【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高比例新能源与储能接入的交流配电网继电保护领域，具体涉及一种基于暂态电压电流极性比较的方向保护方法。
技术介绍
1、随着新能源电源与储能接入配电网的规模逐渐增加，传统配电网的结构有简单的辐射状变为潮流流向多变的多端网络，因此，传统的三段式电流保护不再适用。
2、在新型电力系统建设背景下，配电网逐渐深入推进分布式光伏等新能源发电的快速发展，导致配电网电源特征将从以同步机电源为主体向以分布式光伏等新能源为主体逐步转变。此外，高比例分布式新能源、储能等电力电子设备分散式接入使得配电网呈现点多面广的新特征。分布式新能源与储能等电力电子设备的故障响应特性迥异于同步电源，传统保护原理无法完全适用于高比例新能源与储能接入的新型配电网。
3、随着新能源接入占比和容量的不断提升，电力电子设备供给故障电流显著提升，配电各级线路电流保护极易出现灵敏度降低甚至误动的风险。差动保护能够可靠动作，但是实施难度大、投资成本高，在配电层面难以大范围实施。引入方向判据能够有效解决现有配电线路过流保护在高比例分布式光伏接入的配电网中的失配问题。但是，高比例新能源与储能等电力电子设备接入后，配电网故障特性发生本质转变，不再是传统意义的线性系统，电力电子设备的控制非线性响应导致传统基于工频稳态量的功率方向保护判据无法适用于高比例新能源与储能接入的配电网。文献[1]提出了利用故障前后正序阻抗变化量来确定故障方向的保护方案。但是在高比例分布式光伏接入配电网时，会大幅丧失灵敏度。文献[2]以方向继电器能够适应所有可能分布式电源容量为约束
4、对于高比例新能源与储能接入的新型交流配电网，新能源电源与储能大容量接入后会影响配电网电流保护的动作性能，可以通过引入方向元件增大新能源电源与储能的准入容量。然而，新能源电源等电力电子设备呈现高度非线性特征，导致传统功率方向保护无法可靠适用。
5、参考文献：
6、[1]李育强,王志文,王维庆,等.《具备lvrt能力的光伏接入配网对重合闸的影响及对策》[j].电力系统保护与控制,2016,44(15):61-67；
7、[2]刘培,杨军,陶丁涛.《一种输电线路瞬时故障最佳重合闸时刻实用计算方法》[j].电网技术,2013,37(03):635-640；
8、[3]李兆伟,贺静波,方勇杰,等.《计及暂态稳定约束的电厂送出系统重合闸时间整定方法研究》[j].电力系统保护与控制,2014,42(02):116-120；
9、[4]晁晨栩,郑晓冬,高飘,等.《含高比例光伏配电网的高频阻抗差动保护》[j].中国电机工程学报,2021,41:6968-6979。
技术实现思路
1、针对于高比例新能源与储能接入的交流配电网的功率方向保护等传统方向保护方法适用性受新能源与储能容量等因素影响较大的技术现状，本专利技术提出了一种配电线路快速方向保护方法，实现了基于单端暂态电压电流极性比较的快速故障方向辨识方法且不受电源特性影响的新型方向保护方法。
2、本专利技术利用以下技术方案实现：
3、一种配电线路快速方向保护方法，该方法包括：
4、对保护处的三相故障电压u＝[ua ub uc]与三相故障电流i＝[ia ib ic]进行连续采样，获取多个采样点故障电压和故障电流；
5、对测量保护处的三相电压和三相电流进行保护启动判断；
6、在保护启动后分别剔除电压、电流数据的末、首采样点，得到第一数据窗对应的s1数组和第二数据窗对应的数组s2；
7、分别对数组s1和s2进行mallat小波变换，得到对应的细节系数d1_1、d1_2，将数组d1_1、d1_2交叉合并得到细节系数d1，将三相故障电压对应的最终细节系数命名为d1_u＝[d1_uad1_ub d1_uc]，三相故障电压对应的最终细节系数命名为d1_i＝[d1_ia d1_ib d1_ic]；
8、获得tu0＝[tua0 tub0 tuc0]为电压细节系数突变时刻和ti0＝[tia0 tib0 tic0]为电流细节系数突变时刻；
9、从电压细节系数突变时刻以及电流细节系数突变时刻开始，提取电流细节系数首极值最大相x的电压细节系数首极值d1_ie_ux与电流细节系数首极值d1_ie_ix，利用方向判据进行故障方向判断，所述的方向判据表达式如下：
10、
11、其中，sgn(d1_ie_ux)、sgn(d1_ie_ix)分别为电流细节系数首极值最大相的电压细节系数首极值与电流细节系数首极值对应的符号函数值。
12、一种配电线路快速方向保护系统，包括：
13、采样模块100，用于对保护处的三相故障电压u＝[ua ub uc]与三相故障电流i＝[ia ib ic]进行连续采样，获取多个采样点故障电压和故障电流；
14、保护启动判断模块200，用于测量保护处的三相电压和三相电流进行保护启动判断；
15、采样点剔除模块300，用于在保护启动后分别剔除电压、电流数据的末、首采样点，得到第一数据窗对应的s1数组和第二数据窗对应的数组s2；
16、细节系数突变时刻获取模块(400)，获得tu0＝[tua0 tub0 tuc0]为电压细节系数突变时刻和ti0＝[tia0 tib0 tic0]为电流细节系数突变时刻；
17、故障方向判断模块，用于从电压细节系数突变时刻以及电流细节系数突变时刻开始，提取电流细节系数首极值最大相x的电压细节系数首极值d1ieux与电流细节系数首极值d1_ie_ix，利用方向判据进行故障方向判断，所述的方向判据表达式如下：
18、
