【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及配电网故障保护，尤其涉及基于利萨如图形离散曲率的配电网故障保护方法及系统。
技术介绍
1、伴随着我国近年来分布式电源装机量的逐年增加，传统配电网渐渐从单端辐射形电网向多端的复杂有源配电网演变。逆变型分布式电源的故障特性与同步发电机相比存在显著差异，现阶段的常规单端保护已经明显无法满足有源配电网的保护需求。
2、相比较于只提取本地信息的单端三段式电流保护，双端纵联保护具有更好的选择性，其在输电网中运用广泛，常用于高压线路的主保护。通常来说，双端保护对时间同步的要求较高，配电网的设备可能无法满足双端保护的通信需求，但得益于近年来5g通信的快速发展，为构建配电网纵联保护提供了强有力的技术支撑。
3、由于分布式电源与系统侧的容量差异，线路发生短路故障时，两侧的故障电流幅值比会出现明显差异。另外，逆变型分布式电源的输出特性受到逆变器控制模式，自身出力间歇性和随机性的影响，两侧故障电流相位差也会出现变化。但随着逆变型分布式电源渗透率增加，基于幅值和相位的纵联差动保护往往难以正常动作，保护制动系数难以定义。因此，亟需一种分布式电源接入下的配电网新型保护判据，解决大规模分布式电源接入配电网后的故障识别与处置问题。
技术实现思路
1、鉴于上述现有存在的问题，提出了本专利技术。
2、因此，本专利技术提供了基于利萨如图形离散曲率的配电网故障保护方法，能够解决大规模分布式电源接入配电网后的故障识别与处置问题，实现故障快速判别和切除的同时，保证非故障区域的正
3、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案，基于利萨如图形离散曲率的配电网故障保护方法，包括：获取待检测配电网线路两侧的电流波形数据，采用小波阈值方法对待测电流波形进行数据预处理；对故障点前后一个周波的电流进行去噪、对线路两侧电流进行波形合成，得到利萨如图形；采用基于弦长的离散点曲率计算方法，计算利萨如图形的离散曲率，提取曲率特征量；根据线路两侧电流的故障特性差异，设计基于利萨如图形离散曲率的配电网故障保护阈值。
4、作为本专利技术所述的基于利萨如图形离散曲率的配电网故障保护方法的一种优选方案，其中：所述电流波形数据包括，波形数据为三相电流数据，采用电流突变量启动判据，当任一相电流突变量连续nset个采样值超过x倍额定电流时，视为突变量启动，电流突变量启动表示：
5、||i(t)-i(t-t)|-|i(t-t)-i(t-2t)||≥xin
6、其中，i(t)为当前时刻t的线路电流幅值，t为采样间隔，in为线路额定电流，当计算得到电流突变量大于保护启动整定值时，配电网故障保护启动。
7、作为本专利技术所述的基于利萨如图形离散曲率的配电网故障保护方法的一种优选方案，其中：所述预处理包括，利用小波阈值进行去噪，采用db3小波对线路波形进行分解和重构，阈值函数选用软硬阈值折中函数，表达式为：
8、
9、其中，ξγ表示阈值去噪后的小波系数，ξ为小波分解得到的小波系数，γ为设置的阈值，α为阈值的取值范围。
10、作为本专利技术所述的基于利萨如图形离散曲率的配电网故障保护方法的一种优选方案，其中：所述波形合成包括，当两个周期性信号的角频率为有理数时，合成后为一封闭曲线，即为利萨如图形，通过推导可得两个频率比为任意值的利萨如图形的轨迹方程：
11、
12、
13、
14、其中，a表示振幅，ω表示角频率，表示初相位角，合成后的利萨如图形的运动轨迹取决于参数ax，ay，ωx，ωy，
15、作为本专利技术所述的基于利萨如图形离散曲率的配电网故障保护方法的一种优选方案，其中：所述基于弦长的离散点曲率计算方法包括，利萨如图形可近似看作连续的图形轮廓曲线，利用弧长s的参数方程，计算二阶导数后得点s0处的曲率为：
16、
17、作为本专利技术所述的基于利萨如图形离散曲率的配电网故障保护方法的一种优选方案，其中：所述计算利萨如图形的离散曲率包括，对于不具有解析表达式的离散化点构成的曲线，表示为一组互不重合的有序点列qi(xi，yi)，i＝0，1，…，n，依次连接各离散点，用弦长近似等于弧长，计算点qi处一阶和二阶导数，得到曲率计算公式为：
18、
19、其中，li为从点qi-1到点qi的线段长，mi为从点qi-1到点qi+1的线段长，dqi-1qiqi+1为所围三角形的有向面积。
20、作为本专利技术所述的基于利萨如图形离散曲率的配电网故障保护方法的一种优选方案，其中：所述设计故障保护阈值包括，在非故障区域，线路两侧为单电源网络，此时线路两侧电流幅值相等，相位相差180°，在故障区域，线路两侧等效为双端电源网络，此时线路两侧电流幅值相差悬殊，且由于分布式电源的输出特性，两侧电流的相位差也会改变，得到基于利萨如图形离散曲率的配电网故障保护阈值设定：
21、
22、其中，n为采样点总数。
23、本专利技术的另一个目的是提供基于利萨如图形离散曲率的配电网故障保护系统，其能实现故障的快速检测和准确保护，提高配电网的安全稳定运行水平。
24、作为本专利技术所述的基于利萨如图形离散曲率的配电网故障保护系统的一种优选方案，其中：包括数据采集模块、数据预处理模块、利萨如图形生成模块、离散曲率计算模块、故障保护阈值设计模块、保护动作模块；
25、所述数据采集模块，获取待检测配电网线路两侧的电流波形数据，同时采用电流突变量启动判据，当电流突变量超过设定阈值时，启动故障检测流程；
