本發(fā)明屬于交流微網(wǎng)故障隔離技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種基于邊方向變化量的交流微網(wǎng)保護(hù)防誤動(dòng)方法。
背景技術(shù):
微電網(wǎng)作為獨(dú)立可控的小型供電系統(tǒng),能充分提高分布式電源的利用率,滿足電力系統(tǒng)對(duì)靈活性、穩(wěn)定性及安全性的要求。但由于其運(yùn)行方式靈活、潮流方向多變,其故障特性與傳統(tǒng)電網(wǎng)差異很大,導(dǎo)致傳統(tǒng)繼電保護(hù)的選擇性面臨巨大挑戰(zhàn)。常規(guī)的自適應(yīng)保護(hù)核心在于整定值的實(shí)時(shí)更新和計(jì)算,但節(jié)點(diǎn)數(shù)越多,整定值的在線計(jì)算量就越龐大,控制單元的處理速度就必須越快,最終導(dǎo)致保護(hù)裝置的成本不斷增加。因此造成了現(xiàn)有保護(hù)算法目前只局限于理論研究階段,并不具備實(shí)用性,同時(shí)保護(hù)整定值的實(shí)時(shí)更新,都需要具有可執(zhí)行復(fù)雜算法的數(shù)字繼電器和高度智能化的控制終端來實(shí)現(xiàn),這樣當(dāng)一次保護(hù)設(shè)備進(jìn)行智能化升級(jí)改造時(shí)就必然存在成本增加的經(jīng)濟(jì)性問題;除此之外,由于需要大量的數(shù)據(jù)信息交互,對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾屎蛯?duì)信道的抗干擾能力要求越來越高,就會(huì)造成保護(hù)策略對(duì)通信過度依賴的問題。因此,現(xiàn)如今缺少一種方法簡(jiǎn)單、需要信息交互的數(shù)據(jù)量少,對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率和對(duì)信道的抗干擾能力要求低,不但可以進(jìn)行故障定位,還能有效將故障隔離的交流微網(wǎng)保護(hù)防誤動(dòng)方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足,提供一種基于邊方向變化量的交流微網(wǎng)保護(hù)防誤動(dòng)方法,需要信息交互的數(shù)據(jù)量少,對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率和對(duì)信道的抗干擾能力要求低,不但可以進(jìn)行故障定位,并且可精確保持?jǐn)嗦菲鏖_合,防止斷路器誤動(dòng),便于推廣使用。
為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:基于邊方向變化量的交流微網(wǎng)保護(hù)防誤動(dòng)方法,其特征在于,該方法包括以下步驟:
步驟一、分割微電網(wǎng)區(qū)域并構(gòu)建微電網(wǎng)的有向弧結(jié)構(gòu)矩陣:首先,以斷路器實(shí)際位置為基礎(chǔ)劃分出微電網(wǎng)的分割區(qū)域,所述分割區(qū)域中不包含斷路器,所述分割區(qū)域包括配網(wǎng)分割區(qū)、輸送分割區(qū)、負(fù)載分割區(qū)、微源分割區(qū)和混合分割區(qū);然后,規(guī)定聯(lián)系各個(gè)分割區(qū)域的斷路器上電流的正方向,構(gòu)建有向弧結(jié)構(gòu)矩陣m且
步驟二、獲取流過斷路器的有功功率瞬時(shí)值并構(gòu)建邊故障信息矩陣,過程如下:
步驟201、采集斷路器上流過的有功功率瞬時(shí)值pj;
步驟202、根據(jù)公式
步驟203、構(gòu)建邊故障信息矩陣bf且bf=[bf1bf2…bfj…bfk],其中,bfj為第j個(gè)斷路器的故障信息且
步驟三、定位故障分割區(qū)域,過程如下:
步驟301、首先,根據(jù)公式
步驟302、判斷分割區(qū)域內(nèi)是否發(fā)生故障:根據(jù)故障標(biāo)志fi的取值判斷第i個(gè)分割區(qū)域內(nèi)是否發(fā)生故障,當(dāng)故障標(biāo)志fi等于1時(shí),第i個(gè)分割區(qū)域內(nèi)發(fā)生故障,第i個(gè)分割區(qū)域?yàn)楣收戏指顓^(qū)域;否則,第i個(gè)分割區(qū)域?yàn)榉枪收戏指顓^(qū)域;
步驟四、故障分割區(qū)域的故障保持,過程如下:
