基于三相电压信号的电网故障识别方法以及系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于三相电压信号的电网故障识别方法以及系统，所述方法包括：采集电网短路故障期间风机输出端母线的三相电压瞬时信号序列；根据所述的三相电压瞬时信号序列确定故障开始时刻；根据所述故障开始时刻确定所述电网短路故障的故障类型。本发明专利技术通过采集电网短路故障期间风机输出端母线的三相电压瞬时信号序列，确定出故障开始时刻，进而可根据故障开始时刻确定出电网短路故障的故障类型，实现了准确判断电网短路故障类型，并能精确确定故障发生时刻。

【技术实现步骤摘要】
基于三相电压信号的电网故障识别方法以及系统
本专利技术关于电力系统
，特别是关于电力系统中风力发电的故障识别
，具体的讲是一种基于三相电压信号的电网故障识别方法以及系统。
技术介绍
近些年，我国风电装机容量逐步增加。与水力发电、火力发电等常规发电方式相比，风力发电最根本的不同点在于其有功出力的随机性、间歇性和不可控性。随着风力发电技术在我国的快速发展，风电装机容量逐年攀升，风力发电占供电比重增长迅速。在电网出现故障导致电压跌落后，风力机组如果纷纷解列，会带来电网系统暂态不稳定，并可能造成局部甚至是系统全面瘫痪，故人们开始关注风机并网并相应提出了低电压穿越(LVRT)要求，要求国内所有型号的风机在并网前都要进行低电压穿越测试。所谓低电压穿越测试是指人工模拟电网发生短路故障造成风机并网处电压跌落，经过特定时间后切除故障使电压逐渐恢复的过程，来检验风机低电压穿越能力的测试。在低电压穿越测试过程中会实时测量风机出口处三相电压和三相电流。通过分析所测电压电流信号不仅可以分析风机的低电压穿越特性，还能对风力发电机的参数进行辨识。因此，本领域急需要一种基于三相电压信号的电网故障识别方案，其能够确定电网发生何种故障，确定发生故障的时刻和故障切除的时刻，作为进行后续参数辨识数据处理的基础。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的上述技术缺陷，本专利技术实施例提供了一种基于三相电压信号的电网故障识别方法以及系统，通过采集电网短路故障期间风机输出端母线的三相电压瞬时信号序列，确定出故障开始时刻，进而可根据故障开始时刻确定出电网短路故障的故障类型，本专利技术实现了准确判断电网短路故障类型，并能精确确定故障发生时刻。本专利技术的目的之一是，提供一种基于三相电压信号的电网故障识别方法，所述的方法包括：采集电网短路故障期间风机输出端母线的三相电压瞬时信号序列；根据所述的三相电压瞬时信号序列确定故障开始时刻；根据所述故障开始时刻确定所述电网短路故障的故障类型。在本专利技术的优选实施方式中，所述的电网短路故障期间是指在风机出口处发生电网短路故障或在风机出口处进行低电压穿越实验模拟电网短路故障的故障发生前、故障期间以及故障切除后直至电压电流恢复故障前。在本专利技术的优选实施方式中，根据所述的三相电压瞬时信号序列确定故障开始时刻包括：获取预先设定的周期以及时刻；根据所述的三相电压瞬时信号序列确定所述时刻对应的积分值；获取预先设定的积分阈值以及绝对值阈值；当所述时刻对应的积分值大于所述积分阈值时，获取预先设定的组数；确定所述时刻的组数个相邻时刻；根据所述的三相电压瞬时信号序列确定所述组数个相邻时刻各自对应的绝对值；当所述组数个相邻时刻各自对应的绝对值均大于所述绝对值阈值时，所述时刻即为故障开始时刻。在本专利技术的优选实施方式中，根据所述的三相电压瞬时信号序列确定所述时刻对应的积分值包括：从所述的三相电压瞬时信号序列中选取出所述时刻向前一周期内的三相电压瞬时信号序列称之为第一周期序列；从所述的三相电压瞬时信号序列中选取出所述第一周期序列前一周期内的三相电压瞬时信号序列称之为第二周期序列；确定所述第一周期序列与第二周期序列的差的绝对值；对所述绝对值在所述周期内进行积分，得到所述时刻对应的积分值。在本专利技术的优选实施方式中，根据所述的三相电压瞬时信号序列确定所述组数个相邻时刻各自对应的积分值包括：从所述的三相电压瞬时信号序列中选取出所述相邻时刻向前一周期内的三相电压瞬时信号序列称之为第一组周期序列；从所述的三相电压瞬时信号序列中选取出所述第一组周期序列前一周期内的三相电压瞬时信号序列称之第二组周期序列；确定所述第一组周期序列与第二组周期序列的差的绝对值。在本专利技术的优选实施方式中，根据所述故障开始时刻确定所述电网短路故障的故障类型包括：从所述的故障开始时刻中确定出A相故障开始时刻、B相故障开始时刻以及C相故障开始时刻；获取预先设定的第一阈值；分别确定所述的A相故障开始时刻、B相故障开始时刻以及C相故障开始时刻两两的差值；确定所述差值的绝对值；当所述差值的绝对值均小于所述的第一阈值时，所述电网短路故障的故障类型为三相短路。