一种交流电网电压故障程度检测方法及系统技术方案

本申请提出了一种交流电网电压故障程度检测方法及系统，涉及电网故障诊断技术领域，包括先通过计算交流电网电压零序分量判断三相交流电网电压是否平衡，然后利用虚拟αβ变换和LES滤波器计算电网电压基波电压幅值分量；最后计算每个采样周期内的电网电压基波幅值分量与基波电压幅值基准值的误差累积量，并与累加电压偏差分量阈值比较判断三相交流电网是否发生故障；并在三相交流电网故障后，利用相邻两个计算周期的累计电压偏差分量的差值表征交流故障程度。本申请还包括一种快速交流电网电压故障程度检测系统。本申请采用LES滤波器可实现在故障工况下的低延时滤波，同时通过多次采样误差累积的方法降低了故障判断阈值，提高了系统故障检测的灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
一种交流电网电压故障程度检测方法及系统
本申请涉及电网故障诊断
，尤其涉及一种交流电网电压故障程度检测方法及系统。
技术介绍
我国电力系统结构日趋复杂，特别是随着特高压直流输电技术在我国的大范围应用，全国电网的互通互联，某个交流电网的故障将会给大电网运行带来许多风险。以高压直流输电为例，当交流电网发生故障时，电力系统的正常运行将遭到破坏。若交流系统故障发生后，故障未及时清除可能导致后续换相失败，并伴随直流输送功率减小、换流阀寿命缩短、换流变压器直流偏磁及逆变侧弱交流系统电压失稳等不良后果。同时交流故障后换流站无功功率平衡可能被打破，出现无功过剩或无功不足的情况，不利于系统的恢复，继而导致高压直流输电系统发生后续换相失败。连续的换相失败则有可能闭锁直流，使其输送功率中断，从而导致潮流大规模转移到交流线路，严重危及交流系统的稳定运行。所以对于高压直流输电系统，特别是多馈入的高压直流输电系统，交流故障快速检测具有重要意义。一是有利于实现故障穿越，特别是减少直流系统换相失败；二是起故障支撑的作用，主动实现有功和无功控制。同时在交流故障发生后，电力系统控保装置需根据交流电网的故障程度确定动作范围和控制方式。同时对于一些FACTS装置，如动态电压恢复器(DynamicVoltageRestorer，DVR)和静止无功补偿器(StaticVarCompensator，STATCOM)，可根据交流故障程度确定控制指令。现有电压跌落故障检测方法具有以下缺陷：一般只能进行故障检测而无法快速判断电压跌落深度(故障程度)；大多采用基于dq变换的电压幅值检测，不区分正负序分量和谐波分量，使得故障中的各种谐波干扰降低故障检测的准确性和灵敏性，并且对检测的三相交流电压ua、ub、uc直接进行dq变换后与设定阈值进行比较判定是否发生故障时，为避免系统故障检测装置误动，设定阈值选取较大，导致故障发生后均存在半个电网周期(10ms)以上的检测延时，故障检测灵敏性不高，还不能快速判断交流电网故障程度；现有系统滤波方案多会带来一定的故障延时，且存在系统延时与截止频率呈反比的关系，例如在低频谐波含量较高的电网系统中，系统滤波会带来较大的延时，不利于快速检测故障。因此，研究一种快速交流故障程度检测方案对于维护电网的安全稳定运行具有重大意义。
技术实现思路
本申请提供了本申请提供了一种交流电网电压故障程度检测方法及系统，以解决现有电压跌落故障检测方法存在的以上问题。本申请采用的技术方案如下：一种交流电网电压故障程度检测方法，包括以下步骤：采样三相交流电网电压ua、ub和uc，计算交流电网电压零序分量u(0)，将所述交流电网电压零序分量u(0)与零序分量阈值u(0)T比较判断三相交流电网电压是否平衡；若三相交流电网电压平衡，则计算电网电压基波幅值分量ud；若三相交流电网电压不平衡，则先分别计算每相电网电压基波幅值分量udx，x＝a、b、c，再取三相中的最小电网电压基波幅值分量为电网电压基波幅值分量ud；计算计算周期内每个采样周期所得的所述电网电压基波幅值分量ud与基波电压幅值基准值udref的误差；对所述误差求和，得到累计电压偏差分量Dco(j)，将所述累计电压偏差分量Dco(j)与累积电压偏差分量阈值DcoT进行比较判断三相交流电网是否发生故障；若所述三相交流电网发生故障，计算相邻两个所述计算周期的累计电压偏差分量的差值为故障程度判别量DL，所述故障程度判别量DL用于表征交流故障程度。进一步地，所述判断三相交流电网电压是否平衡包括：当|u(0)|<u(0)T时，则三相交流侧电网电压平衡；当|u(0)|>u(0)T，则三相交流电网电压不平衡；其中，u(0)＝ua+ub+uc。进一步地，当三相交流侧电网电压平衡时，计算电网电压基波幅值分量ud的过程包括：先将所述三相交流电网电压ua、ub和uc输入LES滤波器中进行虚拟αβ变换，计算得到所述三相电网电压的虚拟αβ分量为uαβ；再根据所述LES滤波器选取的采样延时基准时间构造所述虚拟αβ分量的延时列向量采样序列U：U＝[uαβ(t)，uαβ(t-0.0025)，uαβ(t-ts)…uαβ(t-ts(m-1)),uαβ(t-tsm)]T，其中ts为采样延时基准时间，t为采样时间，m为范德蒙德矩阵维数；将所述采样序列U与范德蒙德逆矩阵第一行向量相乘得到电网电压基波αβ幅值分量其中(a1，a2...am+1)表示范德蒙德逆矩阵第一行向量；最后通过所述电网电压基波αβ幅值分量求得所述电网电压基波幅值分量ud；进一步地，当三相交流侧电网电压不平衡时，计算电网电压基波幅值分量ud的过程包括：先将所述三相交流电网电压ua、ub和uc分别输入LES滤波器中进行虚拟αβ变换，计算得到每相电网电压的虚拟αβ分量为和经过所述LES滤波器滤除奇数低次谐波分量和电压负序分量，且所述虚拟αβ变换滤除零序分量后，得到每相电网电压正序分量，所述每相电网电压正序分量为实际电压基波αβ幅值分量的1/3，则各相电网电压基波正序αβ幅值分量为其中，Ux为由所述LES滤波器选取的采样延时基准时间所构造的各相电网电压虚拟αβ分量延时列向量的采样序列；取所述三相电网电压中的最小电网电压基波幅值分量作为电网电压基波正序幅值分量ud：ud＝min(uda，udb，udc)，其中，udx表示x(x＝a，b，c)相电压基波正序幅值分量，为各相电网电压基波正序αβ幅值分量。进一步地，计算累计电压偏差分量Dco(j)包括：进一步地，所述判断三相交流电网是否发生故障包括：若Dco(j)<DcoT，则三相交流电网发生故障；若Dco(j)>DcoT，则三相交流电网未发生故障。进一步地，所述故障程度判别量DL：DL＝Dco(j+1)-Dco(j)，其中Dco(j+1)表示下一个计算周期的累积电压偏差分量。进一步地，包括处理器，所述处理器用于执行上述交流电网电压故障程度检测方法。采用本申请的技术方案的有益效果如下：本申请利用了不同故障程度下，电压跌落速度不同的特征，利用电压跌落速度特征量表征系统电压跌落程度，可实现故障下的快速电压跌落故障程度判别；当三相交流侧电网电压不平衡时，分别采用低延时灵敏性较好的LES滤波器滤除奇数低次谐波分量和电压负序分量、虚拟αβ变换滤除零序分量，消除了故障谐波的干扰，提高了系统电压检测的准确性；并且采用的LES滤波器降低了系统滤波延时，有利于快速检测故障；还通过多次采样误差累积的方法降低了故障判断阈值，提高了系统故障检测的灵敏度。附图说明为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种交流电网电压故障程度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：/n采样三相交流电网电压u