步驟401、設(shè)置故障信號(hào)計(jì)數(shù)標(biāo)志矩陣fj:為故障標(biāo)志矩陣f設(shè)置故障信號(hào)計(jì)數(shù)標(biāo)志矩陣fj且故障信號(hào)計(jì)數(shù)標(biāo)志矩陣fj中的任一故障信號(hào)計(jì)數(shù)標(biāo)志fji的初始狀態(tài)均為低電平,其中,故障信號(hào)計(jì)數(shù)標(biāo)志fji為故障標(biāo)志fi的故障信號(hào)計(jì)數(shù)標(biāo)志且fji=0;
步驟402、故障分割區(qū)域的故障信號(hào)計(jì)數(shù)標(biāo)志跳變:將步驟302中得到的故障分割區(qū)域?qū)?yīng)的故障信號(hào)計(jì)數(shù)標(biāo)志fji的狀態(tài)從低電平0跳變?yōu)楦唠娖?,將步驟302中得到的非故障分割區(qū)域?qū)?yīng)的故障信號(hào)計(jì)數(shù)標(biāo)志狀態(tài)保持低電平0;
步驟404、根據(jù)公式
步驟五、根據(jù)公式
上述的基于邊方向變化量的交流微網(wǎng)保護(hù)防誤動(dòng)方法,其特征在于:所述斷路器為數(shù)字?jǐn)嗦菲鳌?/p>
上述的基于邊方向變化量的交流微網(wǎng)保護(hù)防誤動(dòng)方法,其特征在于:步驟201中所述斷路器上流過的有功功率瞬時(shí)值pj通過有功功率傳感器采集。
上述的基于邊方向變化量的交流微網(wǎng)保護(hù)防誤動(dòng)方法,其特征在于:所述
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
1、本發(fā)明針對(duì)微電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),采用以斷路器為邊界的思想將微電網(wǎng)進(jìn)行分割,通過規(guī)定聯(lián)系各個(gè)分割區(qū)域的斷路器上電流的正方向,構(gòu)建有向弧結(jié)構(gòu)矩陣,采集斷路器上流過的有功功率瞬時(shí)值,根據(jù)邊方向變化量的保護(hù)原理對(duì)微電網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治?,?duì)分割區(qū)域進(jìn)行故障定位,便于推廣使用。
2、本發(fā)明僅采集流過斷路器的有功功率瞬時(shí)值,通過實(shí)時(shí)采樣流過斷路器的有功功率來計(jì)算單位采樣時(shí)間內(nèi)有功功率變化量即突變量,將突變量與門檻值進(jìn)行比較后得到邊故障信息量,邊故障信息量經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龅木仃囁惴ㄌ幚砗髮?shí)現(xiàn)可以故障定位,需要信息交互的數(shù)據(jù)量少,對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率和對(duì)信道的抗干擾能力要求低,可靠穩(wěn)定,使用效果好。
3、本發(fā)明方法步驟簡(jiǎn)單,通過為故障標(biāo)志矩陣設(shè)置故障信號(hào)計(jì)數(shù)標(biāo)志矩陣且故障信號(hào)計(jì)數(shù)標(biāo)志矩陣中的任一故障信號(hào)計(jì)數(shù)標(biāo)志的初始狀態(tài)均為低電平,通過故障分割區(qū)域的故障信號(hào)計(jì)數(shù)標(biāo)志跳變及更新故障標(biāo)志,實(shí)現(xiàn)故障分割區(qū)域的故障保持,避免微電網(wǎng)潮流方向多變,導(dǎo)致分割區(qū)域的故障標(biāo)志矩陣變化,進(jìn)而導(dǎo)致斷路器誤動(dòng),便于推廣使用。
綜上所述,本發(fā)明不僅能夠?qū)ξ㈦娋W(wǎng)多個(gè)分割區(qū)域的故障進(jìn)行準(zhǔn)確的故障定位,需要信息交互的數(shù)據(jù)量少,對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率和對(duì)信道的抗干擾能力要求低,并且可精確保持?jǐn)嗦菲鏖_合,防止斷路器誤動(dòng),確保故障后的及時(shí)恢復(fù),實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)保護(hù)的邏輯自適應(yīng)性,便于推廣使用。
下面通過附圖和實(shí)施例,對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
附圖說明
圖1為本發(fā)明實(shí)施例的微電網(wǎng)的分割區(qū)域圖。
圖2為圖1的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。
