一种基于暂态高频能量的故障区段定位方法、系统及产品技术方案

本发明专利技术涉及一种基于暂态高频能量的故障区段定位方法、系统及产品。该方法包括：建立T接形式下有源配电网仿真模型；基于所述有源配电网仿真模型，监测故障点上游系统中M侧故障信号以及故障点下游系统中N侧故障信号；根据所述M侧故障信号提取M侧故障高频分量信息，并根据所述N侧故障分量信号提取N侧故障高频分量信息；根据所述M侧故障高频分量信息以及N侧故障高频分量信息确定动作高频能量以及制动高频能量；根据所述动作高频能量以及制动高频能量定位故障位置；所述故障位置为线路上的区内故障或线路外的区外故障。本发明专利技术对于PV以T接方式接入的配电网，能够利用双端信息进行故障区段定位。障区段定位。障区段定位。

【技术实现步骤摘要】
一种基于暂态高频能量的故障区段定位方法、系统及产品


[0001]本专利技术涉及配电网故障区段定位领域，特别是涉及一种基于暂态高频能量的故障区段定位方法、系统及产品。

技术介绍

[0002]配电网故障区段定位是故障隔离和自愈的前提，有利于提高配电网供电可靠性。分布式电源(distribution generation，DG)在配电网中的渗透率将会逐步增加，形成有源配电网。为减少建设成本和输电线路走廊，《配电网规划设计技术导则及编制说明》指出DG可以采用T接的方式并网，这使得故障分布特征发生了改变，传统配电网故障区段定位方法面临巨大挑战。
[0003]新能源发电主要分为光伏发电和风力发电，而我国风能资源主要分布于“三北”及东南沿海地区，以大规模、集团式接入电网为主。因此，这里主要研究光伏电源(photovoltaic，PV)以T接形式接入配网后的故障定位问题。现有对T接线路的保护，目前的保护方案主要采用三端纵联保护方案。《基于余弦相似度的新能源场站T接型送出线路纵联保护》综合考虑电流互感器饱和等因素，通过计算三端电流的余弦相似度构成纵联保护方案。《利用电压幅值差和测量阻抗特征的风电T接线路保护方案》利用三端正序电压、电流关系，提出电压幅值差主判据，然后通过自适应距离辅助判据消除主判据盲区。《光伏 T接高压配电网电流差动保护研究[J].电力系统保护与控制》针对传统T接线路的差动保护不能兼具灵敏性和可靠性的问题，提出了使用于T接线路差动保护的综合判据。
[0004]综上，现有配电网故障区段定位和故障测距方法已取得很大进展，但对于 PV以T接方式接入配电网的情形仍需进一步研究。现有故障区段定位方法主要通过三端电流构成纵联保护，故障测距方法多是针对输电网T接的情形，通过三端电气量计算故障距离。然而，建设三端光纤通道用于配电网是不经济的，部分地区不具备建设光纤通道的条件。因此，对于PV以T接方式接入的配电网，研究利用双端信息进行故障区段的方法具有重要意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种基于暂态高频能量的故障区段定位方法、系统及产品，对于PV以T接方式接入的配电网，利用双端信息进行故障区段定位。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]一种基于暂态高频能量的故障区段定位方法，包括：
[0008]建立T接形式下有源配电网仿真模型；
[0009]基于所述有源配电网仿真模型，监测故障点上游系统中M侧故障信号以及故障点下游系统中N侧故障信号；所述M侧故障信号包括M侧故障电压分量以及M侧故障电流分量；所述N侧故障信号包括N侧故障电压分量以及N 侧故障电流分量；M为母线节点；N为PV以T接形式接入电网时的并网点；
[0010]根据所述M侧故障信号提取M侧故障高频分量信息，并根据所述N侧故障分量信号
提取N侧故障高频分量信息；所述M侧故障高频分量信息包括M 侧故障高频电压分量以及M侧故障高频电流分量；所述N侧故障分量信号包括N侧故障高频电压分量及N侧故障高频电流分量；
[0011]根据所述M侧故障高频分量信息以及N侧故障高频分量信息确定动作高频能量以及制动高频能量；
[0012]根据所述动作高频能量以及制动高频能量定位故障位置；所述故障位置为线路上的区内故障或线路外的区外故障。
[0013]可选的，所述根据所述M侧故障信号提取M侧故障高频分量信息，并根据所述N侧故障分量信号提取N侧故障高频分量信息，具体包括：
[0014]根据所述M侧故障信号，利用小波包变换方法提取M侧故障高频分量信息；
[0015]根据所述N侧故障分量信号，利用小波包变换方法提取N侧故障高频分量信息。
[0016]可选的，所述M侧故障高频电流分量的时域表达式i
M
(t)为：
[0017]其中，e为2.7；τ1为M背侧的电流衰减常数，R
MS
为M背侧等效电阻值；R
MN
为线路MN的电阻值；α为故障位置参数；
[0018]所述M侧故障高频电压分量的时域表达式u
M
(t)为：
[0019]其中，L
MS
为M背侧等效电抗值；L
MN
为线路MN的电抗值。
[0020]可选的，所述N侧故障高频电流分量的时域表达式i
M
(t)为：
[0021]其中，τ2为N背侧的电流衰减常数，R
NX
为N背侧等效电阻值；
