本发明专利技术属于微电网线路故障诊断技术领域，涉及一种面向微电网的多频点信息故障诊断方法及系统。故障诊断方法步骤为：采集微电网分支线路的电压和电流数据，执行故障启动判据，若判据成立，则进行故障起点定位；基于所述电压和电流数据，利用快速S变换分别提取各频率点的信息；计算电流高频频点能量占比，确定故障区段；基于R‑L模型法计算出多个频点下的故障距离计算结果，选取合适的特征频点；基于故障区段，选取特征频点的权重；根据实时权重，进行多频点故障计算距离融合得出故障测距结果；本发明专利技术能实现仅利用单端电气量进行微电网线路故障诊断和定位，拥有较高的测距精度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微电网线路故障诊断，并且更具体地，涉及一种面向微电网的多频点信息故障诊断方法及系统。
技术介绍
1、随着“双碳”目标的提出，分布式电源得到了快速发展，可再生能源高比例接入，配电网由功率单向流动的无源网络向功率多向流动的有源网络演变。这些变化正深刻地改变着配电网的形态特征与运行方式，使得传统配电网在运行、保护、控制、故障恢复等方面面临重大挑战。微电网的故障检测与定位是微电网故障隔离与故障修复的前提，是保障微电网安全可靠供电的关键。
2、故障检测方法可分为时域故障检测方法和频率故障检测方法。时域故障检测方法：主要通过采集并分析端口电压信号、直流线路电流信号判断线路是否发生短路故障。有许多学者提出了对比线路两端采样信号特征来进行故障检测的方法实现简单、可靠性高，但是此类方法需要线路两端通信，增加了检测到故障的耗时。此外，利用线路末端的电气元件构成边界条件，基于边界两侧的故障暂态特性差异进行故障检测也是微电网中可行的时域故障检测方法之一。
3、频域故障检测方法主要借助短时傅里叶变换和小波变换等方法将时域信号转变为频域信号后再进行数据分析，频域故障检测的方法计算量较大，故障检测时间间隔要高于时域故障检测方法，虽然近年来提出的频域故障检测方法不需要选取阈值，但是频域故障检测方法的计算复杂度要远高于时域计算方法，这限制了频域故障检测方法检测频率的提高。综上，虽然频域测量算法拥有较好的故障诊断准确性和可靠性，但其诊断流程仍需简化、计算流程仍需优化。
技术实现思路
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p>1、为了解决上述现有技术的不足，本专利技术提供一种面向微电网的多频点信息故障诊断方法及系统，不同于传统距离定位方法，仅基于本地测量的电气量，应用快速s变换提取多频点信号，再结合r-l模型算法计算多频点的故障距离构造保护判据，再根据所标定的故障区段设置差异化权重融合多个故障计算距离；从而能够保证在线路任意位置的测距误差小于5％。2、本专利技术所采用的技术方案是：
3、一种面向微电网的多频点信息故障诊断方法，包括以下步骤：
4、步骤1、采集微电网分支线路单端的电压和电流数据，判定故障启动判据，如启动判据启动，则进行步骤2；
5、步骤2、基于步骤1采集的电压和电流数据，利用快速s变换分别提取各频率点的信息；
6、步骤3、基于步骤2提取的多频点的信息，经过能量化计算后，根据电流高频频点能量占比，标定故障区段；
7、步骤4、基于步骤3所述多频点的电压和电流数据，结合r-l模型法计算出多个频点下的故障距离计算结果；
8、步骤5、基于步骤3所述标定的故障区段，选取差异化的权重进行故障计算距离融合，最后形成测定距离。
9、进一步的，步骤1所述的判定故障启动判据，具体包括：
10、基于电压变化率和电流极性来判断正向故障，同时标定故障时刻；
11、所述电压变化率采用差分的方法来表示，即du/dt＝△u/△t；
12、其中du为电压变化率，△u＝u(t)-u(t-1)，其中t表示时刻；
13、所述电压变化率du在连续3个采样点大于门槛值时判断有故障发生，同时还要基于检测到的电流极性判断故障方向，排除背侧故障；判断如发生正向故障后，取第1个点为故障发生时刻；对于发生近端故障的特殊情况，保护处感受的电压很快跌落到零，不存在连续3个采样点电压变化率大于门槛值，则需要增加一个补充判据，即当电压变化率du大于100倍的额定电压un时，也判断发生故障。
14、综上所述，故障启动判据如下：
15、
16、其中，i为所测量的电流值，iset1为正向故障启动门槛，iset1取0.1in，in为额定电流；i>iset1即所测量的电流值超过正向故障启动门槛，此时排除背侧故障；uset1取10un，uset2取100un，du(t)为t时刻的电压变化率；
17、当上式成立时，启动判据都启动。
18、进一步的，步骤2中所述的s变换通过宽度可调的高斯窗函数，能对非平稳信号进行多尺度时频分析，时域信号x(t)的s变换为：
19、
20、由上式可知，s变换和傅里叶变换具有相同的形式，只是增加了一个高斯窗函数用于时间定位，且其窗宽度随频率的增大而减小，高斯窗函数的定义为：
21、
