一种交流微电网故障类型判断和选相方法技术

本发明专利技术属于电力系统继电保护和自动化领域，涉及一种交流微电网故障类型判断和选相方法，执行以下步骤：利用高频电流互感器实时采集流过各保护安装处的三相电流；利用形态学梯度算法分别提取线路两端保护安装处的电流模分量中的初始电流行波，判断出故障线路；提取故障线路某一侧保护安装处的三相电流和零模电流中的初始电流行波，得三相初始电流行波和零模初始电流行波；将三相初始电流行波以不同的排序方式赋值给向量；判断线路发生故障类型。

A fault type judgement and phase selection method for AC microgrid

The invention belongs to the field of electric power system relay protection and automation, and involves a method of fault type judgement and phase selection for AC microgrid. The following steps are carried out: using high frequency current transformer to collect three phase current of each protection installation by high frequency current transformer, and use morphological gradient algorithm to extract electricity at both ends of line protection installation. The initial current traveling wave in the flow mode component is used to determine the fault line, and the initial current waves in the three phase current and the zero mode current are extracted from one side of the fault line, and the three phase initial current traveling wave and the zero mode initial current traveling wave are obtained; the three phase initial current traveling wave is assigned to the vector by different sort mode; the judgment line is given. Type of fault in the road.

【技术实现步骤摘要】
一种交流微电网故障类型判断和选相方法
本专利技术属于电力系统继电保护领域，具体涉及一种交流微电网故障类型判断和选相方法。
技术介绍
交流微电网是由分布式电源、负荷以及储能系统等构建成的中低压配电系统，为太阳能、风能等可再生能源以及天然气、氢气等环境友好型能源的综合利用提供了一种有效的利用方式。但是微电网多变的运行方式、拓扑结构和分布式电源接入及其控制策略造成传统的三段式电流保护不再适用。当微电网中的逆变型分布式电源采用负序电流抑制控制策略时，基于电流稳态量和故障分量的故障类型判断和故障选相方法也受到了一定的影响。所以，研究适用于交流微电网的新型的故障选线选相法是当前继电保护技术的研究热点之一。故障后线路中产生的初始电流行波不受微电网运行方式、接地方式以及分布式电源控制策略的影响，可利用其检测各类型短路故障，所以行波保护应用于微电网具有突出优势。目前，已有学者提出将行波保护应用于含逆变型分布式电源的微电网中。行波保护不仅能实现故障选线，也能够实现故障类型判断和故障选相，为故障的切除和修复提供一定的理论依据。但是，在故障点与保护安装处距离较短的情况下，零、线模电流行波存在混叠问题，现有的基于三相电流行波的故障类型判断和选相方法存在一定的不适用性，这个问题在线路较短的微电网尤为突出。因此需要研究专利技术计及零、线模初始电流行波混叠的交流微电网故障类型判断和选相方法，确保故障发生在线路不同位置时保护装置均能正确判断故障类型和故障相。从目前的研究成果来看，基于行波信息的故障类型判断和选相方法，未能将保护安装处零、线模故障初始电流行波混叠和不混叠的情况同时考虑进去，造成这些方法均存在一定不适用性。
技术实现思路
本专利技术针对含多种分布式电源的交流微电网，提供一种交流微电网故障类型判断和选相方法。该方法计及零、线模初始电流行波混叠，能确保交流微电网中各种类型短路故障的故障类型判断和故障相选择的正确性。本专利技术采用如下的技术方案：一种交流微电网故障类型判断和选相方法，执行以下步骤：(1)利用高频电流互感器实时采集流过各保护安装处的三相电流ia、ib和ic；(2)利用形态学梯度算法分别提取线路两端保护安装处的电流模分量iM＝ia+2ib3ic中的初始电流行波，并判断出故障线路；(3)利用形态学梯度算法分别提取故障线路某一侧保护安装处的三相电流ia、ib、ic和零模电流i0＝1/3(ia+ib+ic)中的初始电流行波，得三相初始电流行波iaf、ibf、icf和零模初始电流行波i0f；(4)将三相初始电流行波iaf、ibf、icf以不同的排序方式赋值给三个变量iF1、iF2、iF3，即向量[iF1iF2iF3]可为[iafibficf]、[iaficfibf]、[ibfiaficf]、[ibficfiaf]、[icfiafibf]、[icfibfiaf]中的任何一种；(5)若存在一种排序方式，使得iF1、iF2、iF3满足式(1)，则判断线路发生单相接地故障，三相初始电流行波中幅值相等的两相为非故障相，余下的一相为故障相；若不满足，则进行下一步骤；(6)若存在一种排序方式，使得iF1、iF2、iF3满足式(2)，则判断线路发生两相相间短路故障，三相初始电流行波中幅值不为0的两相为故障相，余下的一相为非故障相；若不满足，则进行下一步骤；iF1:iF2:iF31:-1:0(2)(7)若i0f＝0，则判断线路发生三相短路故障；若i0f≠0，则判断线路发生两相接地短路故障，并进行下一步骤；(8)若iaf+ibf+icf0，则判断三相初始电流行波中仅含有线模量，利用零模初始电流行波i0f对三相初始电流行波进行变换，得三相初始电流行波变换值i*af、i*bf、i*cf，变换公式如式(3)所示，三相变换值中幅值为0的一相为两相接地短路故障的非故障相，余下的一相为故障相；若iaf+ibf+icf≠0，则判断三相初始电流行波中同时含有线、零模量，三相初始电流行波中幅值为0或最接近于0的一相为两相接地短路故障的非故障相，余下的一相为故障相：本专利技术解决了现有故障类型判断和选相方法在无法确定零、线模初始电流行波是否混叠情况下不适用的缺陷，实现了故障类型和故障相的可靠判断。