一种基于序阻抗差角的新型短路故障识别方法技术

本发明专利技术公开了一种基于序阻抗差角的新型短路故障识别方法，所述方法是使用序阻抗差角作为短路故障识别判据，并依据正序阻抗差角和负序阻抗差角计算值的大小来判断故障类型和位置。将计算出的负序阻抗差角与负序设定值进行比较，如果负序阻抗差角下降到负序设定值，则判断为内部短路故障，发出跳闸信号。若负序阻抗差角没有下降到负序设定值，则再将对应的正序阻抗差角与正序设定值进行比较，如果正序阻抗差角上升到正序设定值，则判断为内部三相短路故障，发出跳闸信号，否则判断为外部短路故障或正常情况，不发出跳闸信号。该方法能够识别出所有类型的短路故障，并且能够区分不同短路故障位置和不同短路故障类型。短路故障位置和不同短路故障类型。短路故障位置和不同短路故障类型。

【技术实现步骤摘要】
一种基于序阻抗差角的新型短路故障识别方法


[0001]本专利技术涉及光伏电源接入后电网的继电保护
，尤其涉及一种基于序阻抗差角的新型短路故障识别方法。

技术介绍

[0002]随着光伏电源在配电网中的占比不断增加，传统的保护方案面临的问题和挑战也不断提升。由于光伏电源在系统中的功率流向是双向的，传统的保护继电器可能受到影响，无法正确判别内部短路故障，这对传统的保护方案产生了重大影响，此时需要能够可靠判别内部短路故障的新型继电保护方法。
[0003]如今，许多输电网、网状配电网络和现代智能电网都接入了光伏电源，传统的保护方案已经不能满足需要。目前，接入光伏电源的配电系统应用的是基于距离保护的继电器，但这种保护方法受到控制策略和短路故障点电网电流变化的影响。因此，传统的距离保护继电器在接入光伏电源的配电系统保护方面也存在局限性。

