本發(fā)明屬于交流微網(wǎng)故障隔離技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于邊方向變化量的交流微網(wǎng)保護(hù)防誤動方法。

背景技術(shù)：

微電網(wǎng)作為獨(dú)立可控的小型供電系統(tǒng)，能充分提高分布式電源的利用率，滿足電力系統(tǒng)對靈活性、穩(wěn)定性及安全性的要求。但由于其運(yùn)行方式靈活、潮流方向多變，其故障特性與傳統(tǒng)電網(wǎng)差異很大，導(dǎo)致傳統(tǒng)繼電保護(hù)的選擇性面臨巨大挑戰(zhàn)。常規(guī)的自適應(yīng)保護(hù)核心在于整定值的實(shí)時更新和計(jì)算，但節(jié)點(diǎn)數(shù)越多，整定值的在線計(jì)算量就越龐大，控制單元的處理速度就必須越快，最終導(dǎo)致保護(hù)裝置的成本不斷增加。因此造成了現(xiàn)有保護(hù)算法目前只局限于理論研究階段，并不具備實(shí)用性，同時保護(hù)整定值的實(shí)時更新，都需要具有可執(zhí)行復(fù)雜算法的數(shù)字繼電器和高度智能化的控制終端來實(shí)現(xiàn)，這樣當(dāng)一次保護(hù)設(shè)備進(jìn)行智能化升級改造時就必然存在成本增加的經(jīng)濟(jì)性問題；除此之外，由于需要大量的數(shù)據(jù)信息交互，對數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾屎蛯π诺赖目垢蓴_能力要求越來越高，就會造成保護(hù)策略對通信過度依賴的問題。因此，現(xiàn)如今缺少一種方法簡單、需要信息交互的數(shù)據(jù)量少，對數(shù)據(jù)傳輸速率和對信道的抗干擾能力要求低，不但可以進(jìn)行故障定位，還能有效將故障隔離的交流微網(wǎng)保護(hù)防誤動方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于邊方向變化量的交流微網(wǎng)保護(hù)防誤動方法，需要信息交互的數(shù)據(jù)量少，對數(shù)據(jù)傳輸速率和對信道的抗干擾能力要求低，不但可以進(jìn)行故障定位，并且可精確保持?jǐn)嗦菲鏖_合，防止斷路器誤動，便于推廣使用。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：基于邊方向變化量的交流微網(wǎng)保護(hù)防誤動方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、分割微電網(wǎng)區(qū)域并構(gòu)建微電網(wǎng)的有向弧結(jié)構(gòu)矩陣：首先，以斷路器實(shí)際位置為基礎(chǔ)劃分出微電網(wǎng)的分割區(qū)域，所述分割區(qū)域中不包含斷路器，所述分割區(qū)域包括配網(wǎng)分割區(qū)、輸送分割區(qū)、負(fù)載分割區(qū)、微源分割區(qū)和混合分割區(qū)；然后，規(guī)定聯(lián)系各個分割區(qū)域的斷路器上電流的正方向，構(gòu)建有向弧結(jié)構(gòu)矩陣m且其中，n為分割區(qū)域的編號且n取正整數(shù)，k為斷路器的編號且k取正整數(shù)，mij為有向弧結(jié)構(gòu)矩陣m中任一元素且i為正整數(shù)且i＝1,2,...,n，j為正整數(shù)且j＝1,2,...,k；

步驟二、獲取流過斷路器的有功功率瞬時值并構(gòu)建邊故障信息矩陣，過程如下：

步驟201、采集斷路器上流過的有功功率瞬時值pj；

步驟202、根據(jù)公式計(jì)算第j個斷路器的有功功率突變量δpj，其中，為有功功率瞬時值pj上一周期的平均有功功率；

步驟203、構(gòu)建邊故障信息矩陣bf且bf＝[bf1bf2…bfj…bfk]，其中，bfj為第j個斷路器的故障信息且其中，pε為有功功率瞬時值pj的門檻值，bfj＝1表示第j個斷路器起點(diǎn)區(qū)域故障，bfj＝-1表示第j個斷路器終點(diǎn)區(qū)域故障，bfj＝0表示與第j個斷路器直接相連的分割區(qū)域均無故障；

步驟三、定位故障分割區(qū)域，過程如下：

步驟301、首先，根據(jù)公式計(jì)算第i個分割區(qū)域的故障標(biāo)志fi，其中，mij·bfj≠0；然后，構(gòu)建分割區(qū)域的故障標(biāo)志矩陣f且

