【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于直流微电网故障诊断，具体为基于模糊粒化区间的环形直流微电网线路故障诊断方法。
技术介绍
1、随着dc/dc转换技术的快速发展和直流电力负载比例的不断提高，直流微电网已成为可再生能源消费的一种很有前途的选择。直流微电网具有可控性强、易于部署、灵活性高、可靠性高和传输效率高等优点，可以为客户提供高质量的电力。然而，由于设备寿命、天气条件和自然灾害等多种原因导致故障很难避免。缺乏相关的保护方案和标准对直流微电网技术的推广和应用提出了重大挑战。
2、直流微电网可以具有径向拓扑、环形拓扑和网状拓扑。其中环形拓扑可以简化为径向拓扑，也可以扩展为网格拓扑。环形微电网中的电源可以向任何方向供电，以确保故障情况下的稳定供电。这些特性使环形微电网应用具有吸引力。然而，环形结构的故障节点和任何节点之间均会存在两条路径，这增加了故障分析和诊断的难度。
3、现有的直流微电网故障诊断方法主要可分为基于线路单端信息和基于线路双端信息的方法。基于线路单端信息的故障诊断方法通过检测线路某一端的电气量状态识别故障，如通过检测线路单端电流、电流变化率、功率或者限流电抗器电压等识别故障，该类方法只依靠本地信息进行故障检测，无需通信，可靠性较高，但易受短路阻抗的影响，对高阻故障的检测存在困难；基于线路双端信息的故障诊断方法通过比较线路两端的电流、功率等电气量的差异来检测故障的发生，通常具有较高的灵敏性和选择性，然而该类方法依赖线路两端的实时通信，受通信延迟等因素影响较大。此外，对于双极型直流微电网的线路故障的检测，现有方法需要在正极
4、与现有技术相比，本申请有如下优点；
5、与专利cn1163383804“一种基于最少传感器的直流微电网故障诊断方法”的对比；
6、专利cn103178538a中，采用本地变换器的输出电压、电流构造特征量，采用电压电流差分滑窗累积和，放大故障后的电压电流变化，从而实现极间和接地故障的检测。该方法需要分别对电流特征量si和电压特征量sv设置阈值εsi和εsv，阈值选取需要单独讨论。此外，滑窗累积和的窗口长度和多步差分的间隔会影响检测的时间和算法的效果，也需要提前选取。算法的参数较多，需要大量先验知识分析。
7、本专利技术提出的“基于模糊粒化区间的环形直流微电网故障诊断方法”中，基于模糊粒化区间理论，首先对故障电流变化明显的极间和正极接地故障，通过电流微分设置ε1检测，再通过区间边界和变换器输出估计电压的关系实现分类。对于故障电流不明显的负极接地故障，基于区间特征构造特征量区间极差ir，放大故障后的电压变化，降低负极接地检测阈值ε2选取难度。本专利技术所选用的阈值ε1只用于初步区分，而阈值ε2的选取只需要考虑线路末端发生高阻故障的情况，阈值选取难度较低，算法也不存在差分间隔等参数的影响。
8、专利cn103178538a中，基于变换器输出侧电容的故障动态分析实现变换器输出电压估计，根据不同故障下，输出电压和实测电压的误差不同来设置故障分类阈值εv实现极间、正极接地、负极接地故障的分类。分类阈值的选取需要单独进行讨论。
9、而本专利技术提出的故障分类方法充分利用了模糊粒化区间的特性，对于极间故障，输出电压估计值与实际值误差很小，估计值位于区间之内；对于正极接地故障，电压估计值会小于实际值，估计值将小于区间下界。本方法在实现极间/正极接地故障分类时无需设置分类阈值，也能够解决在故障电阻呈两倍关系时极间和正极接地故障特性相似的问题。
10、与专利cn 113702767 b“基于小波滑窗能量的孤岛直流微电网故障诊断方法”的对比；
11、专利cn 113702767 b中针对的是并联型直流微电网，并联型拓扑的电源通过树状结构向负载供电。线路之间不存在耦合关系，因此分析相对简单，该专利技术对其他拓扑的适用性并未得到验证。
12、而本专利技术所提的诊断方法，既适用于环形拓扑，也可用于并联型和网状拓扑，这在实施例3中得到验证。环形拓扑中的电源可以向任何方向供电，以确保故障情况下的稳定供电。环形拓扑可以简化为径向拓扑，也可以扩展为网格拓扑。然而，环形拓扑包含故障和任何节点之间的两条路径，相比并联型拓扑，故障分析和诊断的难度更大.
