[發明專利]微電網線路區段快速自適應故障檢測與識別方法

有效

• 申請號: 202010434919.7
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111650470B
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 李一錦;林建華;魏旭騰;牛耕
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種微電網線路區段快速自適應故障檢測與識別方法，所述方法為：采集線路區段兩端節點處的節點三相電流，計算線路區段三相電流高頻分量的瞬時相位差值、相位閾值、線路區段兩端節點處的節點零序電流有效值以及零序電流閾值，基于線路區段三相電流高頻分量的瞬時相位差值和相位閾值的比較判定故障，在此基礎上，基于線路區段兩端節點處的節點零序電流有效值和零序電流閾值的比較進一步得出具體的故障類型。本發明方法能夠檢測出微電網線路區段內發生的各種故障，可通用于并網運行及孤島運行狀態下的微電網；本發明方法的故障判定閾值可實時進行更新，具備良好的自適應性；本發明方法的檢測速度快，能夠在數十個毫秒內完成故障檢測并正確識別故障類型。

技術領域

本發明涉及微電網保護領域，具體涉及一種微電網線路區段快速自適應故障檢測與識別方法。

背景技術

微電網故障檢測技術是微電網保護和故障隔離的基礎，能夠在故障發生后迅速及時的檢測出故障，有利于微電網內故障的快速處理，并能夠有效降低故障對微電網安全穩定運行的不利影響，快速的故障檢測對微電網有著重要意義及實際價值。微電網內往往含有多種類型的分布式電源，同時，微電網還具有靈活的系統運行模式，這給微電網內的快速故障檢測帶來了許多問題，例如系統內的雙向潮流、分布式電源輸出功率的波動以及系統運行狀態的變化等，這些問題使得現有微電網故障檢測方法無法滿足微電網內的故障快速檢測需求。因此，需要一種新型的快速、可靠的故障檢測方法，以實現微電網內的快速故障檢測判定。

中國發明專利CN201410261117.5公開了一種用于微電網離網運行情況的故障檢測方法，根據電路中電流和電壓的比值作為故障判斷的依據，這種檢測方法的準確性和速度受微電網結構和電路中干擾的影響，不具有自適應性，僅適用于部分離網運行的微電網，其適用范圍窄，實際應用中難以作為微電網故障判斷的有效方法。

中國發明專利CN201911049430.1公開了一種微電網孤島及故障檢測方法，該方法對微電網耦合點處采集的電路信息進行離散小波變換，獲得時頻域數據特征，利用時頻域數據對機器學習訓練，得到初步故障檢測分析結果，通過對分析結果的進一步整合來確定最終的故障檢測結果。這種方法的檢測準確度依賴于模型參數的學習與訓練，通常需要基于大量的樣本數據進行學習訓練，系統的網絡結構及運行狀態的改變對該方法的影響較大，往往需要進行重新學習訓練，導致方法的適應性較差。

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》中將三相電流轉換成dp0分量，選出部分dp0分量進行小波變換處理，通過對所得數據進行分析進而檢測出故障。小波變換作為一種高靈敏度的時頻分析方法，在檢測高阻故障方面具有一定優勢，但其容易受到微電網內部分擾動以及分布式電源出力變化的影響，進而可能導致方法發生誤判。此外，小波變換的算法復雜，對硬件設備要求很高，實際應用中實現難度較大。

針對微電網故障檢測，目前國內外已有的方法研究大多屬于基于獨立節點信息的故障檢測方法，利用多個獨立節點處電流或電壓的采集信息，對采集信息進行時域分析或頻域分析進而提取得到特定的信息，或根據采集信息計算求取特定的參量，例如正序阻抗、零序阻抗等，根據特定的信息或參量的變化進行故障檢測判定。基于獨立節點信息的故障檢測方法容易受非故障干擾，例如負荷突增、分布式電源投切等干擾的影響，不具備良好的自適應性，微電網拓撲結構或運行狀態的變化將可能造成故障檢測方法的誤判甚至失效。與此同時，微電網內發生故障時故障點距離分布式電源較近，如不對故障進行迅速清除，將可能進一步導致分布式電源脫網等嚴重后果。

綜上所述，微電網內需要配置快速可靠的故障檢測方法，考慮到微電網實際運行中可能存在的網絡結構變化、運行狀態波動、運行模式切換等情形，微電網故障檢測方法還應具備良好的自適應性，以保證微電網在其實際運行中故障檢測的可靠性。因此，微電網亟需一種快速且自適應性強的故障檢測方法。

發明內容