在本专利技术的优选实施方式中，根据所述故障开始时刻确定所述电网短路故障的故障类型包括：从所述的故障开始时刻中确定出A相故障开始时刻、B相故障开始时刻以及C相故障开始时刻；获取预先设定的第一阈值以及第二阈值；确定所述的A相故障开始时刻与B相故障开始时刻的差值，称为第一差值；确定所述的A相故障开始时刻与C相故障开始时刻的差值，称为第二差值；确定所述的B相故障开始时刻与C相故障开始时刻的差值，称为第三差值；当所述第一差值的绝对值小于所述第一阈值、所述第二差值为负且其绝对值大于所述第二阈值，所述第三差值为负且其绝对值大于所述第二阈值时，所述电网短路故障的故障类型为C相短路故障。在本专利技术的优选实施方式中，根据所述故障开始时刻确定所述电网短路故障的故障类型还包括：当所述第三差值的绝对值小于所述第一阈值、所述第一差值为正且其绝对值大于所述第二阈值，所述第二差值为正且其绝对值大于所述第二阈值时，所述电网短路故障的故障类型为A相短路故障。在本专利技术的优选实施方式中，根据所述故障开始时刻确定所述电网短路故障的故障类型还包括：当所述第二差值的绝对值小于所述第一阈值、所述第三差值为正且其绝对值大于所述第二阈值，所述第一差值为负且其绝对值大于所述第二阈值时，所述电网短路故障的故障类型为B相短路故障。在本专利技术的优选实施方式中，根据所述故障开始时刻确定所述电网短路故障的故障类型还包括：当所述第一差值的绝对值小于所述第一阈值、所述第二差值为正且其绝对值大于所述第二阈值，所述第三差值为正且其绝对值大于所述第二阈值时，所述电网短路故障的故障类型为AB相短路故障。在本专利技术的优选实施方式中，根据所述故障开始时刻确定所述电网短路故障的故障类型还包括：当所述第三差值的绝对值小于所述第一阈值、所述第一差值为负且其绝对值大于所述第二阈值，所述第二差值为负且其绝对值大于所述第二阈值时，所述电网短路故障的故障类型为BC相短路故障。在本专利技术的优选实施方式中，根据所述故障开始时刻确定所述电网短路故障的故障类型还包括：当所述第二差值的绝对值小于所述第一阈值、所述第三差值为负且其绝对值大于所述第二阈值，所述第一差值为正且其绝对值大于所述第二阈值时，所述电网短路故障的故障类型为CA相短路故障。本专利技术的目的之一是，提供一种基于三相电压信号的电网故障识别系统，所述的系统包括：瞬时信号采集装置，用于采集电网短路故障期间风机输出端母线的三相电压瞬时信号序列；故障开始时刻确定装置，用于根据所述的三相电压瞬时信号序列确定故障开始时刻；故障类型确定装置，用于根据所述故障开始时刻确定所述电网短路故障的故障类型。在本专利技术的优选实施方式中，所述的电网短路故障期间是指在风机出口处发生电网短路故障或在风机出口处进行低电压穿越实验模拟电网短路故障的故障发生前、故障期间以及故障切除后直至电压电流恢复故障前。在本专利技术的优选实施方式中，所述的故障开始时刻确定装置包括：周期获取模块，用于获取预先设定的周期以及时刻；积分值确定模块，用于根据所述的三相电压瞬时信号序列确定所述时刻对应的积分值；积分阈值模块，用于获取预先设定的积分阈值以及绝对值阈值本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于三相电压信号的电网故障识别方法，其特征在于，所述的方法包括：采集电网短路故障期间风机输出端母线的三相电压瞬时信号序列；根据所述的三相电压瞬时信号序列确定故障开始时刻；根据所述故障开始时刻确定所述电网短路故障的故障类型。

【技术特征摘要】
1.一种基于三相电压信号的电网故障识别方法，其特征在于，所述的方法包括：采集电网短路故障期间风机输出端母线的三相电压瞬时信号序列；根据所述的三相电压瞬时信号序列确定故障开始时刻；根据所述故障开始时刻确定所述电网短路故障的故障类型；其中，根据所述的三相电压瞬时信号序列确定故障开始时刻包括：获取预先设定的周期以及时刻；根据所述的三相电压瞬时信号序列确定所述时刻对应的积分值；获取预先设定的积分阈值以及绝对值阈值；当所述时刻对应的积分值大于所述积分阈值时，获取预先设定的组数；确定所述时刻的组数个相邻时刻；根据所述的三相电压瞬时信号序列确定所述组数个相邻时刻各自对应的绝对值；当所述组数个相邻时刻各自对应的绝对值均大于所述绝对值阈值时，所述时刻即为故障开始时刻。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的电网短路故障期间是指在风机出口处发生电网短路故障或在风机出口处进行低电压穿越实验模拟电网短路故障的故障发生前、故障期间以及故障切除后直至电压电流恢复故障前。