技术实现思路

[0004]为解决上述问题，提供一种基于序阻抗差角的新型短路故障识别方法。
[0005]本专利技术的目的是以下述方式实现的：
[0006]一种基于序阻抗差角的新型短路故障识别方法，所述方法是使用序阻抗差角作为短路故障识别判据，并依据正序阻抗差角和负序阻抗差角计算值的大小来判断故障类型和位置。
[0007]所述方法包括：
[0008]步骤1：首先根据采集到的线路两侧母线处三相电压和电流的瞬时值，实时计算出电压和电流的正序分量和负序分量，进而计算出两侧母线处的正序阻抗和负序阻抗；
[0009]先将采样点t0时刻两侧母线处的正序阻抗做差得到正序阻抗之差，负序阻抗做差得到负序阻抗之差，
[0010]再将下一采样点t1时刻两侧母线处的正序阻抗做差得到正序阻抗之差，负序阻抗做差得到负序阻抗之差；
[0011]然后将采样点t0时刻与下一采样点t1时刻的正序阻抗之差相减，得到正序阻抗差角；将采样点t0时刻与下一采样点t1时刻的负序阻抗之差相减，得到负序阻抗差角；
[0012]步骤2：最后先将上一步计算出的负序阻抗差角与负序阻抗差角的设定值进行比较，如果负序阻抗差角下降到负序阻抗差角的设定值，则判断为内部短路故障，发出跳闸信号；若负序阻抗差角没有下降到负序阻抗差角的设定值，则再将对应的正序阻抗差角与正序阻抗差角的设定值进行比较，如果正序阻抗差角上升到正序阻抗差角的设定值，则判断为内部三相短路故障，发出跳闸信号，否则判断为外部短路故障或正常情况，不发出跳闸信号。
[0013]所述步骤1的计算电压和电流的正序和负序分量，具体计算方法如下：
[0014][0015][0016]其中电压U和电流I的下标x＝P，Q表示分别母线P和Q；下标0，1，2分别表示零序、正序和负序；电压U和电流I的下标a，b，c分别表示a相、b相、和c相；α＝1∠120
°
；
[0017]进而计算出两侧母线处的正序阻抗和负序阻抗；
[0018][0019]其中Z
1，x
和Z
2，x
分别表示正序阻抗和负序阻抗，下标x＝P，Q分别表示母线P和Q；
[0020]并将采样点t0时刻两侧母线处的正序阻抗做差得到正序阻抗之差，负序阻抗做差得到负序阻抗之差；同理得到下一采样点t1时刻的正序阻抗之差、负序阻抗之差；
[0021]t0时刻与t1时刻的两侧母线处正序阻抗之差和负序阻抗之差计算方法如下：
[0022]ΔZ
1t
＝Z
1，Pt
‑
Z
1，Qt
(4)
[0023]ΔZ
2t
＝Z
2，Pt
‑
Z
2，Qt
(5)
[0024]其中ΔZ
1t
和ΔZ
2t
分别表示正序阻抗之差和负序阻抗之差，下标t＝t0，t1分别表示t0时刻和t1时刻；
[0025]进一步将t0时刻与t1时刻的正序阻抗之差相减，得到正序阻抗差角；将t0时刻与t1时刻的负序阻抗之差相减，得到负序阻抗差角；
[0026][0027][0028]其中为t0时刻的正序阻抗之差，为t1时刻的正序阻抗之差，为正序阻抗差角，为t0时刻的负序阻抗之差，为t1时刻的负序阻抗之差，为负序阻抗差角。
[0029]所述负序阻抗差角的设定值设置为
‑
50
°
；所述正序阻抗差角的设定值设置为40
°
。
[0030]本专利技术的有益效果：相对于现有技术，本专利技术使用序阻抗差角作为短路故障识别判据，将正序阻抗差角和负序阻抗差角的计算值作为短路故障识别参数，能够识别出所有类型的短路故障，并且能够区分不同短路故障位置和不同短路故障类型。
附图说明
[0031]图1为本专利技术实施例所提供的基于序阻抗差角的新型短路故障识别方法实施流程图。
[0032]图2为本专利技术实施例所举实例中验证所提基于序阻抗差角的新型短路故障识别方法有效性的仿真电路结构图。
[0033]图3为本专利技术实施例所举实例中仿真电路发生三相短路时所提短路故障识别方法
时刻的负序阻抗之差相减，得到负序阻抗差角。
[0052][0053][0054]其中为t0时刻的正序阻抗之差，为t1时刻的正序阻抗之差，为正序阻抗差角，为t0时刻的负序阻抗之差，为t1时刻的负序阻抗之差，为负序阻抗差角。
[0055]步骤2：最后先将上一步计算出的负序阻抗差角与负序设定值进行比较，如果负序阻抗差角下降到负序设定值，则判断为内部短路故障，发出跳闸信号。若负序阻抗差角没有下降到负序设定值，则再将对应的正序阻抗差角与正序设定值进行比较，如果正序阻抗差角上升到正序设定值，则判断为内部三相短路故障，发出跳闸信号，否则判断为外部短路故障或正常情况，不发出跳闸信号。如图1所示。
[0056]根据电力系统运行经验，负序阻抗差角和正序阻抗差角的设定值具体如下：负序阻抗差角在正常运行时大于
‑
30
°
，在发生单相短路故障时为
‑
130
°
，在发生两相和两相接地短路故障时为
‑
70
°
，因此本专利技术中将负序阻抗差角的设定值设置为
‑
50
°
；而正序阻抗差角在三相短路故障时为80
°
，因此本专利技术中将正序阻抗差角的设定值设置为40
°
。
[0057]下面以具体实例对上述所提使用序阻抗差角的新型短路故障识别方法进行验证。
[0058]利用仿真软件MATLAB，搭建如图2所示的双母线配电网仿真系统验证所提使用序阻抗差角的新型短路故障识别方法的有效性。其中系统电压为120kV、系统频率为50Hz、线路长度均为75km。
[0059]假设短路故障前系统正常运行，0.4
s
时在图2所示的P、Q两母线间发生三相短路接地短路故障，短路故本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于序阻抗差角的新型短路故障识别方法，其特征在于：所述方法是使用序阻抗差角作为短路故障识别判据，并依据正序阻抗差角和负序阻抗差角计算值的大小来判断故障类型和位置。2.根据权利要求1所述的基于序阻抗差角的新型短路故障识别方法，其特征在于：所述方法包括：步骤1：首先根据采集到的线路两侧母线处三相电压和电流的瞬时值，实时计算出电压和电流的正序分量和负序分量，进而计算出两侧母线处的正序阻抗和负序阻抗；先将采样点t0时刻两侧母线处的正序阻抗做差得到正序阻抗之差，负序阻抗做差得到负序阻抗之差，再将下一采样点t1时刻两侧母线处的正序阻抗做差得到正序阻抗之差，负序阻抗做差得到负序阻抗之差；然后将采样点t0时刻与下一采样点t1时刻的正序阻抗之差相减，得到正序阻抗差角；将采样点t0时刻与下一采样点t1时刻的负序阻抗之差相减，得到负序阻抗差角；步骤2：最后先将上一步计算出的负序阻抗差角与负序阻抗差角的设定值进行比较，如果负序阻抗差角下降到负序阻抗差角的设定值，则判断为内部短路故障，发出跳闸信号；若负序阻抗差角没有下降到负序阻抗差角的设定值，则再将对应的正序阻抗差角与正序阻抗差角的设定值进行比较，如果正序阻抗差角上升到正序阻抗差角的设定值，则判断为内部三相短路故障，发出跳闸信号，否则判断为外部短路故障或正常情况，不发出跳闸信号。3.根据权利要求1所述的基于序阻抗差角的新型短路故障识别方法，其特征在于：所述步骤1的计算电压和电流的正序和负序分量，具体计算方法如下：具体计算方法如下：其中电压U和电流I的下标x＝P,Q表示分别母线P和Q；下标0,1,2分别表示零序、正序和负序；电压U和电流I的下标a，b，c分别表示a相、b相、...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹俊，
申请(专利权)人：华北水利水电大学，
类型：发明
国别省市：