【技术特征摘要】
1.一种交流电网电压故障程度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
采样三相交流电网电压ua、ub和uc，计算交流电网电压零序分量u(0)，将所述交流电网电压零序分量u(0)与零序分量阈值u(0)T比较判断三相交流电网电压是否平衡；
若三相交流电网电压平衡，则计算电网电压基波幅值分量ud；若三相交流电网电压不平衡，则先分别计算每相电网电压基波幅值分量udx，x＝a、b、c，再取三相中的最小电网电压基波幅值分量为电网电压基波幅值分量ud；
计算计算周期内每个采样周期所得的所述电网电压基波幅值分量ud与基波电压幅值基准值udref的误差；
对所述误差求和，得到累计电压偏差分量Dco(j)，将所述累计电压偏差分量Dco(j)与累积电压偏差分量阈值DcoT进行比较判断三相交流电网是否发生故障；
若所述三相交流电网发生故障，计算相邻两个所述计算周期的累计电压偏差分量的差值为故障程度判别量DL，所述故障程度判别量DL用于表征交流故障程度。


2.根据权利要求1所述的交流电网电压故障程度检测方法，其特征在于，所述判断三相交流电网电压是否平衡包括：
当|u(0)|<u(0)T时，则三相交流侧电网电压平衡；
当|u(0)|>u(0)T，则三相交流电网电压不平衡；
其中，u(0)＝ua+ub+uc。


3.根据权利要求1或2所述的交流电网电压故障程度检测方法，其特征在于，
当三相交流侧电网电压平衡时，计算电网电压基波幅值分量ud的过程包括：
先将所述三相交流电网电压ua、ub和uc输入LES滤波器中进行虚拟αβ变换，计算得到所述三相电网电压的虚拟αβ分量为uαβ；
再根据所述LES滤波器选取的采样延时基准时间构造所述虚拟αβ分量的延时列向量采样序列U：U＝[uαβ(t)，uαβ(t-0.0025)，uαβ(t-ts)…uαβ(t-ts(m-1)),uαβ(t-tsm)]T，其中ts为采样延时基准时间，t为采样时间，m为范德蒙德矩阵维数；
将所述采样序列U与范德蒙德逆矩阵第一行向量相乘得到电网电压基波αβ幅值分量其中(...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐志，覃日升，邓凌峰，郭成，李胜男，陈勇，姜訸，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：云南;53