13、专利cn 113702767 b中，采集了变换器网侧的输出电流用于诊断，其属于数据驱动的诊断方法。该方法通过小波滑窗能量方法对原始电流进行分解，提取故障特征，再训练支持向量机模型，并用于故障诊断。该方法需要通过仿真模拟，提前构造好训练数据集，训练数据的质量直接影响到算法的诊断效果，而在实际工程中，通常难以获取足量的训练数据集
14、本专利技术提出的诊断方法属于机理分析的诊断方法，通过对不同故障特征的先验分析，基于原始的电压电流采样信号构造特征量并用于诊断，无需对模型进行训练，也不需要大量数据作为支撑，适用范围更广，实施成本更低。
15、与专利cn111722054a“一种基于容性模糊识别的mmchvdc输电线路单极接地故障分析方法”和专利cn111722055a“一种基于感性模糊识别的mmc直流输电线路单极接地故障识别方法”的对比。
16、专利cn111722054a和cn111722055a针对的是直流输电线路，与本专利技术适用的直流微电网对象存在显著差异。相比直流输电线路，直流微电网中存在大量源-荷-储单元，系统随机不确定性强；直流微电网的低惯性，双向故障电流造成系统过流能力弱，保护快速性要求高；直流微电网线路长度较短，采样信息有限，通常只有局部信息；此外，直流微电网相关的保护和接地标准不成熟，存在许多保护问题有待解决。上述特点使得本文所提诊断方法具有意义。
17、专利cn111722054a和cn111722055a虽然标题中有“模糊”一词，但其本质上是基于线路正负极采样的电压、电流和电压变化率、电流变化率相关系数的比值来诊断故障，上述专利中的模糊系数本质上是相关度的比值，是基于皮尔逊相关系数计算，与模糊理论，模糊集没有联系。
18、本专利技术提出的“基于模糊粒化区间的环形直流微电网故障诊断方法”基于模糊集理论和模糊隶属度函数，通过构造电压电流采样信号的粒化区间，放大故障后的动态，并据此设计诊断特征量。与上述专利具有显著区别。
19、专利cn111722054a和cn111722055a需要在线路上额外加装传感器，收集线路两端的正、负极电压和电流进行诊断，一定程度上增加了投资成本。
20、而本文所提方法只需要获取变换器的网侧电压和正极电流即可完成诊断，所采用的信号也用于系统控制，和系统控制器共享输入，无需在线路上额外加装传感器，具有显著优势。
21、与专利cn 114325213 a“一种直流输电系统故障检测方法”的对比。
22、专利本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于模糊粒化区间的环形直流微电网线路故障诊断方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于模糊粒化区间的环形直流微电网线路故障诊断方法，其特征在于：步骤1)具体步骤如下；
3.根据权利要求1所述的基于模糊粒化区间的环形直流微电网线路故障诊断方法，其特征在于：步骤2)具体步骤如下；
4.根据权利要求1所述的基于模糊粒化区间的环形直流微电网线路故障诊断方法，其特征在于：步骤3)具体步骤如下；
5.根据权利要求3所述的基于模糊粒化区间的环形直流微电网线路故障诊断方法，其特征在于：所述通信延迟Tcd根据IEC 61850标准来确定，Tcd由四个因素决定：
6.根据权利要求1所述的基于模糊粒化区间的环形直流微电网线路故障诊断方法，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.基于模糊粒化区间的环形直流微电网线路故障诊断方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于模糊粒化区间的环形直流微电网线路故障诊断方法，其特征在于：步骤1)具体步骤如下；
3.根据权利要求1所述的基于模糊粒化区间的环形直流微电网线路故障诊断方法，其特征在于：步骤2)具体步骤如下；
4.根据权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩华，刘宏毅，郑鑫龙，左啸云，施光泽，孙尧，粟梅，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：
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