步驟302、判斷分割區(qū)域內(nèi)是否發(fā)生故障：根據(jù)故障標(biāo)志fi的取值判斷第i個分割區(qū)域內(nèi)是否發(fā)生故障，當(dāng)故障標(biāo)志fi等于1時，第i個分割區(qū)域內(nèi)發(fā)生故障，第i個分割區(qū)域?yàn)楣收戏指顓^(qū)域；否則，第i個分割區(qū)域?yàn)榉枪收戏指顓^(qū)域；

步驟四、故障分割區(qū)域的故障保持，過程如下：

步驟401、設(shè)置故障信號計(jì)數(shù)標(biāo)志矩陣fj：為故障標(biāo)志矩陣f設(shè)置故障信號計(jì)數(shù)標(biāo)志矩陣fj且故障信號計(jì)數(shù)標(biāo)志矩陣fj中的任一故障信號計(jì)數(shù)標(biāo)志fji的初始狀態(tài)均為低電平，其中，故障信號計(jì)數(shù)標(biāo)志fji為故障標(biāo)志fi的故障信號計(jì)數(shù)標(biāo)志且fji＝0；

步驟402、故障分割區(qū)域的故障信號計(jì)數(shù)標(biāo)志跳變：將步驟302中得到的故障分割區(qū)域?qū)?yīng)的故障信號計(jì)數(shù)標(biāo)志fji的狀態(tài)從低電平0跳變?yōu)楦唠娖?，將步驟302中得到的非故障分割區(qū)域?qū)?yīng)的故障信號計(jì)數(shù)標(biāo)志狀態(tài)保持低電平0；

步驟404、根據(jù)公式計(jì)算故障更新標(biāo)志fi'，對故障標(biāo)志fi進(jìn)行更新，其中，x為正整數(shù)且

步驟五、根據(jù)公式計(jì)算第j個斷路器的狀態(tài)信號sbj，通過斷路器的高電平狀態(tài)信號，對關(guān)聯(lián)斷路器執(zhí)行斷開，其中，f′α為第α個分割區(qū)域的故障更新標(biāo)志，f′δ為第δ個分割區(qū)域的故障更新標(biāo)志，且第j個斷路器連接第α個分割區(qū)域和第δ個分割區(qū)域，α、β、δ、ε均為正整數(shù)且

上述的基于邊方向變化量的交流微網(wǎng)保護(hù)防誤動方法，其特征在于：所述斷路器為數(shù)字?jǐn)嗦菲鳌?/p>

上述的基于邊方向變化量的交流微網(wǎng)保護(hù)防誤動方法，其特征在于：步驟201中所述斷路器上流過的有功功率瞬時值pj通過有功功率傳感器采集。

上述的基于邊方向變化量的交流微網(wǎng)保護(hù)防誤動方法，其特征在于：所述t為采樣周期，p(t)為有功功率瞬時值pj上一周期的任一采樣有功功率。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明針對微電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用以斷路器為邊界的思想將微電網(wǎng)進(jìn)行分割，通過規(guī)定聯(lián)系各個分割區(qū)域的斷路器上電流的正方向，構(gòu)建有向弧結(jié)構(gòu)矩陣，采集斷路器上流過的有功功率瞬時值，根據(jù)邊方向變化量的保護(hù)原理對微電網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治?，對分割區(qū)域進(jìn)行故障定位，便于推廣使用。

2、本發(fā)明僅采集流過斷路器的有功功率瞬時值，通過實(shí)時采樣流過斷路器的有功功率來計(jì)算單位采樣時間內(nèi)有功功率變化量即突變量，將突變量與門檻值進(jìn)行比較后得到邊故障信息量，邊故障信息量經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龅木仃囁惴ㄌ幚砗髮?shí)現(xiàn)可以故障定位，需要信息交互的數(shù)據(jù)量少，對數(shù)據(jù)傳輸速率和對信道的抗干擾能力要求低，可靠穩(wěn)定，使用效果好。

3、本發(fā)明方法步驟簡單，通過為故障標(biāo)志矩陣設(shè)置故障信號計(jì)數(shù)標(biāo)志矩陣且故障信號計(jì)數(shù)標(biāo)志矩陣中的任一故障信號計(jì)數(shù)標(biāo)志的初始狀態(tài)均為低電平，通過故障分割區(qū)域的故障信號計(jì)數(shù)標(biāo)志跳變及更新故障標(biāo)志，實(shí)現(xiàn)故障分割區(qū)域的故障保持，避免微電網(wǎng)潮流方向多變，導(dǎo)致分割區(qū)域的故障標(biāo)志矩陣變化，進(jìn)而導(dǎo)致斷路器誤動，便于推廣使用。

