误判。稳态工况下，短数据窗内非周期分量衰减不完全，功率方向特征量计算存在误差。此外，在低频减载动作时，系统频率已偏离额定值，固定数据窗长度对应的实际时间长度偏离真实电气周期，电压、电流采样值的相位基准与真实相位之间存在偏差。

技术实现思路

1、本技术实施例提供了一种自适应功率方向闭锁方法、系统和程序产品，旨在解决现有技术中因采用单一固定算法而无法兼顾稳态测量精度和暂态抗干扰能力，且在系统频率大幅偏移时易产生计算误差，从而可能导致功率方向误判的技术问题。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种自适应功率方向闭锁方法，所述方法包括：

3、获取电力系统的系统频率、电压采样值和电流采样值；

4、基于所述系统频率调整稳态计算窗长和暂态计算窗长，以及，基于所述系统频率对所述电压采样值和所述电流采样值进行相位校正，输出同步采样序列；

5、基于所述同步采样序列确定所述电力系统的系统功率；

6、基于所述系统频率的频率变化率和所述系统功率的功率变化率，确定所述电力系统的当前工况；

7、确定与所述当前工况对应的方向算法；

8、基于所述当前工况对应的方向算法、所述同步采样序列以及与所述当前工况对应的稳态计算窗长或暂态计算窗长，确定功率方向；

9、根据所述功率方向生成功率方向闭锁信号。

10、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述基于所述系统频率调整稳态计算窗长和暂态计算窗长，包括：

11、获取额定频率下全周波基准采样点数；

12、将所述额定频率下全周波基准采样点数乘以所述额定频率与所述系统频率的比值后取整，作为所述稳态计算窗长；

13、将所述额定频率下全周波基准采样点数乘以所述额定频率与两倍所述系统频率的比值后取整，作为所述暂态计算窗长。

14、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述基于所述系统频率对所述电压采样值和所述电流采样值进行相位校正，输出同步采样序列，包括：

15、基于所述系统频率，分别确定所述电压采样值的各采样点的第一相位偏移量和所述电流采样值的各采样点的第二相位偏移量；

16、根据所述第一相位偏移量对所述电压采样值的各采样点进行插值重采样，得到校正后的电压采样值；

17、根据所述第二相位偏移量对所述电流采样值的各采样点进行插值重采样，得到校正后的电流采样值；

18、由校正后的电压采样值和校正后的电流采样值构成所述同步采样序列。

19、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述基于所述系统频率的频率变化率和所述系统功率的功率变化率，确定所述电力系统的当前工况，包括：

20、对所述系统频率进行差分，确定所述频率变化率；

21、对所述系统功率进行差分，确定所述功率变化率；

22、当所述频率变化率的绝对值大于或等于第二频率变化率阈值时，判定所述当前工况为暂态模式；

23、当所述频率变化率的绝对值大于或等于第一频率变化率阈值且小于所述第二频率变化率阈值时，若所述功率变化率的绝对值大于或等于第一功率变化率阈值，判定所述当前工况为暂态模式；若所述功率变化率的绝对值小于所述第一功率变化率阈值，判定所述当前工况为稳态模式；

24、当所述频率变化率的绝对值小于所述第一频率变化率阈值时，若所述功率变化率的绝对值大于或等于第二功率变化率阈值，判定所述当前工况为暂态模式；若所述功率变化率的绝对值小于所述第二功率变化率阈值，判定所述当前工况为稳态模式；

25、其中，所述第一频率变化率阈值小于所述第二频率变化率阈值，所述第一功率变化率阈值小于所述第二功率变化率阈值。

26、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述确定与所述当前工况对应的方向算法，包括：

27、当所述当前工况为所述稳态模式时，确定对应的方向算法为全周波傅里叶算法；

28、当所述当前工况为所述暂态模式时，确定对应的方向算法为半周波积分算法。

29、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述基于所述当前工况对应的方向算法、所述同步采样序列以及与所述当前工况对应的稳态计算窗长或暂态计算窗长，确定功率方向，包括：

30、当所述当前工况为所述稳态模式时，基于所述全周波傅里叶算法和所述稳态计算窗长，对所述同步采样序列进行功率计算，得到基波正序有功功率；

31、根据所述基波正序有功功率的正负确定所述功率方向；

32、当所述当前工况为所述暂态模式时，基于所述半周波积分算法和所述暂态计算窗长，对所述同步采样序列进行功率计算，得到积分特征量；

33、根据所述积分特征量的正负确定所述功率方向。

34、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述根据所述功率方向生成功率方向闭锁信号，包括：

35、确定所述功率方向对应的功率特征量；

36、将所述功率特征量与正向功率门槛和反向功率门槛进行比较；

37、当所述功率特征量大于或等于所述正向功率门槛时，判定为正向功率，开放低频减载全部轮次；

38、当所述功率特征量大于所述反向功率门槛的负值且小于所述正向功率门槛时，判定为功率死区，输出预警信号，开放低频减载基础轮；

39、当所述功率特征量小于或等于所述反向功率门槛的负值时，判定为反向功率，闭锁低频减载出口。

40、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述方法还包括：

41、当检测到所述电压采样值异常或所述电流采样值异常时，退出所述暂态模式并固定采用所述全周波傅里叶算法。

42、第二方面，本技术实施例提供了一种自适应功率方向闭锁系统，包括：

43、获取模块，用于获取电力系统的系统频率、电压采样值和电流采样值；

44、调整模块，用于基于所述系统频率调整稳态计算窗长和暂态计算窗长，以及，基于所述系统频率对所述电压采样值和所述电流采样值进行相位校正，输出同步采样序列；

45、功率确定模块，用于基于所述同步采样序列确定所述电力系统的系统功率；

46、工况确定模块，用于基于所述系统频率的频率变化率和所述系统功率的功率变化率，确定所述电力系统的当前工况；

47、方向算法确定模块，用于确定与所述当前工况对应的方向算法；

48、功率方向模块，用于基于所述当前工况对应的方向算法、所述同步采样序列以及与所述当前工况对应的稳态计算窗长或暂态计算窗长，确定功率方向；

49、生成模块，用于根据所述功率方向生成功率方向闭锁信号。

50、第三方面，本技术实施例提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中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上述第一方面中任一项所述的自适应功率方向闭锁方法。

51、第四方面，本技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面中任一项所述的自适应功率方向闭锁方法。

52、第五方面，本技术实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在计算机设备上运行时，使得计算机设备执行上述第一方面中任一项所述的自适应功率方向闭锁方法。

53、本技术实施例，通过实时跟踪系统频率，动态调整计算窗长并对采样值进行相位校正，输出与实时频率同步的同步采样序列，减轻了因系统频率偏移导致的计算误差，提高了在系统频率变化范围内的计算准确性。通过基于频率变化率和功率变化率的双参量联合判据，识别系统的稳态模式和暂态模式，为后续自适应选择与当前工况对应的方向算法提供了依据。基于与当前工况对应的方向算法、同步采样序列及对应窗长确定功率方向，并根据功率方向生成功率方向闭锁信号，使得在暂态过程和稳态工况下均能获得匹配的功率方向判别结果，提升了功率方向判别的准确性和可靠性。

54、可以理解的是，上述第二方面至第五方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。