【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及配电网暂态信号分析，具体地说，涉及一种面向构网型储能的配电网接地故障监测与恢复的方法。
技术介绍
1、配电网运行过程中存在大量因雷击、树枝短时触碰导线、绝缘子污损击穿及电缆绝缘劣化等复杂原因引起的瞬时性单相接地故障。非有效接地方式，特别是谐振接地方式具有限制单相接地故障电流，自动消除瞬时单相接地故障，提高供电可靠性等优点。但是在装置方面：随着配电网规模和非线性负荷及电缆线路大量增加，线路对地电容电流增大。除此之外，发生单相接地故障时，消弧线圈无法补偿接地故障电流中大幅提高的有功电流分量，系统故障抑制能力降低。使得故障点电弧难以自行熄灭，系统的绝缘被接地电弧的能量及间歇性弧光接地产生的过电压严重威胁，可能导致故障被扩大。而且其容易产生串联谐振过电压。另外，在原理方面：消弧线圈以故障点电流为抑制对象，应用电流抑制原理，低阻接地故障的补偿效果好，高阻接地故障则不理想。
2、传统电网以常规同步机为代表，正在逐渐被新型电力系统取代。然而，新型电力系统中电力电子设备的比例较高，因此仍然存在电网暂态稳定性、电压频率波动、电量平衡等问题。储能作为一种调节性能优秀且运作灵活的资源，在新型电力系统的建设中将起到至关重要的作用。储能不仅可以调节频率和电压，还可以平衡电力电量。此外，通过将构网技术与储能单元相结合，可以形成构网型储能，从而显著提升新型电力系统的稳定性，并有效解决新能源和电力系统发展中的问题。
3、由于电网错综复杂，小电流接地系统多发生单相接地故障，及时切除线路故障对电力系统的稳定安全运行至关重要。为
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种面向构网型储能的配电网接地故障监测与恢复的方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为实现上述技术问题的解决，本专利技术的目的之一在于，提供了一种面向构网型储能的配电网接地故障监测与恢复的方法，包括如下步骤：
3、s1、发生单相接地故障时，利用不间断电源ups不间断供电；
4、s2、设计基于快速傅里叶-变分模态分解(fft-vmd)法的滤波器并搭建仿真故障模型，改变接地电阻、初相位等并模拟单相接地故障，得到故障信号；
5、s3、利用快速傅里叶变换分解原始信号得到功率谱和频谱，并分析其幅频特性变化；
6、s4、利用高通滤波器滤波后，分析在小故障电阻和大故障电阻情况下暂态信号幅值的衰减特性，不同故障工况下暂态信号幅值特性，以及加入电缆线后暂态信号的频谱特性；
7、s5、根据暂态信号的频率分布范围设计低通滤波器，过滤掉幅值影响较大的暂态信号，得到干扰较少的工频分量信号用于选线；
8、s6、设计若干条混合线路以验证选线准确度，首先把过滤后的零序电流的工频分量信号利用vmd分解得到若干个imf信号；
9、s7、运用能量法计算分解后的imf信号的能量并求和得到线路能量；重复以上步骤至少三次得到对应条数线路的能量，能量较大的线路就是故障线路。
10、作为本技术方案的进一步改进，所述步骤s1中，不间断电源ups不间断供电的具体过程包括：
11、在充电阶段，ups内部的充电器会将直流电充入电池组；
12、当电网断电时，ups会自动切换到逆变模式，将直流电转换为交流电，并提供给居民；
13、在电网电力恢复正常时，ups会再次自动切换到充电模式，并开始充电，以备下一次电力中断。
14、作为本技术方案的进一步改进，所述步骤s3中，利用快速傅里叶变换分解原始信号得到功率谱和频谱的具体算法为：
15、
16、其中，x(n)为有限长的序列，n∈[0,n-1]，对频率ω在0～tπ范围内等间隔采样，n为采样点数，采样间隔为tπ/n，第k个采样点对应的频率值为tπk/n。
17、作为本技术方案的进一步改进，所述步骤s4中，高通滤波器采用rc高通滤波器，rc高通滤波器的转折频率f0由下式决定：
18、
19、其中，f0为滤波器的转折频率，r为电阻值，c为电容值。
20、作为本技术方案的进一步改进，所述步骤s5中，低通滤波器采用rc低通滤波器，rc低通滤波器的转折频率f0也由式(2)决定。
21、作为本技术方案的进一步改进，所述步骤s6中，利用vmd分解工频分量信号时，vmd的求解过程主要包含两点约束：
22、约束一，要求每个模态分量中心频率的带宽之和最小；
23、约束二，所有的模态分量之和等于原始信号。
24、作为本技术方案的进一步改进，所述步骤s6中，vmd的求解过程中，
25、与内涵模态分量imf不同，在vmd算法中的有限带宽的本征模态函数被重新定义为调幅调频的分量模态函数，数学表达式如下：
26、
27、其中，ak(t)是uk(t)的包络幅值，是uk(t)的瞬时相位。