綜上所述，本發(fā)明不僅能夠?qū)ξ㈦娋W(wǎng)多個分割區(qū)域的故障進(jìn)行準(zhǔn)確的故障定位，需要信息交互的數(shù)據(jù)量少，對數(shù)據(jù)傳輸速率和對信道的抗干擾能力要求低，并且可精確保持?jǐn)嗦菲鏖_合，防止斷路器誤動，確保故障后的及時恢復(fù)，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)保護(hù)的邏輯自適應(yīng)性，便于推廣使用。

下面通過附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的微電網(wǎng)的分割區(qū)域圖。

圖2為圖1的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。

圖3為本發(fā)明交流微網(wǎng)保護(hù)防誤動方法的流程框圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例的微電網(wǎng)存在故障時流過第1個斷路器的有功功率突變示意圖。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例的微電網(wǎng)存在故障時流過第2個斷路器的有功功率突變示意圖。

圖6為本發(fā)明實(shí)施例的微電網(wǎng)存在故障時流過第3個斷路器的有功功率突變示意圖。

圖7為本發(fā)明實(shí)施例的微電網(wǎng)存在故障時流過第4個斷路器的有功功率突變示意圖。

圖8為本發(fā)明實(shí)施例的微電網(wǎng)存在故障時流過第5個斷路器的有功功率突變示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1至圖3所示，本發(fā)明的基于邊方向變化量的交流微網(wǎng)保護(hù)防誤動方法，包括以下步驟：

步驟一、分割微電網(wǎng)區(qū)域并構(gòu)建微電網(wǎng)的有向弧結(jié)構(gòu)矩陣：首先，以斷路器實(shí)際位置為基礎(chǔ)劃分出微電網(wǎng)的分割區(qū)域，所述分割區(qū)域中不包含斷路器，所述分割區(qū)域包括配網(wǎng)分割區(qū)、輸送分割區(qū)、負(fù)載分割區(qū)、微源分割區(qū)和混合分割區(qū)；然后，規(guī)定聯(lián)系各個分割區(qū)域的斷路器上電流的正方向，構(gòu)建有向弧結(jié)構(gòu)矩陣m且其中，n為分割區(qū)域的編號且n取正整數(shù)，k為斷路器的編號且k取正整數(shù)，mij為有向弧結(jié)構(gòu)矩陣m中任一元素且i為正整數(shù)且i＝1,2,...,n，j為正整數(shù)且j＝1,2,...,k；

本實(shí)施例中，所述斷路器為數(shù)字?jǐn)嗦菲鳌?/p>

需要說明的是，本實(shí)施例中，如圖1所示，微電網(wǎng)中設(shè)置有斷路器b1、斷路器b2、斷路器b3、斷路器b4、斷路器b5將微電網(wǎng)分割為配網(wǎng)分割區(qū)f1、輸送分割區(qū)f2、負(fù)載分割區(qū)f3和f5、微源分割區(qū)f4和混合分割區(qū)f6，為了簡化分析，將圖1中分割區(qū)域的微電網(wǎng)進(jìn)行簡化，簡化為如圖2所述的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中，配網(wǎng)分割區(qū)f1、輸送分割區(qū)f2、負(fù)載分割區(qū)f3和f5、微源分割區(qū)f4和混合分割區(qū)f6為拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的頂點(diǎn)，斷路器b1、斷路器b2、斷路器b3、斷路器b4、斷路器b5作為拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的邊，由于微電網(wǎng)的雙向潮流特性，無方向的矩陣無法描述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，因此規(guī)定聯(lián)系各個分割區(qū)域的斷路器上電流的正方向，成為有方向描述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

如圖2所示，斷路器b1的正方向是從配網(wǎng)分割區(qū)f1流向輸送分割區(qū)f2；斷路器b2的正方向是從輸送分割區(qū)f2流向負(fù)載分割區(qū)f3；斷路器b3的正方向是從輸送分割區(qū)f2流向微源分割區(qū)f4；斷路器b4的正方向是從輸送分割區(qū)f2流向混合分割區(qū)f6；斷路器b5的正方向是從微源分割區(qū)f4流向負(fù)載分割區(qū)f5。

