【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及配电网故障保护，特别是一种基于谐波电流注入的配电网差频保护方法及系统。
技术介绍
1、与传统同步发电机不同，逆变型分布式电源(inverter-based distributedgenerator，ibdg)由于其独特的故障特性，对常规的配电网保护带来了新的挑战。造成这些保护难题的主要的原因有两点：一是当ibdg接入配电网后，故障区间变为双端网络，这会使得基于过电流的传统保护协调方案可能失效，从而发生漏判和误判。二是故障电流的故障特性可能会受到ibdg控制模式的影响和限制，导致常规幅值和相位保护保护阈值难以整定。
2、现阶段，学者们提出了一系列保护方法，这些方法不依赖故障电流的大小，而是从故障电流中提取其他特征来检测配电网故障。例如，有学者提出一种电流瞬态监测方法，它依赖于监测逆变器电流的瞬态响应，以检测配电网系统内的故障。还有人提取故障电流小波系数，并将其用于开发用于检测故障的决策树。另外有学者提出了一种使用正序和负序叠加电流的自适应过电流保护方案等。然而，对于上述方法，故障保护的动作阈值都难以整定。
3、传统保护方案都是依赖于监测特定的系统参数或特征，并设置故障检测和隔离的特定阈值，但伴随着高比例ibdg接入配电网，这些常规保护方案的局限性日益显现，因此，亟需一种高比例ibdg接入下的新型保护方案，实现故障的快速清除，提高供电可靠性。
技术实现思路
1、鉴于上述存在的问题，提出了本专利技术。
2、因此，本专利技术所要解决的问题是
3、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种基于谐波电流注入的配电网差频保护方法，包括，考虑谐波电流限制因素，选取合适的谐波电流频率和参考ibdg；采用滑窗迭代离散傅立叶变换提取线路两端每一相的故障电流谐波分量；设计线路发生接地短路故障时的故障判据，获取逻辑值信号sl1；设计线路发生相间短路故障时的故障判据，获取逻辑值信号sl2；根据接地和相间短路的保护判据，将得到的逻辑值信号sl1和sl2通入或运算逻辑运算符，判断当前区域是否为故障区域，获取跳闸信号sl3。
4、作为本专利技术所述一种基于谐波电流注入的配电网差频保护方法的一种优选方案，其中：所述考虑谐波电流限制因素包括考虑滤波器截至频率的影响及考虑继电器的影响；所述考虑滤波器截至频率的影响包括，ibdg由于自身输出的随机性和不确定性，在逆变器出口处需安装滤波器，滤波器会使ibdg输出的开关频率降低，截止频率设置为线路频率的10倍以上，注入的谐波电流频率值的上限比截止频率小20％；所述考虑继电器的影响包括，ibdg的故障电流被限制为额定电流的1.2倍，通过滤波器抑制截止频率以上的所有频率，防止在标准频率上混叠更高的频率。
5、作为本专利技术所述一种基于谐波电流注入的配电网差频保护方法的一种优选方案，其中：所述选取合适的谐波电流频率和参考ibdg包括，选择一个明显大于谐波频率值的滤波器截止频率，滤波器截止频率设计为采样率的1/3，得到谐波电流频率的取值范围，表示为：
6、
7、其中，fh为谐波电流频率，fc为滤波器截至频率，fs为系统采样率。
8、作为本专利技术所述一种基于谐波电流注入的配电网差频保护方法的一种优选方案，其中：所述故障电流谐波分量包括，对于周期信号x(t)，若周期t，经抗混叠滤波后频带宽度为基波角频率到n，采样间隔为t0，x(t)的dft表示为：
9、
10、
11、
12、其中，n为一个电网周期的等间隔采样点数，n为第n个采样点，i为基波角频率，ak、bk为系数，ncur为当前最新的采样点数据。
13、作为本专利技术所述一种基于谐波电流注入的配电网差频保护方法的一种优选方案，其中：所述接地短路故障时的故障判据包括，分别提取线路两侧电流im和in每一相与谐波频率f1相对应的谐波分量imx和inx(x∈a,b,c)，通过逻辑值判断模块将imx和inx的电流大小转换为逻辑值，以确定故障是否在保护区内，表示为：
14、
15、其中，为谐波分量imx转化后的逻辑值信号，为谐波分量inx转化后的逻辑值信号，sl1为线路发生接地短路故障时的故障判据时的逻辑值信号；线路m侧某相发生故障，存在谐波分量imx，而谐波分量inx的值为0，得到逻辑值信号若在非故障区域，得到逻辑值信号
16、
17、输入异或数学运算符，若所得结果sl1为1，则判断发生区内故障，若所得结果sl1为0，则判断发生区外故障。
18、作为本专利技术所述一种基于谐波电流注入的配电网差频保护方法的一种优选方案，其中：所述相间短路故障时的故障判据包括，分别提取线路两侧电流每一相与谐波频率f1相对应的谐波分量imx和inx(x∈a,b,c)，分别获取imx和inx每一相的有效值，记录有效值最大的相，记为imx_max和inx_max，表示为：
19、
20、
21、其中，sl2为线路发生相间短路故障时的故障判据的逻辑值信号；采用fft分析获取imx_max和inx_max的相位θmx_max和θnx_max，若θmx_max和θnx_max相同，则记录逻辑值sl2为0，此时发生区外故障；若θmx_max和θnx_max不同，则记录逻辑值sl2为1，此时发生区内故障。
22、作为本专利技术所述一种基于谐波电流注入的配电网差频保护方法的一种优选方案，其中：所述获取跳闸信号sl3包括，根据接地和相间短路的保护判据，将得到的逻辑值信号sl1和sl2通入或运算逻辑运算符，判断当前区域是否为故障区域，获取跳闸信号sl3；有且仅当sl1＝0，sl2＝0时，则sl3＝0，保护正常不动作；在其他情况下，只要sl1和sl2任意一项值为1或皆为1，则sl3＝1，保护跳闸，切断故障线路。