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术在保护安装处零、线模初始电流行波完全混叠、不完全混叠和完全不混叠的情况下均适用。附图说明附图1为典型的交流微电网结构图。具体实施方式本专利技术通过比较故障线路某一侧的三相初始行波电流的幅值和极性关系，实现对故障类型和故障相的判断，保证零、线模量在完全混叠、不完全混叠和完全不混叠状态下，该方法均能正确判断故障类型并选择出故障相。其具体实现步骤如下：(1)利用高频电流互感器实时采集流过各保护安装处的三相电流ia、ib和ic，并将同一电流互感器测得的三相电流合成一个电流模分量iM＝ia+2ib-3ic，假设某条线路两端的电流模分量iM1、iM2的形态学梯度变换结果的第一个模极大值分别为PiM1、PiM2，若PiM1×PiM2>0则判断该线路为故障线路；若PiM1×PiM2<0则判断该线路发生区外故障；(2)利用形态学梯度算法提取故障线路某一侧保护安装处的三相电流ia、ib、ic和零模电流i0＝1/3(ia+ib+ic)中的初始电流行波，得三相初始电流行波iaf、ibf、icf和零模初始电流行波i0f；(3)将三相初始电流行波iaf、ibf、icf以不同的排序方式赋值给三个变量iF1、iF2、iF3，即向量[iF1iF2iF3]可为[iafibficf]、[iaficfibf]、[ibfiaficf]、[ibficfiaf]、[icfiafibf]、[icfibfiaf]中的任何一种；(4)若存在一种排序方式，使得iF1、iF2、iF3三变量能够同时满足iF1×iF2≤0、iF1×iF3≤0和|iF2|＝|iF3|∈[0,0.5]|iF1|(|iF1|≠0)，则判断线路发生单相接地故障，三相初始电流行波中幅值相等的两相为非故障相，余下的一相为故障相；若不满足，进行下一步骤；(5)若存在一种排序方式，使得iF1、iF2、iF3满足iF1:iF2:iF31:-1:0，则判断线路发生两相相间短路故障，三相初始电流行波中幅值不为0的两相为故障相，余下的一相为非故障相；若不满足，则进行下一步骤；(6)若i0f＝0，则判断线路发生三相短路故障；若i0f≠0，则判断线路发生两相接地短路故障，并进行下一步骤；(7)若iaf+ibficf＝0，则判断三相初始电流行波中仅含有线模量，利用零模初始电流行波i0f对三相初始电流行波进行变换，得三相初始电流行波变换值i*af＝iaf+i0f、i*bf＝ibf+i0f、i*cf＝icf+i0f，三相变换值i*af、i*bf、i*cf中幅值为0的一相为两相接地短路故障的非故障相，余下的一相为故障相；若iaf+ibf+icf≠0，则判断三相初始电流行波中同时含有线、零模量，三相初始电流行波中幅值为0或最接近于0的一相为两相接地短路故障的非故障相，余下的一相为故障相。下面首先说明本专利技术的故障类型判断和选相方法提出的依据，再结合具体实施例更进一步地说明本专利技术的故障方向判别方法技术方案。(一)计及零、线模初始电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种交流微电网故障类型判断和选相方法，执行以下步骤：(1)利用高频电流互感器实时采集流过各保护安装处的三相电流ia、ib和ic；(2)利用形态学梯度算法分别提取线路两端保护安装处的电流模分量iM＝ia+2ib‑3ic中的初始电流行波，并判断出故障线路；(3)利用形态学梯度算法分别提取故障线路某一侧保护安装处的三相电流ia、ib、ic和零模电流i0＝1/3(ia+ib+ic)中的初始电流行波，得三相初始电流行波iaf、ibf、icf和零模初始电流行波i0f；(4)将三相初始电流行波iaf、ibf、icf以不同的排序方式赋值给三个变量iF1、iF2、iF3，即向量[iF1 iF2 iF3]可为[iaf ibf icf]、[iaf icf ibf]、[ibf iaf icf]、[ibf icf iaf]、[icf iaf ibf]、[icf ibf iaf]中的任何一种；(5)若存在一种排序方式，使得iF1、iF2、iF3满足式(1)，则判断线路发生单相接地故障，三相初始电流行波中幅值相等的两相为非故障相，余下的一相为故障相；若不满足，则进行下一步骤；

【技术特征摘要】
1.一种交流微电网故障类型判断和选相方法，执行以下步骤：(1)利用高频电流互感器实时采集流过各保护安装处的三相电流ia、ib和ic；(2)利用形态学梯度算法分别提取线路两端保护安装处的电流模分量iM＝ia+2ib-3ic中的初始电流行波，并判断出故障线路；(3)利用形态学梯度算法分别提取故障线路某一侧保护安装处的三相电流ia、ib、ic和零模电流i0＝1/3(ia+ib+ic)中的初始电流行波，得三相初始电流行波iaf、ibf、icf和零模初始电流行波i0f；(4)将三相初始电流行波iaf、ibf、icf以不同的排序方式赋值给三个变量iF1、iF2、iF3，即向量[iF1iF2iF3]可为[iafibficf]、[iaficfibf]、[ibfiaficf]、[ibficfiaf]、[icfiafibf]、[icfibfiaf]中的任何一种；(5)若存在一种排序方式，使得iF1、iF2、iF3满足式(1)，则判断线路发生单相接地故障，三相初始电流行波中...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛士敏，崔淼，齐金龙，廉杰，史哲，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12