[发明专利]一种并网模式下交流微电网短路故障的检测与定位系统及其工作方法

说明书

本发明涉及一种并网模式下交流微电网短路故障的检测与定位系统及其工作方法，提供一辐射型交流微电网，包括测量模块、通信模块和微电网保护系统模块；测量模块包括多个信号采集装置和多个信号处理装置；测量模块与通信模块连接，通信模块与微电网保护系统模块连接，用以将测量模块采集和处理的电流信号通过通信模块传输到微电网保护系统模块；本发明通过选择合适的电流的小波能量谱值作为故障判定阈值，用于判断微电网是否发生短路故障，达到对微电网短路故障的早期检测。利用检测点处测得的故障电流的小波能量谱波形的第一个峰值的大小，实现对微电网短路故障区域的定位。

技术领域

本发明涉及微电网故障检测领域，特别是一种并网模式下交流微电网短路故障的检测与定位系统及其工作方法。

背景技术

目前，随着化石能源的日益枯竭和环境的恶化，发展可再生能源和保护环境是保证全人类实现可持续发展的关键途径。光伏等可再生能源是以分布式电源的形式为人类提供电能。为了让分布式电源所发电能满足人类对电能质量的要求和并网要求，微电网技术应运而生。虽然微电网技术可以为资源节约型环境友好型的电力系统发展提供重要支持，但是目前依然有很多尚未解决的关键性技术限制微电网的发展。微电网短路故障检测与保护技术就是限制微电网发展的关键技术之一。微电网是一个多源的供电网络，因此其内部的功率流动与传统电网并不完全一致。而且由于分布式电源所发电能一般并不能直接为负载供电，而是通过电力电子变流器变换之后才能供负载使用和并入大电网。因此微电网的短路故障特性与传统电网并不完全一致，需要研究适用于微电网的短路故障检测与识别的方法。

目前国内外学者提出的微电网短路故障检测方法大多是直接利用短路电流等短路故障特征量。如通过利用故障电流的序分量的相角或幅值差异，作为短路故障的特征量对短路故障进行检测。直接利用短路电流等故障特征量虽然比较简单，但是由于需要等故障发展起来之后才能对短路故障进行检测和定位，因此难以做到对短路故障的早期检测和快速定位。行波通常可以被用于交流微电网中的故障检测，而且故障检测的速度也比较快。但是其存在反射波的检测、对时间精度和数据的同步性要求高等问题，同时行波也难以应用在线路较短的低压微电网中。利用通信技术和复杂的智能算法对全域内的节点信息进行分析处理，达到对短路故障的检测和定位也是一个研究趋势。如有学者利用通信技术实时获取分布式电源的输出电流、位置、控制策略等信息，并利用智能算法实现对故障的检测和故障定位。这些类似于集成的保护方案，虽然准确度较高，但是信息处理量大，因此故障检测和定位所需时间也较长。综上所述，目前国内外对交流微电网短路故障的检测与定位的方法主要是通过利用短路故障发生后电气量的稳态值或者利用复杂算法对采集到的整个微电网区域内所有节点的电气信息分析处理，确定微电网内发生短路故障和定位出短路故障。因此，很难做到对短路故障的早期检测和快速定位。小波分析应用到传统电网短路故障的早期检测的研究已经开展多年，但是将小波能量谱算法应用到微电网短路故障的早期检测和定位的研究却未见有文献报道。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种并网模式下交流微电网短路故障的检测与定位系统及其工作方法，实现对并网模式下微电网短路故障的早期检测。并且利用故障电流的小波能量谱波形的第一个峰值与短路点到检测点距离的关系，实现对微电网短路故障区域的快速定位。