23、本专利技术的另外一个目的是提供一种基于谐波电流注入的配电网差频保护方法的系统，其能通过构建配电网差频保护系统，解决了一种基于谐波电流注入的配电网差频保护问题。
24、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种基于谐波电流注入的配电网差频保护系统，包括，数据采集模块、谐波电流注入控制模块、信号处理分析模块、故障判据逻辑判断模块及保护动作逻辑运算符模块；所述数据采集模块负责实时采集电网线路上的电流和电压数据，数据包括基波和谐波成分；所述谐波电流注入控制模块根据预设的策略，向电网注入谐波电流，同时考虑滤波器截止频率和继电器的影响；所述信号处理分析模块利用滑窗迭代离散傅立叶变换方法处理采集到的数据，提取故障电流的谐波分量；所述故障判据逻辑判断模块基于设计的故障判据，分别对接地短路故障和相间短路故障进行逻辑判定，生成逻辑值信号；所述保护动作逻辑运算符模块根据接地和相间短路的保护判据，综合逻辑值信号，执行逻辑运算，判断是否为故障区域并生成跳闸信号。
25、一种计算机设备，包括存储器和处理器本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于谐波电流注入的配电网差频保护方法，其特征在于：包括，
2.如权利要求1所述的一种基于谐波电流注入的配电网差频保护方法，其特征在于：所述考虑谐波电流限制因素包括考虑滤波器截至频率的影响及考虑继电器的影响；
3.如权利要求2所述的一种基于谐波电流注入的配电网差频保护方法，其特征在于：所述选取合适的谐波电流频率和参考IBDG包括，选择一个明显大于谐波频率值的滤波器截止频率，滤波器截止频率设计为采样率的1/3，得到谐波电流频率的取值范围，表示为，
4.如权利要求3所述的一种基于谐波电流注入的配电网差频保护方法，其特征在于：所述故障电流谐波分量包括，对于周期信号x(t)，若周期T，经抗混叠滤波后频带宽度为基波角频率到N，采样间隔为T0，x(t)的DFT表示为，
5.如权利要求4所述的一种基于谐波电流注入的配电网差频保护方法，其特征在于：所述接地短路故障时的故障判据包括，分别提取线路两侧电流Im和In每一相与谐波频率f1相对应的谐波分量Imx和Inx(x∈a,b,c)，通过逻辑值判断模块将Imx和Inx的电流大小转换为逻辑值，以确定
6.如权利要求5所述的一种基于谐波电流注入的配电网差频保护方法，其特征在于：所述相间短路故障时的故障判据包括，分别提取线路两侧电流每一相与谐波频率f1相对应的谐波分量Imx和Inx(x∈a,b,c)，分别获取Imx和Inx每一相的有效值，记录有效值最大的相，记为Imxmax和Inxmax，表示为，
7.如权利要求6所述的一种基于谐波电流注入的配电网差频保护方法，其特征在于：所述获取跳闸信号SL3包括，根据接地和相间短路的保护判据，将得到的逻辑值信号SL1和SL2通入或运算逻辑运算符，判断当前区域是否为故障区域，获取跳闸信号SL3；
8.一种采用如权利要求1～7任一所述的一种基于谐波电流注入的配电网差频保护方法的系统，其特征在于：包括，数据采集模块、谐波电流注入控制模块、信号处理分析模块、故障判据逻辑判断模块及保护动作逻辑运算符模块；
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的一种基于谐波电流注入的配电网差频保护方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的一种基于谐波电流注入的配电网差频保护方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种基于谐波电流注入的配电网差频保护方法，其特征在于：包括，
2.如权利要求1所述的一种基于谐波电流注入的配电网差频保护方法，其特征在于：所述考虑谐波电流限制因素包括考虑滤波器截至频率的影响及考虑继电器的影响；
3.如权利要求2所述的一种基于谐波电流注入的配电网差频保护方法，其特征在于：所述选取合适的谐波电流频率和参考ibdg包括，选择一个明显大于谐波频率值的滤波器截止频率，滤波器截止频率设计为采样率的1/3，得到谐波电流频率的取值范围，表示为，
4.如权利要求3所述的一种基于谐波电流注入的配电网差频保护方法，其特征在于：所述故障电流谐波分量包括，对于周期信号x(t)，若周期t，经抗混叠滤波后频带宽度为基波角频率到n，采样间隔为t0，x(t)的dft表示为，
5.如权利要求4所述的一种基于谐波电流注入的配电网差频保护方法，其特征在于：所述接地短路故障时的故障判据包括，分别提取线路两侧电流im和in每一相与谐波频率f1相对应的谐波分量imx和inx(x∈a,b,c)，通过逻辑值判断模块将imx和inx的电流大小转换为逻辑值，以确定故障是否在保护区内，表示为，
6.如权利要求5所述的一种基于谐波电流注入的配电网差频保护方...
【专利技术属性】
技术研发人员：金庆忍，周柯，卓浩泽，荣飞，彭也伦，陈燕东，田君杨，王佳琳，李菱，马伏军，伍文华，谢志为，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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