基于正序电流故障分量的有源配电网故障区段定位方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于正序电流故障分量的有源配电网故障区段定位方法及系统，包括：实时采集流过被保护馈线线路两侧开关处的三相电流；检测到馈线发生故障后，计算得到被保护馈线两侧的正序电流故障分量的幅值与相位；计算启动量和制动阈值；当某段线路连续n个采样点的启动量大于制动阈值时，判定该区段为故障区段。仿真分析表明，对于含不同类型DG的配电网，在不同位置发生不同类型的故障时，本发明专利技术均能正确识别故障区段，且具有耐受过渡电阻能力强、灵敏度高、可靠性强等优点。另外本发明专利技术无需故障选线与电压信息，有良好的经济性。

【技术实现步骤摘要】
基于正序电流故障分量的有源配电网故障区段定位方法及系统
本专利技术涉及有源配电网故障区段定位
，尤其涉及一种基于正序电流故障分量的有源配电网故障区段定位方法及系统。
技术介绍
随着全球化石能源的枯竭和各国环保意识的增强，以及分布式发电技术和电力电子技术的发展，以清洁式能源为主的分布式电源(DG)被大量接入配电网。2008年国际大电网会议(CIGRE)上提出了有源配电网(ADN)的概念，即在配电网局部接入分布式电源，这被认为是未来配电网发展的方向。DG供电具有能耗低、投资少、灵活可靠等优点，但其接入改变了传统配电网的网架结构，使之由传统单端供电的辐射型网络变为双端或多端供电的复杂网络，其网络结构、运行方式、潮流方向都将发生变化，传统的配电网三段式电流保护将不再适用。有源配电网中分布式电源种类众多，受控制方式影响，故障后不同类型的分布式电源的故障特性也不尽相同。根据并网方式不同，DG可分为可以直接并网的电机类电源(RTDG)和需要逆变、升压后并网的逆变类电源(IIDG)。与电机类DG相比，逆变类DG故障后的特征更为复杂。目前的并网规定要求IIDG在配网故障时应优先输出无功以支撑系统电压，这将使IIDG输出的电流受并网点电压的影响，具有较大的随机性，进而导致常规的电流保护难以确定合适的整定值，影响保护的可靠性与灵敏性。因此，提出适用于含各种类型DG的配电网故障区段定位方法已经成为有源配电网保护的重要课题。电力系统发生故障时产生的正、负、零序分量包含大量故障信息，这些电气量的特征都可用来对有源配电网进行故障区段定位。目前国内外学者对故障时各电气序分量和DG的控制策略进行了一系列的研究，并提出了一些适用于有源配电网的故障区段定位方法。现有技术提出了一种基于正序电流相角突变量方向的纵联保护方案，在各保护安装处比较故障前后电流相角的变化方向，电流相角差为正值时输出“1”，为负值时输出“-1”，两端保护输出结果相同时为区外故障，相反时为区内故障。该方案对通信通道要求较低且不需要电压信息，但仅适用于含电机型DG的有源配电网。现有技术提出了一种利用保护线路两端电流幅值的有源配电网纵联保护方案。该方案仅利用了电流幅值信息，原理简单且具有较高的灵敏性，但应用时限制条件较多，仅适用于DG渗透率较低且为IIDG的有源配电网。现有技术基于对IIDG故障特性的分析，提出了一种利用线路两端正序差动阻抗在区内外故障时的幅值差异进行故障识别的有源配电网保护方案。该保护方案不受背侧IIDG故障特性的影响且无需两端数据同步采样，但是需要在个保护安装处安装电压互感器，成本较高，不具备在现有配电网中应用的条件。现有技术基于差动保护同步误差的分析，提出一种基于相位变化量的有源配电网纵联保护方案，根据线路两端电流相角在故障前后的变化量来判定故障区段，该方法合理避免了同步误差对保护制动特性的影响，但未考虑低电压穿越特性和过渡电阻对IIDG输出的故障电流造成的影响。现有技术基于特定的有源配电网的网络结构，提出分级分层的保护方案。该方案快速可靠，但具有局限性，只针对特定的网络结构有效。现有技术利用不同位置处发生两相相间短路故障和三相短路故障时保护安装处的正序电压和流过保护的正序电流之间的关系，构造了适用于含IIDG的配电网自适应正序电流速断保护方案。该方案扩大了现有保护的有效保护范围，改善了原有保护方案的选择性和灵敏性。但是该方案增加了保护元件，经济性较差；方案整定复杂且忽略了过渡电阻的影响，当故障过渡电阻较大时可靠性难以保证。现有技术研究了配电网正方向与反方向故障时流过保护的正序电流和保护安装处故障前电压的相位关系，提出了一种基于正序故障电流和故障前电压相位信息的方向元件新原理。该原理提高了方向元件的可靠性，避免了传统功率元件电压死区的问题，但需要在每个保护处加装电压互感器，且忽略了穿越电流对故障相位的影响。由此可见，现有的有源配电网故障区段定位和保护方案中并没有仅利用电流信息且不受过渡电阻、DG渗透率、DG类型等因素影响的可靠方案。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出了一种基于正序电流故障分量的有源配电网故障区段定位方法及系统，该方法利用被保护馈线两端正序电流故障分量的幅值构造启动量，利用被保护馈线两端正序电流故障分量的相位差构造制动阈值。与其它有源配电网故障定位方法相比，本方法仅利用正序电流信息，无需安装电压互感器，也无需故障选相；对含逆变型DG和电机型DG的配电网均可适用；且具有灵敏度高，动作速度快，可以反映所有故障类型，不受负荷影响，耐受过渡电阻能力强等优点。