[0022]所述N侧故障高频电压分量的时域表达式u
N
(t)为：
[0023]其中，R
eq
为 N背侧等效电阻值R
NX
与光伏电源等值高频电阻R
PV
的并联结果；L
eq
为N背侧等效电抗值L
NX
与光伏电源等值高频电抗L
PV
的并联结果。
[0024]可选的，所述根据所述M侧故障高频分量信息以及N侧故障高频分量信息确定动作高频能量以及制动高频能量，具体包括：
[0025]将所述M侧故障高频电压分量与M侧故障高频电流分量的乘积确定为M 侧暂态高频能量；
[0026]将所述N侧故障高频电压分量与N侧故障高频电流分量的乘积确定为N 侧暂态高频能量；
[0027]将所述M侧暂态高频能量与所述N侧暂态高频能量之差的绝对值确定为动作高频能量；
[0028]将所述M侧暂态高频能量与所述N侧暂态高频能量之和的绝对值确定为制动高频能量。
[0029]可选的，所述根据所述动作高频能量以及制动高频能量定位故障位置，具体包括：
[0030]将所述动作高频能量与所述制动高频能量之比确定为高频能量比；
[0031]当所述高频能量比大于1时，确定所述故障位置为线路上的区内故障；
[0032]当所述高频能量比小于1时，确定所述故障位置为线路外的区外故障。
[0033]一种基于暂态高频能量的故障区段定位系统，包括：
[0034]有源配电网仿真模型建立模块，用于建立T接形式下有源配电网仿真模型；
[0035]M侧故障信号以及N侧故障信号监测模块，用于基于所述有源配电网仿真模型，监测故障点上游系统中M侧故障信号以及故障点下游系统中N侧故障信号；所述M侧故障信号包括M侧故障电压分量以及M侧故障电流分量；所述N侧故障信号包括N侧故障电压分量以及N侧故障电流分量；M为母线节点；N为PV以T接形式接入电网时的并网点；
[0036]M侧故障高频分量信息以及N侧故障高频分量信息提取模块，用于根据所述M侧故障信号提取M侧故障高频分量信息，并根据所述N侧故障分量信号提取N侧故障高频分量信息；所述M侧故障高频分量信息包括M侧故障高频电压分量以及M侧故障高频电流分量；所述N侧故障分量信号包括N侧故障高频电压分量及N侧故障高频电流分量；
[0037]动作高频能量以及制动高频能量确定模块本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于暂态高频能量的故障区段定位方法，其特征在于，包括：建立T接形式下有源配电网仿真模型；基于所述有源配电网仿真模型，监测故障点上游系统中M侧故障信号以及故障点下游系统中N侧故障信号；所述M侧故障信号包括M侧故障电压分量以及M侧故障电流分量；所述N侧故障信号包括N侧故障电压分量以及N侧故障电流分量；M为母线节点；N为PV以T接形式接入电网时的并网点；根据所述M侧故障信号提取M侧故障高频分量信息，并根据所述N侧故障分量信号提取N侧故障高频分量信息；所述M侧故障高频分量信息包括M侧故障高频电压分量以及M侧故障高频电流分量；所述N侧故障分量信号包括N侧故障高频电压分量及N侧故障高频电流分量；根据所述M侧故障高频分量信息以及N侧故障高频分量信息确定动作高频能量以及制动高频能量；根据所述动作高频能量以及制动高频能量定位故障位置；所述故障位置为线路上的区内故障或线路外的区外故障。2.根据权利要求1所述的基于暂态高频能量的故障区段定位方法，其特征在于，所述根据所述M侧故障信号提取M侧故障高频分量信息，并根据所述N侧故障分量信号提取N侧故障高频分量信息，具体包括：根据所述M侧故障信号，利用小波包变换方法提取M侧故障高频分量信息；根据所述N侧故障分量信号，利用小波包变换方法提取N侧故障高频分量信息。3.根据权利要求2所述的基于暂态高频能量的故障区段定位方法，其特征在于，所述M侧故障高频电流分量的时域表达式i
M
(t)为：其中，e为2.7；τ1为M背侧的电流衰减常数，R
MS
为M背侧等效电阻值；R
MN
为线路MN的电阻值；α为故障位置参数；所述M侧故障高频电压分量的时域表达式u
M
(t)为：其中，L
MS
为M背侧等效电抗值；L
MN
为线路MN的电抗值。4.根据权利要求3所述的基于暂态高频能量的故障区段定位方法，其特征在于，所述N侧故障高频电流分量的时域表达式i
M
(t)为：其中，τ2为N背侧的电流衰减常数，R
NX
为N背侧等效电阻值；所述N侧故障高频电压分量的时域表达式u
N
(t)为：其中，R
eq
为N
背侧等效电阻值R
NX
与光伏电源等值高频电阻R
PV
的并联结果；L
eq
为N背侧等效电抗值L
NX
与光伏电源等值高频电抗L
PV
的并联结果。5.根据权利要求4所述的基于暂态高频能量的故障区段定位方法，其特征在于，所述根据所述M侧故障高频分量信息以及N侧故障高频分量信息确定动作高频能量以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：余江，史泽兵，郑茂然，丁晓兵，王增平，高宏慧，张玉玺，王炳然，王彤，陈旭，孔飞，陈朝晖，张静伟，彭业，周红阳，贺红资，黄智华，李捷，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：