本實(shí)施例中，分割區(qū)域的編號n取6，斷路器的編號k取5，構(gòu)建有向弧結(jié)構(gòu)矩陣m且

步驟二、獲取流過斷路器的有功功率瞬時值并構(gòu)建邊故障信息矩陣，過程如下：

步驟201、采集斷路器上流過的有功功率瞬時值pj；

本實(shí)施例中，步驟201中所述斷路器上流過的有功功率瞬時值pj通過有功功率傳感器采集。

步驟202、根據(jù)公式計(jì)算第j個斷路器的有功功率突變量δpj，其中，為有功功率瞬時值pj上一周期的平均有功功率；

本實(shí)施例中，所述t為采樣周期，p(t)為有功功率瞬時值pj上一周期的任一采樣有功功率。

步驟203、構(gòu)建邊故障信息矩陣bf且bf＝[bf1bf2…bfj…bfk]，其中，bfj為第j個斷路器的故障信息且其中，pε為有功功率瞬時值pj的門檻值，bfj＝1表示第j個斷路器起點(diǎn)區(qū)域故障，bfj＝-1表示第j個斷路器終點(diǎn)區(qū)域故障，bfj＝0表示與第j個斷路器直接相連的分割區(qū)域均無故障；

需要說明的是，本實(shí)施例中，如圖4所示，斷路器b1所在的邊b1，在故障發(fā)生前有功功率為正，在故障發(fā)生后為正且幅值增大，則故障發(fā)生在邊b1的終點(diǎn)區(qū)；

如圖5所示，斷路器b2所在的邊b2，在故障發(fā)生前有功功率為正，在故障發(fā)生后為正且幅值減小，則故障發(fā)生在邊b2的起點(diǎn)區(qū)；

如圖6所示，斷路器b3所在的邊b3，在故障發(fā)生前有功功率為正，在故障發(fā)生后為正且幅值減小，則故障發(fā)生在邊b3的起點(diǎn)區(qū)；

如圖7所示，斷路器b4所在的邊b4，在故障發(fā)生前有功功率為正，在故障發(fā)生后為正且幅值減小，則故障發(fā)生在邊b4的起點(diǎn)區(qū)；

如圖8所示，斷路器b5所在的邊b5，在故障發(fā)生前有功功率為正，在故障發(fā)生后為正且幅值減小，則故障發(fā)生在邊b5的起點(diǎn)區(qū)；

綜上所述，邊故障信息矩陣bf＝[-11111]，可判斷故障發(fā)生在輸送分割區(qū)f2內(nèi)。

步驟三、定位故障分割區(qū)域，過程如下：

步驟301、首先，根據(jù)公式計(jì)算第i個分割區(qū)域的故障標(biāo)志fi，其中，mij·bfj≠0；然后，構(gòu)建分割區(qū)域的故障標(biāo)志矩陣f且

步驟302、判斷分割區(qū)域內(nèi)是否發(fā)生故障：根據(jù)故障標(biāo)志fi的取值判斷第i個分割區(qū)域內(nèi)是否發(fā)生故障，當(dāng)故障標(biāo)志fi等于1時，第i個分割區(qū)域內(nèi)發(fā)生故障，第i個分割區(qū)域?yàn)楣收戏指顓^(qū)域；否則，第i個分割區(qū)域?yàn)榉枪收戏指顓^(qū)域；

需要說明的是，為了更加直觀的描述故障分割區(qū)域的定位，結(jié)合有向弧結(jié)構(gòu)矩陣計(jì)算每個分割區(qū)域的故障標(biāo)志，其中，f1＝m11×bf1＝1×(-1)＝-1，f2＝(m21×bf1)×(m22×bf2)×(m23×bf3)×(m24×bf4)＝(-1)×(-1)×(1×1)×(1×1)×(1×1)＝1，f3＝m32×bf3＝(-1)×1＝-1，f4＝(m43×bf3)×(m45×bf5)＝(-1)×1×(1×1)＝-1，f5＝m55×bf5＝(-1)×1＝-1，f6＝m64×bf4＝(-1)×1＝-1，構(gòu)建分割區(qū)域的故障標(biāo)志矩陣可直觀的定位故障分割區(qū)域?yàn)檩斔头指顓^(qū)f2。

步驟四、故障分割區(qū)域的故障保持，過程如下：

步驟401、設(shè)置故障信號計(jì)數(shù)標(biāo)志矩陣fj：為故障標(biāo)志矩陣f設(shè)置故障信號計(jì)數(shù)標(biāo)志矩陣fj且故障信號計(jì)數(shù)標(biāo)志矩陣fj中的任一故障信號計(jì)數(shù)標(biāo)志fji的初始狀態(tài)均為低電平，其中，故障信號計(jì)數(shù)標(biāo)志fji為故障標(biāo)志fi的故障信號計(jì)數(shù)標(biāo)志且fji＝0；

需要說明的是，為故障標(biāo)志矩陣f設(shè)置故障信號計(jì)數(shù)標(biāo)志矩陣fj且故障信號計(jì)數(shù)標(biāo)志矩陣的初始值為