19、其中，sgn(d1_ie_ux)、sgn(d1_ie_ix)分别为电流细节系数首极值最大相的电压细节系数首极值与电流细节系数首极值对应的符号函数值。
20、本专利技术的有益效果及优点在于：
21、适用于高比例新能源与储能接入的交流配电网，能够满足不同容量新能源与储能接入下，故障方向的快速、可靠辨识。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种配电线路快速方向保护方法，其特征在于，该方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种配电线路快速方向保护方法，其特征在于，所述对测量保护处的电压和电流进行保护启动判断的步骤进一步包括：若满足|du/dt|>Δ1或者|di/dt|>Δ2，则保护启动，Δ1表示基于电压变化率模值保护启动门槛值，Δ2表示基于电流变化率模值保护启动门槛值，t表示时间。
3.根据权利要求1所述的一种配电线路快速方向保护方法，其特征在于，所述分别剔除电压、电流数据的末、首采样点的步骤进一步包括：针对各相故障电压和故障电流，剔除最后一个采样点，得到第一数据窗对应的数组S1，剔除第一个采样点，得到第二数据窗对应的数组S2。
4.根据权利要求1所述的一种配电线路快速方向保护方法，其特征在于，所述获得ti0＝[tia0 tib0 tic0]为电流细节系数突变时刻的步骤进一步包括：分别将d1_u与du_set、d1_i与di_set进行比较，把d1_u>du_set的时刻记为tu0，d1_i>di_set的时刻记为ti0；其中，du_set＝[dua_se
5.根据权利要求1所述的一种配电线路快速方向保护方法，其特征在于，其中所述从电压细节系数突变时刻以及电流细节系数突变时刻开始，提取电流细节系数首极值最大相的电压细节系数首极值与电流细节系数首极值进一步包括以下处理：
6.一种配电线路快速方向保护系统，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的一种配电线路快速方向保护系统，其特征在于，所述对测量保护处的电压和电流进行保护启动判断进一步包括：若满足|du/dt|>Δ1或者|di/dt|>Δ2，则保护启动，Δ1表示基于电压变化率模值保护启动门槛值，Δ2表示基于电流变化率模值保护启动门槛值，t表示时间。
8.根据权利要求6所述的一种配电线路快速方向保护系统，其特征在于，所述分别剔除电压、电流数据的末、首采样点进一步包括：针对各相故障电压和故障电流，剔除最后一个采样点，得到第一数据窗对应的数组S1，剔除第一个采样点，得到第二数据窗对应的数组S2。
9.根据权利要求6所述的一种配电线路快速方向保护系统，其特征在于，所述获得ti0＝[tia0 tib0 tic0]为电流细节系数突变时刻进一步包括：分别将d1_u与du_set、d1_i与di_set进行比较，把d1_u>du_set的时刻记为tu0，d1_i>di_set的时刻记为ti0；其中，du_set＝[dua_setdub_setduc_set]为电压细节系数门槛值，di_set＝[dia_setdib_set dic_set]为电流细节系数门槛值，tu0＝[tua0 tub0tuc0]为电压细节系数突变时刻。
10.根据权利要求6所述的一种配电线路快速方向保护系统，其特征在于，其中所述从电压细节系数突变时刻以及电流细节系数突变时刻开始，提取电流细节系数首极值最大相的电压细节系数首极值与电流细节系数首极值进一步包括以下处理：
...【技术特征摘要】
1.一种配电线路快速方向保护方法，其特征在于，该方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种配电线路快速方向保护方法，其特征在于，所述对测量保护处的电压和电流进行保护启动判断的步骤进一步包括：若满足|du/dt|>δ1或者|di/dt|>δ2，则保护启动，δ1表示基于电压变化率模值保护启动门槛值，δ2表示基于电流变化率模值保护启动门槛值，t表示时间。
3.根据权利要求1所述的一种配电线路快速方向保护方法，其特征在于，所述分别剔除电压、电流数据的末、首采样点的步骤进一步包括：针对各相故障电压和故障电流，剔除最后一个采样点，得到第一数据窗对应的数组s1，剔除第一个采样点，得到第二数据窗对应的数组s2。
4.根据权利要求1所述的一种配电线路快速方向保护方法，其特征在于，所述获得ti0＝[tia0 tib0 tic0]为电流细节系数突变时刻的步骤进一步包括：分别将d1_u与du_set、d1_i与di_set进行比较，把d1_u>du_set的时刻记为tu0，d1_i>di_set的时刻记为ti0；其中，du_set＝[dua_setdub_set duc_set]为电压细节系数门槛值，di_set＝[dia_set dib_set dic_set]为电流细节系数门槛值，tu0＝[tua0 tub0 tuc0]为电压细节系数突变时刻。
5.根据权利要求1所述的一种配电线路快速方向保护方法，其特征在于，其中所述从电压细节系数突变时刻以及电流细节系数突变时刻开始，提取电流细节系数首极值最大相的电压细节系数首极值与电流细节系数首极值进一步包括以下...
【专利技术属性】
技术研发人员：李晔，贾娜，王海洋，刘磊，张胜博，陈炳如，赵汉卿，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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