[发明专利]一种微电网单端快速故障定位方法及相关装置

说明书

本申请公开了一种微电网单端快速故障定位方法及相关装置，通过微电网逆变器的输出电压或三相进网电流判断是否发生故障；当微电网发生故障时将逆变器的下垂控制模式切换为电流控制模式，实现故障穿越；接着构建发生故障的被保护线路的故障回路微分方程；然后在微电网调制波上分别叠加不同次数的谐波并向微电网注入若干个不同频率的高频谐波，使得微电网通过高频谐波对发生故障的被保护线路的谐波电压进行滤波，得到高频信号；最后通过采用电网中高频信号进行故障距离计算；在不需要通信的情况下便可以完成对微网系统故障的快速、准确且可靠的判别和定位，从而解决了现有微电网故障定位技术定位准确率低、时间长且不可靠的技术问题。

技术领域

本申请涉及电力技术领域，尤其涉及一种微电网单端快速故障定位方法及相关装置。

背景技术

微电网作为一种将分布式微源、负荷、储能装置以及电力电子换流器有机整合在一起的小型发配电系统，可以运行于并网或孤岛两种模式，其安全稳定运行能力是实现微电网大规模应用的首要保障。然而，相比于大电网惯性大、阻尼强的特点，微电网作为一个电力电子化系统，呈现惯性小、阻尼弱的运行特性，当系统发生故障时，需快速切除故障，否则容易发生失稳导致系统崩溃，因此微电网对继电保护装置的快速性要求很高。

目前，对微电网进行保护的方案主要有双端量保护和单端量保护，其中，双端量保护方案，需要在微电网被保护线路两侧交换故障信息，基于通信可实现全线速动，存在一定的通信延时，且当通信系统发生故障时，无法对微电网故障进行判别和定位；而单端量保护方案，主要是利用故障电流幅值信息与延时动作时间配合协调系统中的各线路保护装置，对于高过渡电阻故障或线路末端故障，保护动作需要的时间较大，导致对故障定位时间过长；而且微网系统线路短，使得故障定位准确率低。

因此，提供一种快速、精确且可靠的微电网单端故障定位方法及装置是亟待解决的。

发明内容

本申请实施例提供了一种微电网单端快速故障定位方法及相关装置，用于解决现有微电网故障定位技术定位准确率低、时间长且不可靠的技术问题。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种微电网单端快速故障定位方法，所述方法包括：

S1、当微电网的逆变器的输出电压小于预置电压，或所述逆变器的三相进网电流大于预置电流时，将所述逆变器的下垂控制模式切换为电流控制模式；

S2、当所述微电网的A相和B相之间发生相间故障，构建所述微电网的m侧A相和B相的故障回路微分方程式，并获取所述故障回路微分方程式的未知参数的个数N，N为正整数；

S3、对所述微电网的逆变型微源的内环电流闭环控制输出值进行反park变换，得到三相调制波，分别对所述三相调制波进行X次谐波和Y次谐波的叠加，X和Y均为正整数；

S4、根据所述未知参数的个数N，对所述微电网分别注入N个不同频率的高频谐波，分别得到N个电压谐波和电流谐波；

S5、将发生相间故障的被保护线路m侧的N个电压谐波和电流谐波，代入到所述故障回路微分方程式中，计算得到故障位置与所述m侧的距离。

可选地，步骤S2，具体包括：

当所述微电网的A相和B相之间发生相间故障，将所述微电网转换为R-L等值模型，根据m侧A相和B相之间的线电压、m侧A相电流和B相电流构建所述微电网的m侧A相和B相的故障回路微分方程式，并获取所述故障回路微分方程式的未知参数的个数N，N为正整数。

可选地，步骤S5，具体包括：

将发生相间故障的被保护线路m侧的N个电压谐波和电流谐波，代入到所述故障回路微分方程式中，并将所述故障回路微分方程式的微分项替换为差分运算后，通过最小二乘法求解得到故障位置与所述m侧的距离。

可选地，所述三相调制波为：