圖3為本發(fā)明交流微網(wǎng)保護(hù)防誤動(dòng)方法的流程框圖。
圖4為本發(fā)明實(shí)施例的微電網(wǎng)存在故障時(shí)流過第1個(gè)斷路器的有功功率突變示意圖。
圖5為本發(fā)明實(shí)施例的微電網(wǎng)存在故障時(shí)流過第2個(gè)斷路器的有功功率突變示意圖。
圖6為本發(fā)明實(shí)施例的微電網(wǎng)存在故障時(shí)流過第3個(gè)斷路器的有功功率突變示意圖。
圖7為本發(fā)明實(shí)施例的微電網(wǎng)存在故障時(shí)流過第4個(gè)斷路器的有功功率突變示意圖。
圖8為本發(fā)明實(shí)施例的微電網(wǎng)存在故障時(shí)流過第5個(gè)斷路器的有功功率突變示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1至圖3所示,本發(fā)明的基于邊方向變化量的交流微網(wǎng)保護(hù)防誤動(dòng)方法,包括以下步驟:
步驟一、分割微電網(wǎng)區(qū)域并構(gòu)建微電網(wǎng)的有向弧結(jié)構(gòu)矩陣:首先,以斷路器實(shí)際位置為基礎(chǔ)劃分出微電網(wǎng)的分割區(qū)域,所述分割區(qū)域中不包含斷路器,所述分割區(qū)域包括配網(wǎng)分割區(qū)、輸送分割區(qū)、負(fù)載分割區(qū)、微源分割區(qū)和混合分割區(qū);然后,規(guī)定聯(lián)系各個(gè)分割區(qū)域的斷路器上電流的正方向,構(gòu)建有向弧結(jié)構(gòu)矩陣m且
本實(shí)施例中,所述斷路器為數(shù)字?jǐn)嗦菲鳌?/p>
需要說明的是,本實(shí)施例中,如圖1所示,微電網(wǎng)中設(shè)置有斷路器b1、斷路器b2、斷路器b3、斷路器b4、斷路器b5將微電網(wǎng)分割為配網(wǎng)分割區(qū)f1、輸送分割區(qū)f2、負(fù)載分割區(qū)f3和f5、微源分割區(qū)f4和混合分割區(qū)f6,為了簡(jiǎn)化分析,將圖1中分割區(qū)域的微電網(wǎng)進(jìn)行簡(jiǎn)化,簡(jiǎn)化為如圖2所述的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),其中,配網(wǎng)分割區(qū)f1、輸送分割區(qū)f2、負(fù)載分割區(qū)f3和f5、微源分割區(qū)f4和混合分割區(qū)f6為拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的頂點(diǎn),斷路器b1、斷路器b2、斷路器b3、斷路器b4、斷路器b5作為拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的邊,由于微電網(wǎng)的雙向潮流特性,無(wú)方向的矩陣無(wú)法描述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),因此規(guī)定聯(lián)系各個(gè)分割區(qū)域的斷路器上電流的正方向,成為有方向描述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
如圖2所示,斷路器b1的正方向是從配網(wǎng)分割區(qū)f1流向輸送分割區(qū)f2;斷路器b2的正方向是從輸送分割區(qū)f2流向負(fù)載分割區(qū)f3;斷路器b3的正方向是從輸送分割區(qū)f2流向微源分割區(qū)f4;斷路器b4的正方向是從輸送分割區(qū)f2流向混合分割區(qū)f6;斷路器b5的正方向是從微源分割區(qū)f4流向負(fù)載分割區(qū)f5。
本實(shí)施例中,分割區(qū)域的編號(hào)n取6,斷路器的編號(hào)k取5,構(gòu)建有向弧結(jié)構(gòu)矩陣m且
步驟二、獲取流過斷路器的有功功率瞬時(shí)值并構(gòu)建邊故障信息矩陣,過程如下:
步驟201、采集斷路器上流過的有功功率瞬時(shí)值pj;
本實(shí)施例中,步驟201中所述斷路器上流過的有功功率瞬時(shí)值pj通過有功功率傳感器采集。
步驟202、根據(jù)公式
本實(shí)施例中,所述
步驟203、構(gòu)建邊故障信息矩陣bf且bf=[bf1bf2…bfj…bfk],其中,bfj為第j個(gè)斷路器的故障信息且
需要說明的是,本實(shí)施例中,如圖4所示,斷路器b1所在的邊b1,在故障發(fā)生前有功功率為正,在故障發(fā)生后為正且幅值增大,則故障發(fā)生在邊b1的終點(diǎn)區(qū);
如圖5所示,斷路器b2所在的邊b2,在故障發(fā)生前有功功率為正,在故障發(fā)生后為正且幅值減小,則故障發(fā)生在邊b2的起點(diǎn)區(qū);
