一种基于两阶段故障调节和叠加分量的微电网保护方法技术

本发明专利技术公开了本发明专利技术一种基于两阶段故障调节和叠加分量的微电网保护方法，首先，利用有源滤波器，提出一种微电网故障可调框架；其次，在该框架基础上，针对分布式电源的故障电流特征，提出两阶段故障调节方法，实现微电网在故障条件下的灵活调节性以及强弱故障之间控制策略的一致性；其次，在提取各母线上叠加直流分量和基频分量相角的基础上，求取相邻母线相角的余弦值来构建特征差分方向；最后，当特征差分方向中存在小于0的数时，判定为故障状态；反之，则判定为正常运行状态。则判定为正常运行状态。则判定为正常运行状态。

【技术实现步骤摘要】
一种基于两阶段故障调节和叠加分量的微电网保护方法


[0001]本专利技术属于电力系统配电网继电保护
，具体涉及一种基于两阶段故障调节和叠加分量的微电网保护方法。

技术介绍

[0002]基于可再生能源的分布式发电技术，是应对能源危机和环境污染的重要技术手段。为更有效地利用分布式发电技术，微电网技术应运而生。它是由含风能或太阳能的分布式发电单元(Distributed Generation,DG)以及负荷组成的中低压配电网系统。但由于微电网灵活的运行方式、拓扑结构以及电力电子器件控制方法，造成了传统的配电网保护方法不再适用，为此，微电网保护方法成为了近年来国内外研究的热点。
[0003]目前有结合方向性反时限过流保护、方向性负序电流保护、电流电压谐波失真率以及电流不平衡度，分别对微电网中的线路、DG以及公共耦合点提出了保护方法；也有计算故障前后正负序叠加分量和故障前电流之间的相位变化来确定故障方向，再依据幅值变化形成反时限过流保护；还有通过研究等效正序故障分量在负荷情况以及外部等值阻抗变化下的规律，提出一种基于相位、电流突变量和DG功率参考值突变量的闭锁式保护方法。但是，以上这些方法都可以适应微电网灵活的运行方式，但是也使传统过流保护的判据构建以及时限配合变得越来越复杂。
[0004]为简化保护判据构建，数字信号处理算法和人工智能算法相结合的方法逐渐被应用到微电网保护领域。目前所采用的数字信号处理方法主要包括离散傅里叶变换、短时傅里叶变换、小波变换、S变换以及EMD算法等；所采用的人工智能算法包括决策树、K均值聚类、贝叶斯分类器、支持向量机以及深度学习神经网络等。虽然数字信号算法与人工智能算法结合能在一定程度上深入挖掘故障信息，但是此类方法十分依赖原始样本的积累，并且对于特征量获取缺少理论支撑。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种基于两阶段故障调节和叠加分量的微电网保护方法，针对分布式电源的故障电流特征，提出两阶段故障调节方法，实现微电网在故障条件下的灵活调节性以及强弱故障之间控制策略的一致性。
[0006]本专利技术所采用的技术方案是，一种基于两阶段故障调节和叠加分量的微电网保护方法，具体按照以下步骤实施：
[0007]步骤1、采集微电网中各DG输出电流的差分零序电流和微电网中各DG 各相输出电流瞬时值；
[0008]步骤2、根据各DG输出电流的差分零序电流和各DG各相输出电流瞬时值，判断是否启动基于故障可调框架的限流策略；若启动，设定限流值为 DG最大容量的额定电流峰值，并执行步骤4；若不启动，执行步骤3；
[0009]步骤3、判断微电网中是否发生高阻故障，若发生，启动基于故障可调框架的限流
策略，设定限流值为DG最大容量的额定电流峰值；若未发生，则终止执行后续步骤，微电网正常；
[0010]步骤4、获取微电网各母线B
n
上的各相电流叠加分量i
pn
，时间窗为1 个周期，其中，n为母线编号，n＝1，2，3，
…
，e，e+1，
…
，N；
[0011]步骤5、对i
pn
进行傅里叶分析，获取i
pn
直流分量相角C
mn
和基频分量相角F
mn
，并求取母线B
e
上特征方向D
e
；
[0012]步骤6、若D
e
中存在任一元素的数值小于0，则判定母线B
e
和母线B
e+1
之间为故障区段，发信号至微电网继电保护装置，动作跳闸；反之，则判定为健全区段，不发信号，微电网继电保护装置不动作。
[0013]本专利技术的特征还在于：
[0014]步骤2判断是否启动基于故障可调框架的限流策略具体过程为：当微电网中各DG输出电流的差分零序电流绝对值大于10A，或者微电网中各DG 各相输出电流瞬时值的绝对值i