22、其中，τ为s域中的时间，用于控制高斯窗在时间轴上的位置；f为s域中的频率，用于控制高斯窗的宽度。
23、设定x(kt)为采样时间间隔为t的离散信号，信号采样点数为n，n为每个周期内的采样数，令频率f＝n/nt，时间τ＝kt，则时序数列x(kt)的离散s变换为：
24、
25、其中，k为采样点序号，k,n＝0,1…n-1，
26、当n＝0时，其s变换为：
27、
28、其中，m为离散信号的序列号，m为离散信号的总数。
29、进一步的，步骤3具体包括：
30、步骤3.1、将多频点数据中的电流数据进行能量化，能量化方法如下，
31、ei＝si2
32、其中，i为频点编号，ei为第i个频点的能量值，si为信号频点对应的s变换结果；步骤3.2、计算高频频点能量占比，其计算方法如下：
33、
34、其中，i为频点编号，ei为第i个频点的能量值，为频点能量占比，为所有频点的能量值之和，q代表频点的总个数。
35、步骤3.3、根据高频频点能量占比，标定故障区段；
36、故障信号沿电力线路传递时，高频信号相比于低频信号衰减地更快，因此可以根据高频频点能量的占比来区分故障区段；
37、所述故障区段的标定方法为：
38、
39、其中，w为划分的故障区段编号，编号越小代表距离越近，△w为区段的整定值。
40、进一步的，步骤4中所述r-l模型法用于计算线路阻抗，对于具有分布参数的电力线路，在短路时保护装置所感受到的阻抗为：
41、z(f)＝zc1th(γd)
42、其中，zc1为电力线的正序波阻抗，γ为每千米的正序传输参数，r1为线路的正序单位电阻，l1为线路的正序单位电感，g1为线路的正序单位对地电导，c1分别为线路的正序单位对地电容，d为短路点到保护安装处的距离，单位km。
43、当th(γd)≈γd，所述的在短路时保护装置所感受到的阻抗z(f)简化为：
44、z(f)≈(r1+jωl1)d＝r1+jωl1
45、其中，z(f)为电力线的阻抗，r1为等效电阻，l1为等效电感。
46、只要以上简化条件成立，则在相当宽的一个频率范围内(保证γd足够小)，电力线路可以近似等效为电阻和电感的组合。
47、所述r-l模型法算法把从故障点到保护安装处的线路段用电阻和电感串联电路来表示，即将电力线路本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种面向微电网的多频点信息故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的面向微电网的多频点信息故障诊断方法，其特征在于，步骤1所述的判定故障启动判据，具体包括：
3.根据权利要求2所述的面向微电网的多频点信息故障诊断方法，其特征在于，所述基于检测到的电流极性判断故障方向，排除背侧故障的具体方法如下：
4.根据权利要求1所述的面向微电网的多频点信息故障诊断方法，其特征在于，步骤2中所述的S变换通过宽度可调的高斯窗函数，能对非平稳信号进行多尺度时频分析，时域信号x(t)的S变换为：
5.根据权利要求1所述的面向微电网的多频点信息故障诊断方法，其特征在于，步骤3具体包括：
6.根据权利要求1所述的面向微电网的多频点信息故障诊断方法，其特征在于，所述R-L模型法把从故障点到保护安装处的线路段用电阻和电感串联电路来表示，即将电力线路等效为R-L模型；故障时，如下成立：
7.根据权利要求1所述的面向微电网的多频点信息故障诊断方法，其特征在于，步骤5的具体步骤包括：
8.一种采用权利要求1所述的面向微电网的多频点信息故障诊断方法的故障诊断系统，包括微电网分支线路数据采集模块、故障启动判据的判定模块、快速S变换模块、能量占比计算模块、故障区段确定模块、故障区段权重选取模块和故障计算距离融合模块。
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【技术特征摘要】
1.一种面向微电网的多频点信息故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的面向微电网的多频点信息故障诊断方法，其特征在于，步骤1所述的判定故障启动判据，具体包括：
3.根据权利要求2所述的面向微电网的多频点信息故障诊断方法，其特征在于，所述基于检测到的电流极性判断故障方向，排除背侧故障的具体方法如下：
4.根据权利要求1所述的面向微电网的多频点信息故障诊断方法，其特征在于，步骤2中所述的s变换通过宽度可调的高斯窗函数，能对非平稳信号进行多尺度时频分析，时域信号x(t)的s变换为：
5.根据权利要求1所述的面向微电网的多频点信息...
【专利技术属性】
技术研发人员：庞吉年，袁宇波，王秀茹，李娟，曹海欧，薛飞，杨正和，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司宿迁供电分公司，
类型：发明
国别省市：
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