26、所述数据预处理模块，采用小波阈值方法对待测电流波形进行数据预处理，对故障点前后一个周波的电流进行去噪，以消除噪声对故障检测的影响；
27、所述利萨如图形生成模块，对故障点前后一个周波的线路两侧电流进行波形合成，得到利萨如图形，用来判断故障类型和故障位置；
28、所述离散曲率计算模块，采用基于弦长的离散点曲率计算方法，计算利萨如图形的离散曲率，反映利萨如图形的形状变化，提取曲率特征量，判断故障类型和故障位置；
29、所述故障保护阈值设计模块，根据线路两侧电流的故障特性差异，设计基于利萨如图形离散曲率的配电网故障保护阈值；
30、所述保护动作模块，当判断为故障发生时，该模块触发保护动作，切断故障线路，以保护配电网的安全稳定运行。
31、一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现基于利萨如图形离散曲率的配电网故障保护方法的步骤。
32、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现基于利萨如图形离散曲率的配电网故障保护方法的步骤。
33、本专利技术的有益效果：本专利技术所述的故障保护方法基于双端信息交互的纵联保护方案，有很强的选择性；本专利技术结合利萨如图形和曲率特征点来表征本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于利萨如图形离散曲率的配电网故障保护方法，其特征在于：包括，
2.如权利要求1所述的基于利萨如图形离散曲率的配电网故障保护方法，其特征在于：所述电流波形数据包括，波形数据为三相电流数据，采用电流突变量启动判据，当任一相电流突变量连续nset个采样值超过x倍额定电流时，视为突变量启动，电流突变量启动表示：
3.如权利要求2所述的基于利萨如图形离散曲率的配电网故障保护方法，其特征在于：所述预处理包括，利用小波阈值进行去噪，采用db3小波对线路波形进行分解和重构，阈值函数选用软硬阈值折中函数，表达式为：
4.如权利要求3所述的基于利萨如图形离散曲率的配电网故障保护方法，其特征在于：所述波形合成包括，当两个周期性信号的角频率为有理数时，合成后为一封闭曲线，即为利萨如图形，通过推导可得两个频率比为任意值的利萨如图形的轨迹方程：
5.如权利要求4所述的基于利萨如图形离散曲率的配电网故障保护方法，其特征在于：所述基于弦长的离散点曲率计算方法包括，利萨如图形可近似看作连续的图形轮廓曲线，利用弧长s的参数方程，计算二阶导数后得点s0处的曲率为：
6.如权利要求5所述的基于利萨如图形离散曲率的配电网故障保护方法，其特征在于：所述计算利萨如图形的离散曲率包括，对于不具有解析表达式的离散化点构成的曲线，表示为一组互不重合的有序点列Qi(xi，yi)，i＝0，1，…，n，依次连接各离散点，用弦长近似等于弧长，计算点Qi处一阶和二阶导数，得到曲率计算公式为：
7.如权利要求6所述的基于利萨如图形离散曲率的配电网故障保护方法，其特征在于：所述设计故障保护阈值包括，在非故障区域，线路两侧为单电源网络，此时线路两侧电流幅值相等，相位相差180°，在故障区域，线路两侧等效为双端电源网络，此时线路两侧电流幅值相差悬殊，且由于分布式电源的输出特性，两侧电流的相位差也会改变，得到基于利萨如图形离散曲率的配电网故障保护阈值设定：
8.一种采用如权利要求1～7任一所述的基于利萨如图形离散曲率的配电网故障保护方法的系统，其特征在于：包括数据采集模块、数据预处理模块、利萨如图形生成模块、离散曲率计算模块、故障保护阈值设计模块、保护动作模块；
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.基于利萨如图形离散曲率的配电网故障保护方法，其特征在于：包括，
2.如权利要求1所述的基于利萨如图形离散曲率的配电网故障保护方法，其特征在于：所述电流波形数据包括，波形数据为三相电流数据，采用电流突变量启动判据，当任一相电流突变量连续nset个采样值超过x倍额定电流时，视为突变量启动，电流突变量启动表示：
3.如权利要求2所述的基于利萨如图形离散曲率的配电网故障保护方法，其特征在于：所述预处理包括，利用小波阈值进行去噪，采用db3小波对线路波形进行分解和重构，阈值函数选用软硬阈值折中函数，表达式为：
4.如权利要求3所述的基于利萨如图形离散曲率的配电网故障保护方法，其特征在于：所述波形合成包括，当两个周期性信号的角频率为有理数时，合成后为一封闭曲线，即为利萨如图形，通过推导可得两个频率比为任意值的利萨如图形的轨迹方程：
5.如权利要求4所述的基于利萨如图形离散曲率的配电网故障保护方法，其特征在于：所述基于弦长的离散点曲率计算方法包括，利萨如图形可近似看作连续的图形轮廓曲线，利用弧长s的参数方程，计算二阶导数后得点s0处的曲率为：
6.如权利要求5所述的基于利萨如图形离散曲率的配电网故障保护方法，其特征在于：所述计算利萨如图形的离散曲率包...
【专利技术属性】
技术研发人员：金庆忍，周柯，卓浩泽，罗安，陈燕东，荣飞，莫枝阅，吴丽芳，俞小勇，帅智康，彭也伦，伍文华，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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