步驟402、故障分割區(qū)域的故障信號計(jì)數(shù)標(biāo)志跳變：將步驟302中得到的故障分割區(qū)域?qū)?yīng)的故障信號計(jì)數(shù)標(biāo)志fji的狀態(tài)從低電平0跳變?yōu)楦唠娖?，將步驟302中得到的非故障分割區(qū)域?qū)?yīng)的故障信號計(jì)數(shù)標(biāo)志狀態(tài)保持低電平0；

需要說明的是，本實(shí)施例中，輸送分割區(qū)f2故障，因此，輸送分割區(qū)f2對應(yīng)的故障信號計(jì)數(shù)標(biāo)志fj2的狀態(tài)從低電平0跳變?yōu)楦唠娖?，即此時故障信號計(jì)數(shù)標(biāo)志矩陣

步驟404、根據(jù)公式計(jì)算故障更新標(biāo)志fi'，對故障標(biāo)志fi進(jìn)行更新，其中，x為正整數(shù)且

需要說明的是，故障分割區(qū)域的故障保持的目的是，在實(shí)際故障分割區(qū)域確定后，相應(yīng)區(qū)域相關(guān)聯(lián)的斷路器直接跳開，斷路器跳開之后，邊故障信息量就會發(fā)生變化，故障分割區(qū)域還在實(shí)時計(jì)算，如果再計(jì)算出其他故障分割區(qū)域邊故障信息量變化符合故障標(biāo)志計(jì)算結(jié)果時，就會出現(xiàn)繼續(xù)跳其他斷路器的異常情況，這是不應(yīng)該出現(xiàn)的情況，因此需要對計(jì)算出來的各個故障分割區(qū)域的進(jìn)行故障標(biāo)志保持處理才可以使斷路器只正確動作一次，防止斷路器誤動作。

本實(shí)施例中，使用故障更新標(biāo)志fi'結(jié)果執(zhí)行故障發(fā)生區(qū)的斷路器跳，故障更新標(biāo)志當(dāng)輸送分割區(qū)f2故障，因此，輸送分割區(qū)f2對應(yīng)的故障信號計(jì)數(shù)標(biāo)志fj2的狀態(tài)從低電平0跳變?yōu)楦唠娖?，其余故障信號計(jì)數(shù)標(biāo)志均為0，因此，當(dāng)相應(yīng)區(qū)域相關(guān)聯(lián)的斷路器跳開之后，邊故障信息量就會發(fā)生變化，故障分割區(qū)域還在實(shí)時計(jì)算，若后續(xù)在出現(xiàn)高電平，但由于輸送分割區(qū)f2對應(yīng)的故障信號計(jì)數(shù)標(biāo)志fj2先出現(xiàn)高電平并且一直保持高電平，因此故障標(biāo)志f1、故障標(biāo)志f3、故障標(biāo)志f4、故障標(biāo)志f5或故障標(biāo)志f6中不論哪個信號再出現(xiàn)高電平，其對應(yīng)的故障信號計(jì)數(shù)標(biāo)志都需要與低電平進(jìn)行與運(yùn)算，得到低電平，不再會出現(xiàn)高電平，即屏蔽了輸送分割區(qū)f2故障出現(xiàn)后的其他區(qū)域故障信號，從而保證了斷路器的一次正確動作即防止誤動的情況出現(xiàn)。

步驟五、根據(jù)公式計(jì)算第j個斷路器的狀態(tài)信號sbj，通過斷路器的高電平狀態(tài)信號，對關(guān)聯(lián)斷路器執(zhí)行斷開，其中，f′α為第α個分割區(qū)域的故障更新標(biāo)志，f′δ為第δ個分割區(qū)域的故障更新標(biāo)志，且第j個斷路器連接第α個分割區(qū)域和第δ個分割區(qū)域，α、β、δ、ε均為正整數(shù)且

本實(shí)施例中，通過獲取每個斷路器關(guān)聯(lián)的故障分割區(qū)域，通過計(jì)算每個斷路器的狀態(tài)信號實(shí)際控制每個斷路器跳，當(dāng)sbj輸出為高電平時，相應(yīng)的斷路器由合到分，當(dāng)sbj輸出為低電平時，斷路器不動作；需要說明的是，第j個斷路器的狀態(tài)信號sbj可通過去除方向信號的弧結(jié)構(gòu)矩陣m'確定第j個斷路器的狀態(tài)信號sbj連接的兩個分割區(qū)域，進(jìn)而獲得第j個斷路器的狀態(tài)信號sbj的表達(dá)式，本實(shí)施例中通過列方向上的1元素對應(yīng)每個斷路器連接的兩個分割區(qū)域，進(jìn)而故障隔離。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。