28、作为本技术方案的进一步改进，所述步骤s6中，vmd的求解过程中，变分模态分解vmd中的所谓变分问题，就是求泛函的极值；具体分解过程和推导过程如下：
29、将信号分解成k个模态分量uk(t)(k＝1,2,...,k，其中t为时间)，各模态分量的中心频率为ωk；首先利用vmd将观测信号分解为两个模式分量，其次利用相似系数衡量模式分量纯度，将最纯的模式分量反馈到输入端并从输入信号中减去，最后根据所提出的由相似系数构造的循环迭代终止条件判断是否继续分解；
30、估计各个模式的带宽，约束变分问题可表示如下：
31、
32、上式表示的，就是求取“每个模态分量中心频率的带宽之和最小”时的模态函数uk和中心频率ωk，δ(t)表示单位脉冲信号，表示每个uk(t)的解析信号记为ξ′(t)，表示将各个模式的频谱调制到相应的基频带记为ξ(t)，为hilbert变换。
33、作为本技术方案的进一步改进，对待所述变分问题，涉及二次惩罚项、拉格朗日算子以及增广拉格朗日函数等等，将约束优化问题转换成非约束优化问题，如下式(5)所示；具体过程如下：
34、利用拉格朗日函数将约束问题非约束化，增广lagrange函数为：
35、
36、其中，α的取值保证信号重构精度，λ(t)使约束条件保持严格性；
37、求解式(5)最小值问题可采用交替方向乘性优化算法，λl+1(t)交替更新公式如式(6)、式(7)和式(8)所示：
38、
39、
40、
41、收敛条件如式(9)所示：
42、
43、其中，ε为约束违反度常数，l∈[0,n-2]；
44、由于uk(t)和ωk(t)的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种面向构网型储能的配电网接地故障监测与恢复的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的面向构网型储能的配电网接地故障监测与恢复的方法，其特征在于：所述步骤S1中，不间断电源UPS不间断供电的具体过程包括：
3.根据权利要求1所述的面向构网型储能的配电网接地故障监测与恢复的方法，其特征在于：所述步骤S3中，利用快速傅里叶变换分解原始信号得到功率谱和频谱的具体算法为：
4.根据权利要求1所述的面向构网型储能的配电网接地故障监测与恢复的方法，其特征在于：所述步骤S4中，高通滤波器采用RC高通滤波器，RC高通滤波器的转折频率f0由下式决定：
5.根据权利要求4所述的面向构网型储能的配电网接地故障监测与恢复的方法，其特征在于：所述步骤S5中，低通滤波器采用RC低通滤波器，RC低通滤波器的转折频率f0也由式(2)决定。
6.根据权利要求1所述的面向构网型储能的配电网接地故障监测与恢复的方法，其特征在于：所述步骤S6中，利用VMD分解工频分量信号时，VMD的求解过程主要包含两点约束：
7.根据权利要求
8.根据权利要求7所述的面向构网型储能的配电网接地故障监测与恢复的方法，其特征在于：所述步骤S6中，VMD的求解过程中，变分模态分解VMD中的所谓变分问题，就是求泛函的极值；具体分解过程和推导过程如下：
9.根据权利要求8所述的面向构网型储能的配电网接地故障监测与恢复的方法，其特征在于：对待所述变分问题，将约束优化问题转换成非约束优化问题；具体过程如下：
10.根据权利要求9所述的面向构网型储能的配电网接地故障监测与恢复的方法，其特征在于：所述步骤S7中，运用能量法计算分解后的IMF信号的能量并求和得到线路能量具体包括：
...【技术特征摘要】
1.一种面向构网型储能的配电网接地故障监测与恢复的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的面向构网型储能的配电网接地故障监测与恢复的方法，其特征在于：所述步骤s1中，不间断电源ups不间断供电的具体过程包括：
3.根据权利要求1所述的面向构网型储能的配电网接地故障监测与恢复的方法，其特征在于：所述步骤s3中，利用快速傅里叶变换分解原始信号得到功率谱和频谱的具体算法为：
4.根据权利要求1所述的面向构网型储能的配电网接地故障监测与恢复的方法，其特征在于：所述步骤s4中，高通滤波器采用rc高通滤波器，rc高通滤波器的转折频率f0由下式决定：
5.根据权利要求4所述的面向构网型储能的配电网接地故障监测与恢复的方法，其特征在于：所述步骤s5中，低通滤波器采用rc低通滤波器，rc低通滤波器的转折频率f0也由式(2)决定。
6.根据权利要求1所述的面向构网...
【专利技术属性】
技术研发人员：孔垂锐，陈凤仙，车玉奎，吕维植，文虎标，赵树成，陈杜海，夏巍，赵春燕，瞿冬波，彭密艳，张鑫，詹传，熊耀晖，王煜，张安斌，李盼盼，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司曲靖供电局，
类型：发明
国别省市：
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