如圖6所示,斷路器b3所在的邊b3,在故障發(fā)生前有功功率為正,在故障發(fā)生后為正且幅值減小,則故障發(fā)生在邊b3的起點(diǎn)區(qū);
如圖7所示,斷路器b4所在的邊b4,在故障發(fā)生前有功功率為正,在故障發(fā)生后為正且幅值減小,則故障發(fā)生在邊b4的起點(diǎn)區(qū);
如圖8所示,斷路器b5所在的邊b5,在故障發(fā)生前有功功率為正,在故障發(fā)生后為正且幅值減小,則故障發(fā)生在邊b5的起點(diǎn)區(qū);
綜上所述,邊故障信息矩陣bf=[-11111],可判斷故障發(fā)生在輸送分割區(qū)f2內(nèi)。
步驟三、定位故障分割區(qū)域,過程如下:
步驟301、首先,根據(jù)公式
步驟302、判斷分割區(qū)域內(nèi)是否發(fā)生故障:根據(jù)故障標(biāo)志fi的取值判斷第i個(gè)分割區(qū)域內(nèi)是否發(fā)生故障,當(dāng)故障標(biāo)志fi等于1時(shí),第i個(gè)分割區(qū)域內(nèi)發(fā)生故障,第i個(gè)分割區(qū)域?yàn)楣收戏指顓^(qū)域;否則,第i個(gè)分割區(qū)域?yàn)榉枪收戏指顓^(qū)域;
需要說明的是,為了更加直觀的描述故障分割區(qū)域的定位,結(jié)合有向弧結(jié)構(gòu)矩陣
步驟四、故障分割區(qū)域的故障保持,過程如下:
步驟401、設(shè)置故障信號(hào)計(jì)數(shù)標(biāo)志矩陣fj:為故障標(biāo)志矩陣f設(shè)置故障信號(hào)計(jì)數(shù)標(biāo)志矩陣fj且故障信號(hào)計(jì)數(shù)標(biāo)志矩陣fj中的任一故障信號(hào)計(jì)數(shù)標(biāo)志fji的初始狀態(tài)均為低電平,其中,故障信號(hào)計(jì)數(shù)標(biāo)志fji為故障標(biāo)志fi的故障信號(hào)計(jì)數(shù)標(biāo)志且fji=0;
需要說明的是,為故障標(biāo)志矩陣f設(shè)置故障信號(hào)計(jì)數(shù)標(biāo)志矩陣fj且故障信號(hào)計(jì)數(shù)標(biāo)志矩陣的初始值為
步驟402、故障分割區(qū)域的故障信號(hào)計(jì)數(shù)標(biāo)志跳變:將步驟302中得到的故障分割區(qū)域?qū)?yīng)的故障信號(hào)計(jì)數(shù)標(biāo)志fji的狀態(tài)從低電平0跳變?yōu)楦唠娖?,將步驟302中得到的非故障分割區(qū)域?qū)?yīng)的故障信號(hào)計(jì)數(shù)標(biāo)志狀態(tài)保持低電平0;
需要說明的是,本實(shí)施例中,輸送分割區(qū)f2故障,因此,輸送分割區(qū)f2對(duì)應(yīng)的故障信號(hào)計(jì)數(shù)標(biāo)志fj2的狀態(tài)從低電平0跳變?yōu)楦唠娖?,即此時(shí)故障信號(hào)計(jì)數(shù)標(biāo)志矩陣
步驟404、根據(jù)公式
需要說明的是,故障分割區(qū)域的故障保持的目的是,在實(shí)際故障分割區(qū)域確定后,相應(yīng)區(qū)域相關(guān)聯(lián)的斷路器直接跳開,斷路器跳開之后,邊故障信息量就會(huì)發(fā)生變化,故障分割區(qū)域還在實(shí)時(shí)計(jì)算,如果再計(jì)算出其他故障分割區(qū)域邊故障信息量變化符合故障標(biāo)志計(jì)算結(jié)果時(shí),就會(huì)出現(xiàn)繼續(xù)跳其他斷路器的異常情況,這是不應(yīng)該出現(xiàn)的情況,因此需要對(duì)計(jì)算出來的各個(gè)故障分割區(qū)域的進(jìn)行故障標(biāo)志保持處理才可以使斷路器只正確動(dòng)作一次,防止斷路器誤動(dòng)作。
本實(shí)施例中,使用故障更新標(biāo)志fi'結(jié)果執(zhí)行故障發(fā)生區(qū)的斷路器跳,故障更新標(biāo)志
步驟五、根據(jù)公式
本實(shí)施例中,通過獲取每個(gè)斷路器關(guān)聯(lián)的故障分割區(qū)域,通過計(jì)算每個(gè)斷路器的狀態(tài)信號(hào)
以上所述,僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例,并非對(duì)本發(fā)明作任何限制,凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化,均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。