CN109066665A - 一种基于微网信息流的数据分析故障诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种基于微网信息流的数据分析故障诊断方法，流程包括：采集微网内的光伏电站，风电场，热电厂，电池储能，电储热装置的数据；计算对应的影响因子；计算微网换流站无功功率消耗；计算风电场与换流站间无功功率；对微网线路进行故障判断，包括短路判断和微网内过电压故障判断；本发明根据当前微网内光伏电站，风电场，热电厂，电池储能，电储热装置的运行状态，进行相应的数据检测后，根据微网内数据的大小进行相应计算，根据计算结果能够准确判断微网的运行状态，判断微网内是否出现短路，过电压等故障现象，能够及时作出反应应对故障现象的发生。

Description

一种基于微网信息流的数据分析故障诊断方法

技术领域

本发明属于电网技术领域，具体涉及一种基于微网信息流的数据分析故障诊断方法。

背景技术

微电网由分布电源、储能装置、控制转换装置和负荷等组成。由于微电网在孤岛运行时对电能质量要求较高，为保证微电网的安全稳定运行必须对微网内的运行数据进行实时监测，判断微网的运行情况，微网中主要出现的异常异常情况有微网中电子元件产生的谐波干扰及配网的谐波传递干扰；微网中非线性负荷产生谐波；微网的运行和控制方式不符合要求；微网中电源启停及电源出力不均匀；配网各种暂态变化及其他扰动(如雷电侵入)；微网中存在多个并网逆变器，各自参数不同，使得输出电压差异形成环流；微网的储能设备配置。而微网电能质量的检测、分析和控制相对传统大电网更加复杂和困难。为了更好地改善微网的电能质量，让微网更加安全稳定运行，进行如下发明。

发明内容

针对以上技术问题，本发明提出一种基于微网信息流的数据分析故障诊断方法，具体包括如下流程：

步骤1、采集微网内的光伏电站，风电场，热电厂，电池储能，电储热装置的数据，包括：光伏电站当前工作输出电压U₁，以及当前输出电流I₁；风电场当前工作时的电压输出U₂，以及当前输出电流I₂；热电厂当前工作的输出电压U₃，以输出电流I₃；电池储能装置当前工作的额定电压输出U₄，以及输出电流I₄；电储热装置当前输入电压U₅，以及当前输入电流I₅；

步骤2、计算影响因子、风电机组发出无功功率和微网换流站无功功率消耗，包括步骤2.1～步骤2.3，步骤2.1～步骤2.3不分先后顺序：

步骤2.1、对微网内的光伏电站，风电场，热电厂，电池储能，电储热装置额定电压，电流进行如下方法计算，得到对应的影响因子c_n，n＝1…5：

步骤2.2、计算风电机组发出无功功率Q_r，公式如下：

Q_r＝Q_xrσ+s(Q_e+Q_xsσ+Q_s) (6)

其中，Q_s为定子无功功率，Q_xsσ为定子漏感消耗的无功功率，Q_xrσ为转子漏感消耗的无功功率，Q_e为气隙励磁功率，s为转差率；

步骤2.3、计算微网换流站无功功率消耗Q_dc，公式如下：

式中，

其中，P_dc为换流器直流侧功率；为换流器的功率因素角；X_c为每相换相电抗；μ为换相位；I_d为直流运行电流；U₁₁为换流变压器阀侧绕组空载电压有效值；α为整流器触发角；U_d为直流电压；U_dio为理想空载电压，U_dio等于U₁₁的倍。

步骤3、计算风电场与换流站间无功功率Q_pd，公式如下

步骤4、对微网线路进行故障判断，短路判断，微网内过电压故障判断:

短路判断：使用如下公式计算短路参数：

m₁＝ln(c₁+c₂+c₃+c₄+c₅)² (10)

若m₁>400则线路正常，若m₁≤400则线路发生短路；

电压故障判断：使用如下公式计算电压故障参数：

m₂＝ln(c₁+c₂+c₃+c₄+c₅)²+ln Q_pd (11)

若m₂≤3则线路发生欠电压，若3<m₂≤5则线路正常，m₂>5则发生过电压现象。

有益技术效果：

本发明根据当前微网内光伏电站，风电场，热电厂，电池储能，电储热装置的运行状态，进行相应的数据检测后，根据微网内数据的大小进行相应计算，根据计算结果能够准确判断微网的运行状态，判断微网内是否出现短路，过电压等故障现象，能够及时作出反应应对故障现象的发生。