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述的三相电压瞬时信号序列确定所述时刻对应的积分值包括：从所述的三相电压瞬时信号序列中选取出所述时刻向前一周期内的三相电压瞬时信号序列称之为第一周期序列；从所述的三相电压瞬时信号序列中选取出所述第一周期序列前一周期内的三相电压瞬时信号序列称之为第二周期序列；确定所述第一周期序列与第二周期序列的差的绝对值；对所述绝对值在所述周期内进行积分，得到所述时刻对应的积分值。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述的三相电压瞬时信号序列确定所述组数个相邻时刻各自对应的绝对值包括：从所述的三相电压瞬时信号序列中选取出所述相邻时刻向前一周期内的三相电压瞬时信号序列称之为第一组周期序列；从所述的三相电压瞬时信号序列中选取出所述第一组周期序列前一周期内的三相电压瞬时信号序列称之第二组周期序列；确定所述第一组周期序列与第二组周期序列的差的绝对值。5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，根据所述故障开始时刻确定所述电网短路故障的故障类型包括：从所述的故障开始时刻中确定出A相故障开始时刻、B相故障开始时刻以及C相故障开始时刻；获取预先设定的第一阈值；分别确定所述的A相故障开始时刻、B相故障开始时刻以及C相故障开始时刻两两的差值；确定所述差值的绝对值；当所述差值的绝对值均小于所述的第一阈值时，所述电网短路故障的故障类型为三相短路。6.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，根据所述故障开始时刻确定所述电网短路故障的故障类型包括：从所述的故障开始时刻中确定出A相故障开始时刻、B相故障开始时刻以及C相故障开始时刻；获取预先设定的第一阈值以及第二阈值；确定所述的A相故障开始时刻与B相故障开始时刻的差值，称为第一差值；确定所述的A相故障开始时刻与C相故障开始时刻的差值，称为第二差值；确定所述的B相故障开始时刻与C相故障开始时刻的差值，称为第三差值；当所述第一差值的绝对值小于所述第一阈值、所述第二差值为负且其绝对值大于所述第二阈值，所述第三差值为负且其绝对值大于所述第二阈值时，所述电网短路故障的故障类型为C相短路故障。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述故障开始时刻确定所述电网短路故障的故障类型还包括：当所述第三差值的绝对值小于所述第一阈值、所述第一差值为正且其绝对值大于所述第二阈值，所述第二差值为正且其绝对值大于所述第二阈值时，所述电网短路故障的故障类型为A相短路故障。8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述故障开始时刻确定所述电网短路故障的故障类型还包括：当所述第二差值的绝对值小于所述第一阈值、所述第三差值为正且其绝对值大于所述第二阈值，所述第一差值为负且其绝对值大于所述第二阈值时，所述电网短路故障的故障类型为B相短路故障。9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述故障开始时刻确定所述电网短路故障的故障类型还包括：当所述第一差值的绝对值小于所述第一阈值、所述第二差值为正且其绝对值大于所述第二阈值，所述第三差值为正且其绝对值大于所述第二阈值时，所述电网短路故障的故障类型为AB相短路故障。10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述故障开始时刻确定所述电网短路故障的故障类型还包括：当所述第三差值的绝对值小于所述第一阈值、所述第一差值为负且其绝对值大于所述第二阈值，所述第二差值为负且其绝对值大于所述第二阈值时，所述电网短路故障的故障类型为BC相短路故障。11.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述故障开始时刻确定所述电网短路故障的故障类型还包括：当所述第二差值的绝对值小于所述第一阈值、所述第三差值为负且其绝对值大于所述第二阈值，所述第一差值为正且其绝对值大于所述第二阈值时，所述电网短路故障的故障类型为CA相短路故障。12.一种基于三相电压信号的电网故障识别系统，其特征在于，所述的系统包括：瞬时信号采集装置，用于采集电网短路故障期间风机输出端母线的三相电压瞬时信号序列；故障开始时刻确定装置，用于根据所述的三...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴林林，张家安，刘辉，刘宁，李蕴红，孟心怡，王皓靖，高艳红，李轩，刘海锋，孙紫梅，
申请(专利权)人：国家电网公司，华北电力科学研究院有限责任公司，河北工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11