jn
(t)大于微电网满负荷运行时各DG输出电流额定值的1.5倍时，启动基于故障可调框架的限流策略，否则不启动。
[0015]步骤4中获取微电网各母线B
n
上的各相电流叠加分量i
pn
的采样频率为 10kHz，采样点个数为200个。
[0016]步骤2、步骤3设定限流值为DG最大容量的额定电流峰值为200A。
[0017]步骤5并求取母线B
e
上特征方向D
e
公式为：
[0018][0019]式中，m为相序编号，m＝a，b，c。
[0020]本专利技术有益效果是：
[0021]本专利技术一种基于两阶段故障调节和叠加分量的微电网保护方法，从利用微电网DG可调节特性的角度出发，结合基于电容中点式三相四线制并联型有源滤波器(SAPF)的限流策略，提出一种故障可调微电网，使各DG在故障时期也可等效为一恒流源；然后，对故障可调微电网进行了详细的故障理论分析，论证了叠加分量作为特征分量的可行性；最后，根据相应叠加分量构建了保护方法。
附图说明
[0022]图1为本专利技术一种基于两阶段故障调节和叠加分量的微电网保护方法流程图；
[0023]图2为本专利技术中采用的微电网的等效电路；
[0024]图3为本专利技术中采用的微电网的电压电流双环控制框图；
[0025]图4为本专利技术中采用的微电网故障调节框架图；
[0026]图5为本专利技术中采用的SAPF控制框图；
[0027]图6(a)为本专利技术微电网区内三相故障前和故障后叠加分量故障前等效电路图；
[0028]图6(b)为本专利技术微电网区内三相故障前和故障后叠加分量故障后叠加分量等效电路图；
[0029]图7(a)为本专利技术说明书所述微电网区外三相故障前和故障后叠加分量故障前等
效电路图；
[0030]图7(b)为本专利技术说明书所述微电网区外三相故障前和故障后叠加分量故障后叠加分量等效电路图；
[0031]图8为本专利技术实施例所述的微电网模型；
[0032]图9(a)为本专利技术实施例案例一条件下母线1和母线2的叠加分量图；
[0033]图9(b)为本专利技术实施例案例一条件下母线1和母线2的幅频图；
[0034]图9(c)为本专利技术实施例案例一条件下母线1和母线2的相频图；
[0035]图10为本专利技术实施例所述在案例二条件下DG1的输出电流；
[0036]图11(a)为本专利技术实施例所述在案例二条件下母线1和母线2的叠加分量图；
[0037]图11(b)为本专利技术实施例所述在案例二条件下母线1和母线2的幅频图；
[0038]图11(c)为本专利技术实施例所述在案例二条件下母线1和母线2的相频图。
具体实施方式
[0039]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0040]本专利技术一种基于两阶段故障调节和叠加分量的微电网保护方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于两阶段故障调节和叠加分量的微电网保护方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1、采集微电网中各DG输出电流的差分零序电流和微电网中各DG各相输出电流瞬时值；步骤2、根据各DG输出电流的差分零序电流和各DG各相输出电流瞬时值，判断是否启动基于故障可调框架的限流策略；若启动，设定限流值为DG最大容量的额定电流峰值，并执行步骤4；若不启动，执行步骤3；步骤3、判断微电网中是否发生高阻故障，若发生，启动基于故障可调框架的限流策略，设定限流值为DG最大容量的额定电流峰值；若未发生，则终止执行后续步骤，微电网正常；步骤4、获取微电网各母线B
n
上的各相电流叠加分量i
pn
，时间窗为1个周期，其中，n为母线编号，n＝1，2，3，
…
，e，e+1，
…
，N；步骤5、对i
pn
进行傅里叶分析，获取i
pn
直流分量相角C
mn
和基频分量相角F
mn
，并求取母线B
e
上特征方向D
e
；步骤6、若D
e
中存在任一元素的数值小于0，则判定母线B
e
和母...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓卫，高杰，魏向向，贾嵘，梁振锋，党建，王开艳，张惠智，王艳婷，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：