附图说明

图1为本发明实施例的一种基于微网信息流的数据分析故障诊断方法流程图；

具体实施方式

实施例1：

下面结合附图和具体实施例1对发明做进一步说明，本发明提出一种基于微网信息流的数据分析故障诊断方法，如图1所示，具体流程如下，其中，步骤2、步骤3、步骤4不分先后顺序：

步骤1、采集微网内的光伏电站，风电场，热电厂，电池储能，电储热装置的数据，包括：光伏电站当前工作输出电压U₁＝10kV，以及当前输出电流I₁＝100A；风电场当前工作时的电压输出U₂＝10kV，以及当前输出电流I₂＝100A；热电厂当前工作的输出电压U₃＝10kV，以输出电流I₃＝100A；电池储能装置当前工作的额定电压输出U₄＝380V，以及输出电流I₄＝20A；电储热装置当前输入电压U₅＝380V，以及当前输入电流I₅＝20A；

步骤2、计算影响因子、风电机组发出无功功率和微网换流站无功功率消耗，包括步骤2.1～步骤2.3，步骤2.1～步骤2.3不分先后顺序：

步骤2.1、对微网内的光伏电站，风电场，热电厂，电池储能，电储热装置额定电压，电流进行如下方法计算，得到对应的影响因子c_n，n＝1…5：

步骤2.2、对微网内风电场无功功率进行检测，由于微网内双馈同步风电机组为重要的无功源，在稳定电网电压和无功补偿方面需发挥应有的作用，所以对风电机组发出无功进行判断，计算风电机组发出无功功率Q_r，公式如下：

Q_r＝Q_xrσ+s(Q_e+Q_xsσ+Q_s) (6)

其中，定子无功功率Q_s＝1000var，定子漏感消耗的无功功率Q_xsσ＝100var，转子漏感消耗的无功功率Q_xrσ＝80var，气隙励磁功率Q_e＝60var，转差率s＝0.04。

计算得Q_r＝Q_xrσ+s(Q_e+Q_xsσ+Q_s)＝80+0.04(1000+100+60)＝126.4var

步骤2.3、计算微网换流站无功功率消耗Q_dc，公式如下：

式中，

其中，换流器直流侧功率P_dc为1MW；换流器的功率因素角φ＝0.8为；每相换相电抗X_c＝800；μ为换相位；直流运行电流I_d＝20A；换流变压器阀侧绕组空载电压有效值U₁₁＝380V；整流器触发角α为30度；直流电压U_d为300V；U_dio为理想空载电压，等于U₁₁的倍。

计算得Q_dc＝824var。

步骤3、计算风电场与换流站间无功功率Q_pd，计算结果如下：

步骤4、对微网线路进行故障判断，短路判断，微网内过电压故障判断:

短路判断，m₁＝(c₁+c₂+c₃+c₄+c₅)²＝422.7；

电压故障判断m₂＝lg(c₁+c₂+c₃+c₄+c₅)²+lnQ_pd＝4.9；

所以线路属于正常运行状态。

实施例2：

下面结合附图和具体实施例2对发明做进一步说明，本发明提出一种基于微网信息流的数据分析故障诊断方法，如图1所示，具体流程如下，其中步骤2、步骤3、步骤4不分先后顺序：

步骤1、采集微网内的光伏电站，风电场，热电厂，电池储能，电储热装置的数据，包括：光伏电站当前工作输出电压U₁＝10.9kV，以及当前输出电流I₁＝104A；风电场当前工作时的电压输出U₂＝10kV，以及当前输出电流I₂＝100A；热电厂当前工作的输出电压U₃＝10kV，以输出电流I₃＝100A；电池储能装置当前工作的额定电压输出U₄＝380V，以及输出电流I₄＝20A；电储热装置当前输入电压U₅＝380V，以及当前输入电流I₅＝20A；

