[發明專利]一種基于兩階段故障調節和疊加分量的微電網保護方法

有效

• 申請號: 202011103067.X
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112421583B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 王曉衛;高杰;魏向向;賈嶸;梁振鋒;黨建;王開艷;張惠智;王艷婷
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26;H02J3/38
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 韓玙

本發明公開了一種基于兩階段故障調節和疊加分量的微電網保護方法，首先，利用有源濾波器，提出一種微電網故障可調框架；其次，在該框架基礎上，針對分布式電源的故障電流特征，提出兩階段故障調節方法，實現微電網在故障條件下的靈活調節性以及強弱故障之間控制策略的一致性；其次，在提取各母線上疊加直流分量和基頻分量相角的基礎上，求取相鄰母線相角的余弦值來構建特征差分方向；最后，當特征差分方向中存在小于0的數時，判定為故障狀態；反之，則判定為正常運行狀態。

技術領域

本發明屬于電力系統配電網繼電保護技術領域，具體涉及一種基于兩階段故障調節和疊加分量的微電網保護方法。

背景技術

基于可再生能源的分布式發電技術，是應對能源危機和環境污染的重要技術手段。為更有效地利用分布式發電技術，微電網技術應運而生。它是由含風能或太陽能的分布式發電單元(Distributed Generation,DG)以及負荷組成的中低壓配電網系統。但由于微電網靈活的運行方式、拓撲結構以及電力電子器件控制方法，造成了傳統的配電網保護方法不再適用，為此，微電網保護方法成為了近年來國內外研究的熱點。

目前有結合方向性反時限過流保護、方向性負序電流保護、電流電壓諧波失真率以及電流不平衡度，分別對微電網中的線路、DG以及公共耦合點提出了保護方法；也有計算故障前后正負序疊加分量和故障前電流之間的相位變化來確定故障方向，再依據幅值變化形成反時限過流保護；還有通過研究等效正序故障分量在負荷情況以及外部等值阻抗變化下的規律，提出一種基于相位、電流突變量和DG功率參考值突變量的閉鎖式保護方法。但是，以上這些方法都可以適應微電網靈活的運行方式，但是也使傳統過流保護的判據構建以及時限配合變得越來越復雜。

為簡化保護判據構建，數字信號處理算法和人工智能算法相結合的方法逐漸被應用到微電網保護領域。目前所采用的數字信號處理方法主要包括離散傅里葉變換、短時傅里葉變換、小波變換、S變換以及EMD算法等；所采用的人工智能算法包括決策樹、K均值聚類、貝葉斯分類器、支持向量機以及深度學習神經網絡等。雖然數字信號算法與人工智能算法結合能在一定程度上深入挖掘故障信息，但是此類方法十分依賴原始樣本的積累，并且對于特征量獲取缺少理論支撐。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于兩階段故障調節和疊加分量的微電網保護方法，針對分布式電源的故障電流特征，提出兩階段故障調節方法，實現微電網在故障條件下的靈活調節性以及強弱故障之間控制策略的一致性。

本發明所采用的技術方案是，一種基于兩階段故障調節和疊加分量的微電網保護方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1、采集微電網中各DG輸出電流的差分零序電流和微電網中各DG 各相輸出電流瞬時值；

步驟2、根據各DG輸出電流的差分零序電流和各DG各相輸出電流瞬時值，判斷是否啟動基于故障可調框架的限流策略；若啟動，設定限流值為 DG最大容量的額定電流峰值，并執行步驟4；若不啟動，執行步驟3；

步驟3、判斷微電網中是否發生高阻故障，若發生，啟動基于故障可調框架的限流策略，設定限流值為DG最大容量的額定電流峰值；若未發生，則終止執行后續步驟，微電網正常；

步驟4、獲取微電網各母線B_n上的各相電流疊加分量i_pn，時間窗為1 個周期，其中，n為母線編號，n＝1，2，3，…，e，e+1，…，N；

步驟5、對i_pn進行傅里葉分析，獲取i_pn直流分量相角C_mn和基頻分量相角F_mn，并求取母線B_e上特征方向D_e；