本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)繼電保護(hù)，尤其指一種基于多頻段特征的逆變型微電網(wǎng)線路故障方向檢測方法。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)組為電壓源，等效內(nèi)阻呈阻感性，阻抗角屬于0°~90°。相較而言，風(fēng)電、光伏等分布式微源的輸出特性主要取決于逆變器控制策略，且網(wǎng)側(cè)發(fā)生故障后，逆變器控制可能從常規(guī)跟網(wǎng)型/構(gòu)網(wǎng)型控制切換為故障穿越控制，控制目標(biāo)和同步方式均可能發(fā)生變化，若將微源等效為電流源，電流相位不確定，若將微源等效為電壓源，內(nèi)阻幅值和相位不確定。并且微電網(wǎng)運(yùn)行模式靈活，各分布式微源分布分散，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涠酁榄h(huán)形/網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，電流分布方向動(dòng)態(tài)不固定，綜合導(dǎo)致現(xiàn)有基于傳統(tǒng)同步機(jī)組電壓源外特性設(shè)計(jì)的基頻方向元件容易發(fā)生誤動(dòng)或拒動(dòng)，特別是新能源占比為100%的逆變型微電網(wǎng)，傳統(tǒng)基頻方向元件的可靠性和靈敏度將大幅降低。除基頻穩(wěn)態(tài)特征外，短路故障本身或逆變器控制模式切換均會(huì)引入豐富的高頻暫態(tài)特征，但由于暫態(tài)特征易受故障電阻、故障初始角、故障穿越控制策略是否啟動(dòng)等因素影響，高頻方向元件的工況適應(yīng)能力較差，可能導(dǎo)致基于高頻特征的方向縱聯(lián)保護(hù)失效。因此，亟需研究準(zhǔn)確可靠的故障方向判斷方法，配合方向縱聯(lián)保護(hù)、過流保護(hù)，實(shí)現(xiàn)故障區(qū)域快速判別與切除，保障微電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于多頻段特征的逆變型微電網(wǎng)線路故障方向檢測方法，該方法能夠利用微電網(wǎng)線路端點(diǎn)電壓和線路電流信息準(zhǔn)確判斷微電網(wǎng)各線路的故障方向。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方法：一種基于多頻段特征的逆變型微電網(wǎng)線路故障方向檢測方法，包括：

3、步驟s1，對分布式微源進(jìn)行故障建模，根據(jù)微電網(wǎng)線路端點(diǎn)正反向故障特性，構(gòu)造如下故障方向判據(jù)：

4、判據(jù)#1：微電網(wǎng)線路端點(diǎn)的基頻正序故障分量電壓、電流的相位差在-180°~0°范圍內(nèi)；

5、判據(jù)#2：微電網(wǎng)線路端點(diǎn)的高頻正序故障分量電壓、電流的余弦相似度小于整定值-0.1，其中，高頻是指超過逆變器輸出濾波器截止頻率的頻率范圍；

6、步驟s2，采集微電網(wǎng)各線路上的端點(diǎn)電壓及線路電流信息；

7、步驟s3，利用步驟s2采集的信息提取各線路端點(diǎn)的基頻正序故障分量電壓、電流的相位差，判斷是否滿足判據(jù)#1，若滿足，轉(zhuǎn)至步驟s5，若不滿足，轉(zhuǎn)至步驟s4；

8、步驟s4，利用步驟s2采集的信息提取各線路端點(diǎn)的高頻正序故障分量電壓、電流的余弦相似度，判斷是否滿足判據(jù)#2，若滿足，轉(zhuǎn)至步驟s5，若不滿足，轉(zhuǎn)至步驟s6；

9、步驟s5，確定端點(diǎn)的故障方向?yàn)檎?，? fd=1表示該故障方向檢測結(jié)果；

10、步驟s6，確定端點(diǎn)的故障方向?yàn)榉聪颍? fd=0表示該故障方向檢測結(jié)果。

11、進(jìn)一步地，步驟s3中，提取各線路端點(diǎn)的基頻正序故障分量電壓、電流的相位差時(shí)：

12、首先，根據(jù)互相關(guān)函數(shù)計(jì)算基頻正序故障分量電壓、電流信號(hào)的相互關(guān)系，如下式：

13、(1)