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：在一些实施例中公开的一种基于正序电流故障分量的有源配电网故障区段定位方法，包括：实时采集流过被保护馈线线路两端开关处的三相电流；检测到馈线线路发生故障后，由快速傅里叶变换分别计算被保护馈线线路两端的正序电流幅值与相位，并进一步得到被保护馈线线路两端正序电流故障分量的幅值与相位；将被保护馈线线路两端分别得到的正序电流故障分量幅值与相位信息、采样时刻信息通过光纤通道传送到对端；根据被保护馈线线路两端正序电流故障分量的幅值信息计算启动量；根据被保护馈线线路两端正序电流故障分量的相位信息计算制动阈值；当某段馈线线路连续n个采样点的启动量大于制动阈值时，判定该区段为故障区段；其中，n为设定值。进一步地，得到被保护馈线线路两端正序电流故障分量的幅值与相位，具体为：被保护馈线线路两端正序电流故障分量的幅值等于当前时刻的正序电流幅值与一个工频周期前的正序电流幅值之差；被保护馈线线路两端正序电流故障分量的相位等于当前时刻的正序电流相位与一个工频周期前的正序电流相位之差。进一步地，根据被保护馈线线路两端正序电流故障分量的幅值信息计算启动量，具体为：启动量等于被保护馈线线路两端正序电流故障分量幅值的绝对值的比值。进一步地，根据被保护馈线线路两端正序电流故障分量的相位信息计算制动阈值，具体为：其中，|θmn1|为被保护馈线线路两端正序电流故障分量相位差的绝对值。进一步地，n的取值范围为5-10，n的取值越大，保护可靠性越高，但同时会增加动作时间。在一些实施例中公开的一种基于正序电流故障分量的有源配电网故障区段定位系统，包括服务器，所述服务器包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述的方法。在一些实施例中公开的一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时执行上述的方法。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)仅利用电流信息即可定位故障区段，无需在保护安装处加装电压互感器，也无需故障选相，具有较高的经济性；(2)充分体现了正序故障电流在继电保护中的优良性能，能够可靠、快速地定位各种类型的故障，不受故障位置、负荷电流及DG容量的影响，耐受过渡电阻能力强，且具有较高的灵敏度；(3)对含逆变型分布式电源和电机型分布式电源的配电网均可适用，具有很好的适应性；(4)识别方法原理简单、清楚，识别准确，易于工程实现。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1为简单有源配电网示意图；图2(a)为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于正序电流故障分量的有源配电网故障区段定位方法，其特征在于，包括：实时采集流过被保护馈线线路两端开关处的三相电流；检测到馈线线路发生故障后，由快速傅里叶变换分别计算被保护馈线线路两端的正序电流幅值与相位，并进一步得到被保护馈线线路两端正序电流故障分量的幅值与相位；将被保护馈线线路两端分别得到的正序电流故障分量幅值与相位信息、采样时刻信息通过光纤通道传送到对端；根据被保护馈线线路两端正序电流故障分量的幅值信息计算启动量；根据被保护馈线线路两端正序电流故障分量的相位信息计算制动阈值；当某段馈线线路连续n个采样点的启动量大于制动阈值时，判定该区段为故障区段；其中，n为设定值。

【技术特征摘要】
1.一种基于正序电流故障分量的有源配电网故障区段定位方法，其特征在于，包括：实时采集流过被保护馈线线路两端开关处的三相电流；检测到馈线线路发生故障后，由快速傅里叶变换分别计算被保护馈线线路两端的正序电流幅值与相位，并进一步得到被保护馈线线路两端正序电流故障分量的幅值与相位；将被保护馈线线路两端分别得到的正序电流故障分量幅值与相位信息、采样时刻信息通过光纤通道传送到对端；根据被保护馈线线路两端正序电流故障分量的幅值信息计算启动量；根据被保护馈线线路两端正序电流故障分量的相位信息计算制动阈值；当某段馈线线路连续n个采样点的启动量大于制动阈值时，判定该区段为故障区段；其中，n为设定值。2.如权利要求1所述的一种基于正序电流故障分量的有源配电网故障区段定位方法，其特征在于，得到被保护馈线线路两端正序电流故障分量的幅值与相位，具体为：被保护馈线线路两端正序电流故障分量的幅值等于当前时刻的正序电流幅值与一个工频周期前的正序电流幅值之差；被保护馈线线路两端正序电流故障分量的相位等于当前时刻的正序电流相位与一个工频周期前的正序电流相位之差。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：杨晶晶，林凡勤，王琰，邹贵彬，周成瀚，马建生，栾国军，徐克政，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司潍坊供电公司，国家电网有限公司，山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37