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专利号: 2022111957726
申请人: 西华大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-08-26
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于μPMU的含DG的配电网故障区段识别方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、划分故障定位域:在配电网中配置若干微型同步相量测量单元,将节点i到节点j以及节点i到节点j之间的支路含有DG的双端电源区域作为含DG区域;将剩余区域作为其他区域;

S2、获取配电网信息,并判断配电网中是否发生故障;若是则进入步骤S3;否则继续获取配电网信息并进行故障判断;

S3、通过微型同步相量测量单元获取其所在节点的电流相角信息,根据电流相角信息判断故障是否发生在含DG区域,若是则计算该故障对应的区段,并输出结果,完成配电网故障区段识别;否则进入步骤S4;

S4、判断两个微型同步相量测量单元其中一个微型同步相量测量单元所接支点对应的各个支路的另一端是否存在另一个微型同步相量测量单元,若是则进入步骤S5;否则进入步骤S6;其中,将发生于两个微型同步相量测量单元之间的故障作为F1类故障,将发生于单个微型同步相量测量单元与支路之间的逆变型故障作为F2类故障;

S5、判断是否能够计算得到F1类故障对应的区段,若是则计算并输出结果,完成配电网故障区段识别;否则进入步骤S6;

S6、判断是否能够计算得到F2类故障对应的区段,若是则计算并输出结果,完成配电网故障区段识别;否则返回步骤S1;

步骤S3计算该故障对应的区段,并输出结果的具体方法包括以下子步骤:S3‑1、构建D类故障的故障矩阵 :若由第i个微型同步相量测量单元和第j个微型同步相量测量单元构成的含DG区域 出现故障时,将 的数值置为1;若由第i个微型同步相量测量单元和第j个微型同步相量测量单元构成的含DG区域 未出现故障时,将的数值置为0;其中 为 中第i行第j列元素;n为微型同步相量测量单元总数;

S3‑2、对D类故障的故障矩阵 进行降维处理,得到D类故障的一维故障矩阵;

S3‑3、获取并根据D类故障的一维故障矩阵 中所有元素对应的节点的三相电流幅值和相位信息得到1×n大小的故障特征矩阵 ;其中节点为微型同步相量测量单元的设置点;其中D类故障为含分布式电源类型故障;

S3‑4、将n×1大小的单位矩阵 与故障特征矩阵 相乘,并判断乘积是否大于0,若是则根据故障特征矩阵 中元素的下标确定故障区段,进入步骤S3‑5;否则进入步骤S4;

S3‑5、获取故障所在含DG区域的两个微型同步相量测量单元之间的克拉克 、 模电流 和 ;

S3‑6、获取克拉克 模电流 在未发生故障时与发生故障时的相位差 ,以及克拉克 模电流 在未发生故障时与发生故障时的相位差 ;

S3‑7、根据 和 完成故障类型识别;

步骤S5的具体方法包括以下子步骤:

S5‑1、计算节点间的小波模极大值,确定疑似故障区段在节点i和节点r之间;其中节点i和节点r分别对应一个微型同步相量测量单元;

S5‑2、在节点i和节点r之间取设定数量的节点,并获取各个节点之间的电压;

S5‑3、将节点i和节点r之间任意两个节点之间的电压相乘,并判断两个节点之间的电压的乘积是否小于0,若是则判定两个节点之间的区段存在F1类故障,并输出故障类型和故障区段,完成配电网故障区段识别;否则进入步骤S6;

步骤S6的具体方法包括以下子步骤:

S6‑1、计算节点间的小波模极大值,确定疑似故障区段在节点m和节点n之间;其中节点m和节点n分别对应一个微型同步相量测量单元;

S6‑2、根据公式:

计算初始故障距离 ;其中 为疑似故障区段的电源侧故障后电压向量; 为线路单位正序阻抗; 为考虑对地等效电容分流影响下的校正后电流; 为正序故障电流; 为过渡电阻阻值; 为疑似故障区段的电源侧故障后电流向量;q为虚部表示;

为交流电的角频率; 为线路单位长度对地电容容值; 为故障前流入的等效电流;

S6‑3、将初始故障距离与当前检测区段的长度依次进行比较,判断是否存在的区段,若是则判定节点t与节点t+1之间的区段存在F2类故障,并输出故障类型和故障区段,完成配电网故障区段识别;否则返回步骤S1;

其中 为节点m与节点t之间的距离, 为节点m与节点t+1之间的距离;小波模极大值的计算对象为节点μPMU采集到的故障分量;确定疑似故障区段的方式为通过判断小波模极大值是否异常来确定疑似故障区段。

2.根据权利要求1所述的一种基于μPMU的含DG的配电网故障区段识别方法,其特征在于,步骤S3中根据电流相角信息判断故障是否发生在含DG区域的具体方法为:判断含DG区域中两个微型同步相量测量单元所在节点的电流相角差值的绝对值是否大于0,若是则判定故障发生在含DG区域;否则判定故障发生在其他区域。

3.根据权利要求1所述的一种基于μPMU的含DG的配电网故障区段识别方法,其特征在于,步骤S3‑2中降维处理的具体方法为:根据公式:

对D类故障的故障矩阵 进行降维处理,得到D类故障的一维故障矩阵 ;其中 为n×1大小的单位矩阵。

4.根据权利要求1所述的一种基于μPMU的含DG的配电网故障区段识别方法,其特征在于,步骤S3‑3的具体方法包括以下子步骤:S3‑3‑1、获取一维故障矩阵 中所有元素对应的节点的三相电流幅值和相位信息并进行克拉克变换,得到克拉克 模电流和克拉克 模电流,并通过快速傅里叶变换得到克拉克 模电流对应的相角 和克拉克 模电流对应的相角 ;

S3‑3‑2、根据公式:

得到故障特征矩阵 ;其中 为克拉克 模电流的一维矩阵;

为克拉克 模电流的一维矩阵; ; 为 中元素对应的第i个节点的克拉克 模电流对应的相角与第r个节点的克拉克 模电流对应的相角的差值; 为第i个节点的克拉克 模电流对应的相角与第r个节点的克拉克 模电流对应的相角的差值; ; 为第i个节点的克拉克 模电流对应的相角; 为第r个节点的克拉克 模电流对应的相角, 为第i个节点的克拉克 模电流对应的相角, 为第r个节点的克拉克 模电流对应的相角。

5.根据权利要求1所述的一种基于μPMU的含DG的配电网故障区段识别方法,其特征在于,步骤S3‑7的具体方法为:若 且 ,则故障类型为A相接地;

若 且 ,则故障类型为B/C相接地,或AB/AC/BC接地故障,或AB/AC相间故障,或ABC接地/相间故障;

若 且 ,则故障类型为BC相间故障。