步骤2、计算影响因子、风电机组发出无功功率和微网换流站无功功率消耗，包括步骤2.1～步骤2.3，步骤2.1～步骤2.3不分先后顺序：

步骤2.1、对微网内的光伏电站，风电场，热电厂，电池储能，电储热装置额定电压，电流进行如下方法计算，得到对应的影响因子c_n，n＝1…5：

步骤2.2、对微网内风电场无功功率进行检测，由于微网内双馈同步风电机组为重要的无功源，在稳定电网电压和无功补偿方面需发挥应有的作用，所以对风电机组发出无功进行判断，计算风电机组发出无功功率Q_r，公式如下：

Q_r＝Q_xrσ+s(Q_e+Q_xsσ+Q_s) (6)

其中，定子无功功率Q_s＝1100var，定子漏感消耗的无功功率Q_xsσ＝100var，转子漏感消耗的无功功率Q_xrσ＝80var，气隙励磁功率Q_e＝60var，转差率s＝0.04。

Q_r＝Q_xrσ+s(Q_e+Q_xsσ+Q_s)＝80+0.04(1100+100+60)＝132.4var

步骤2.3、计算微网换流站无功功率消耗Q_dc，公式如下：

式中，

其中，设换流器直流侧功率P_dc为1MW；换流器的功率因素角φ＝0.8为；每相换相电抗X_c＝800；μ为换相位；直流运行电流I_d＝20A；换流变压器阀侧绕组空载电压有效值U₁₁＝380V；整流器触发角α为30度；直流电压U_d为300V；U_dio为理想空载电压，等于U₁₁的倍。

计算得Q_dc＝841var。

步骤3、计算风电场与换流站间无功功率Q_pd，公式如下

步骤4、对微网线路进行故障判断，短路判断，微网内过电压故障判断:

短路判断：m₁＝(c₁+c₂+c₃+c₄+c₅)²＝422.7；

电压故障判断：m₂＝lg(c₁+c₂+c₃+c₄+c₅)²+lnQ_pd＝5.1；

所以线路属于过电压运行状态。

Claims (1)

1.一种基于微网信息流的数据分析故障诊断方法，其特征在于，具体包括如下流程，

步骤1、采集微网内的光伏电站，风电场，热电厂，电池储能，电储热装置的数据，包括：光伏电站当前工作输出电压U₁，以及当前输出电流I₁；风电场当前工作时的电压输出U₂，以及当前输出电流I₂；热电厂当前工作的输出电压U₃，以输出电流I₃；电池储能装置当前工作的额定电压输出U₄，以及输出电流I₄；电储热装置当前输入电压U₅，以及当前输入电流I₅；

步骤2、计算影响因子、风电机组发出无功功率和微网换流站无功功率消耗，包括步骤2.1～步骤2.3，步骤2.1～步骤2.3不分先后顺序：

步骤2.1、对微网内的光伏电站，风电场，热电厂，电池储能，电储热装置额定电压，电流进行如下方法计算，得到对应的影响因子c_n，n＝1…5：

步骤2.2、计算风电机组发出无功功率Q_r，公式如下：

Q_r＝Q_xrσ+s(Q_e+Q_xsσ+Q_s) (6)

其中，Q_s为定子无功功率，Q_xsσ为定子漏感消耗的无功功率，Q_xrσ为转子漏感消耗的无功功率，Q_e为气隙励磁功率，s为转差率；

步骤2.3、计算微网换流站无功功率消耗Q_dc，公式如下：

式中，

其中，P_dc为换流器直流侧功率；为换流器的功率因素角；X_c为每相换相电抗；μ为换相位；I_d为直流运行电流；U₁₁为换流变压器阀侧绕组空载电压有效值；α为整流器触发角；U_d为直流电压；U_dio为理想空载电压，U_dio等于U₁₁的倍；

步骤3、计算风电场与换流站间无功功率Q_pd，公式如下

步骤4、对微网线路进行故障判断，包括短路判断和微网内过电压故障判断：

短路判断：使用如下公式计算短路参数：

m₁＝ln(c₁+c₂+c₃+c₄+c₅)² (10)

若m₁>400则线路正常，若m₁≤400则线路发生短路；

电压故障判断：使用如下公式计算电压故障参数：

m₂＝ln(c₁+c₂+c₃+c₄+c₅)²+lnQ_pd (11)

若m₂≤3则线路发生欠电压，若3<m₂≤5则线路正常，m₂>5则发生过电压现象。