[发明专利]微电网线路区段快速自适应故障检测与识别方法

说明书

一种微电网线路区段快速自适应故障检测与识别方法，所述方法为：采集线路区段两端节点处的节点三相电流，计算线路区段三相电流高频分量的瞬时相位差值、相位阈值、线路区段两端节点处的节点零序电流有效值以及零序电流阈值，基于线路区段三相电流高频分量的瞬时相位差值和相位阈值的比较判定故障，在此基础上，基于线路区段两端节点处的节点零序电流有效值和零序电流阈值的比较进一步得出具体的故障类型。本发明方法能够检测出微电网线路区段内发生的各种故障，可通用于并网运行及孤岛运行状态下的微电网；本发明方法的故障判定阈值可实时进行更新，具备良好的自适应性；本发明方法的检测速度快，能够在数十个毫秒内完成故障检测并正确识别故障类型。

技术领域

本发明涉及微电网保护领域，具体涉及一种微电网线路区段快速自适应故障检测与识别方法。

背景技术

微电网故障检测技术是微电网保护和故障隔离的基础，能够在故障发生后迅速及时的检测出故障，有利于微电网内故障的快速处理，并能够有效降低故障对微电网安全稳定运行的不利影响，快速的故障检测对微电网有着重要意义及实际价值。微电网内往往含有多种类型的分布式电源，同时，微电网还具有灵活的系统运行模式，这给微电网内的快速故障检测带来了许多问题，例如系统内的双向潮流、分布式电源输出功率的波动以及系统运行状态的变化等，这些问题使得现有微电网故障检测方法无法满足微电网内的故障快速检测需求。因此，需要一种新型的快速、可靠的故障检测方法，以实现微电网内的快速故障检测判定。

中国发明专利CN201410261117.5公开了一种用于微电网离网运行情况的故障检测方法，根据电路中电流和电压的比值作为故障判断的依据，这种检测方法的准确性和速度受微电网结构和电路中干扰的影响，不具有自适应性，仅适用于部分离网运行的微电网，其适用范围窄，实际应用中难以作为微电网故障判断的有效方法。

中国发明专利CN201911049430.1公开了一种微电网孤岛及故障检测方法，该方法对微电网耦合点处采集的电路信息进行离散小波变换，获得时频域数据特征，利用时频域数据对机器学习训练，得到初步故障检测分析结果，通过对分析结果的进一步整合来确定最终的故障检测结果。这种方法的检测准确度依赖于模型参数的学习与训练，通常需要基于大量的样本数据进行学习训练，系统的网络结构及运行状态的改变对该方法的影响较大，往往需要进行重新学习训练，导致方法的适应性较差。

Escudero R等人在《Electric Power Systems Research》2017年第152期所著《Microgrid fault detection based on wavelet transformation and Park's vectorapproach》中将三相电流转换成dp0分量，选出部分dp0分量进行小波变换处理，通过对所得数据进行分析进而检测出故障。小波变换作为一种高灵敏度的时频分析方法，在检测高阻故障方面具有一定优势，但其容易受到微电网内部分扰动以及分布式电源出力变化的影响，进而可能导致方法发生误判。此外，小波变换的算法复杂，对硬件设备要求很高，实际应用中实现难度较大。

针对微电网故障检测，目前国内外已有的方法研究大多属于基于独立节点信息的故障检测方法，利用多个独立节点处电流或电压的采集信息，对采集信息进行时域分析或频域分析进而提取得到特定的信息，或根据采集信息计算求取特定的参量，例如正序阻抗、零序阻抗等，根据特定的信息或参量的变化进行故障检测判定。基于独立节点信息的故障检测方法容易受非故障干扰，例如负荷突增、分布式电源投切等干扰的影响，不具备良好的自适应性，微电网拓扑结构或运行状态的变化将可能造成故障检测方法的误判甚至失效。与此同时，微电网内发生故障时故障点距离分布式电源较近，如不对故障进行迅速清除，将可能进一步导致分布式电源脱网等严重后果。

综上所述，微电网内需要配置快速可靠的故障检测方法，考虑到微电网实际运行中可能存在的网络结构变化、运行状态波动、运行模式切换等情形，微电网故障检测方法还应具备良好的自适应性，以保证微电网在其实际运行中故障检测的可靠性。因此，微电网亟需一种快速且自适应性强的故障检测方法。

发明内容