14、式中，為時(shí)間，、分別為受高斯噪聲干擾的基頻正序故障分量電壓、電流信號(hào)， a、 b分別為基頻正序故障分量電壓、電流信號(hào)幅值，為信號(hào)頻率， t是信號(hào)周期，、分別為和的相位，和是高斯噪聲，是和之間的時(shí)延；

15、其次，獲取互相關(guān)函數(shù)達(dá)到最大值時(shí)對應(yīng)的最大時(shí)延，若大于0，表明超前，若小于0，表明滯后；

16、然后，計(jì)算時(shí)的互相關(guān)函數(shù)，如下式：

17、?(2)

18、最后，結(jié)合和的相位超前滯后關(guān)系，計(jì)算和的相位差，如下式：

19、?(3)

20、式中，、，、分別是、的自相關(guān)函數(shù)。

21、更進(jìn)一步地，步驟s4，根據(jù)如下公式提取各線路端點(diǎn)的高頻正序故障分量電壓、電流的余弦相似度：

22、(4)

23、式中，、分別為高頻正序故障分量電壓、電流信號(hào)，，，，是數(shù)據(jù)窗長內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)。

24、本發(fā)明提出的基于多頻段特征的逆變型微電網(wǎng)線路故障方向檢測方法，其基于微電網(wǎng)線路端點(diǎn)的基頻正序故障分量電壓電流相位差，構(gòu)造故障方向判據(jù)#1，并基于微電網(wǎng)線路端點(diǎn)的高頻正序故障分量電壓電流的余弦相似度，構(gòu)造故障方向判據(jù)#2，在綜合兩個(gè)判據(jù)的情況下，利用本地電壓、電流信息以實(shí)時(shí)檢測判斷微電網(wǎng)各線路端點(diǎn)的故障方向，此方法簡單且有效。值得一提的是，本發(fā)明中基頻正序故障分量電壓電流相位差提取不受故障過程中測量噪聲和系統(tǒng)頻率偏移等因素影響，且對故障電阻和故障初始角變化不敏感，因此本發(fā)明所提方法能有效應(yīng)對故障穿越控制響應(yīng)復(fù)雜、微電網(wǎng)拓?fù)潇`活等引入的系統(tǒng)故障特性不確定性問題，保障故障方向檢測的準(zhǔn)確性。

技術(shù)特征：

1.基于多頻段特征的逆變型微電網(wǎng)線路故障方向檢測方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多頻段特征的逆變型微電網(wǎng)線路故障方向檢測方法，其特征在于：步驟s3中，提取各線路端點(diǎn)的基頻正序故障分量電壓、電流的相位差時(shí)：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于多頻段特征的逆變型微電網(wǎng)線路故障方向檢測方法，其特征在于：步驟s4，根據(jù)如下公式提取各線路端點(diǎn)的高頻正序故障分量電壓、電流的余弦相似度：

技術(shù)總結(jié)
基于多頻段特征的逆變型微電網(wǎng)線路故障方向檢測方法，包括步驟S1，構(gòu)造判據(jù)#1：基頻正序故障分量電壓、電流的相位差在?180°~0°范圍內(nèi)，以及判據(jù)#2：高頻正序故障分量電壓、電流的余弦相似度小于?0.1；步驟S2，采集微電網(wǎng)各線路端點(diǎn)電壓及線路電流信息；步驟S3，提取各線路端點(diǎn)的基頻正序故障分量電壓、電流的相位差，判斷是否滿足判據(jù)#1，若滿足，轉(zhuǎn)至步驟S5，若不滿足，轉(zhuǎn)至步驟S4；步驟S4，提取各線路端點(diǎn)的高頻正序故障分量電壓、電流的余弦相似度，判斷是否滿足判據(jù)#2，若滿足，轉(zhuǎn)至步驟S5，若不滿足，轉(zhuǎn)至步驟S6；步驟S5，確定端點(diǎn)的故障方向?yàn)檎颍徊襟ES6，確定端點(diǎn)的故障方向?yàn)榉聪颉?br/>
技術(shù)研發(fā)人員：何梨梨,帥智康,吳向陽,萬晶瑩,周韜,李楊
受保護(hù)的技術(shù)使用者：湖南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19