CN112748308B - 一种微电网单端快速故障定位方法及相关装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种微电网单端快速故障定位方法及相关装置，通过微电网逆变器的输出电压或三相进网电流判断是否发生故障；当微电网发生故障时将逆变器的下垂控制模式切换为电流控制模式，实现故障穿越；接着构建发生故障的被保护线路的故障回路微分方程；然后在微电网调制波上分别叠加不同次数的谐波并向微电网注入若干个不同频率的高频谐波，使得微电网通过高频谐波对发生故障的被保护线路的谐波电压进行滤波，得到高频信号；最后通过采用电网中高频信号进行故障距离计算；在不需要通信的情况下便可以完成对微网系统故障的快速、准确且可靠的判别和定位，从而解决了现有微电网故障定位技术定位准确率低、时间长且不可靠的技术问题。

Description

一种微电网单端快速故障定位方法及相关装置

技术领域

本申请涉及电力技术领域，尤其涉及一种微电网单端快速故障定位方法及相关装置。

背景技术

微电网作为一种将分布式微源、负荷、储能装置以及电力电子换流器有机整合在一起的小型发配电系统，可以运行于并网或孤岛两种模式，其安全稳定运行能力是实现微电网大规模应用的首要保障。然而，相比于大电网惯性大、阻尼强的特点，微电网作为一个电力电子化系统，呈现惯性小、阻尼弱的运行特性，当系统发生故障时，需快速切除故障，否则容易发生失稳导致系统崩溃，因此微电网对继电保护装置的快速性要求很高。

目前，对微电网进行保护的方案主要有双端量保护和单端量保护，其中，双端量保护方案，需要在微电网被保护线路两侧交换故障信息，基于通信可实现全线速动，存在一定的通信延时，且当通信系统发生故障时，无法对微电网故障进行判别和定位；而单端量保护方案，主要是利用故障电流幅值信息与延时动作时间配合协调系统中的各线路保护装置，对于高过渡电阻故障或线路末端故障，保护动作需要的时间较大，导致对故障定位时间过长；而且微网系统线路短，使得故障定位准确率低。

因此，提供一种快速、精确且可靠的微电网单端故障定位方法及装置是亟待解决的。

发明内容

本申请实施例提供了一种微电网单端快速故障定位方法及相关装置，用于解决现有微电网故障定位技术定位准确率低、时间长且不可靠的技术问题。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种微电网单端快速故障定位方法，所述方法包括：

S1、当微电网的逆变器的输出电压小于预置电压，或所述逆变器的三相进网电流大于预置电流时，将所述逆变器的下垂控制模式切换为电流控制模式；

S2、当所述微电网的A相和B相之间发生相间故障，构建所述微电网的m侧A相和B相的故障回路微分方程式，并获取所述故障回路微分方程式的未知参数的个数N，N为正整数；

S3、对所述微电网的逆变型微源的内环电流闭环控制输出值进行反park变换，得到三相调制波，分别对所述三相调制波进行X次谐波和Y次谐波的叠加，X和Y均为正整数；

S4、根据所述未知参数的个数N，对所述微电网分别注入N个不同频率的高频谐波，分别得到N个电压谐波和电流谐波；

S5、将发生相间故障的被保护线路m侧的N个电压谐波和电流谐波，代入到所述故障回路微分方程式中，计算得到故障位置与所述m侧的距离。

可选地，步骤S2，具体包括：

当所述微电网的A相和B相之间发生相间故障，将所述微电网转换为R-L等值模型，根据m侧A相和B相之间的线电压、m侧A相电流和B相电流构建所述微电网的m侧A相和B相的故障回路微分方程式，并获取所述故障回路微分方程式的未知参数的个数N，N为正整数。

可选地，步骤S5，具体包括：

将发生相间故障的被保护线路m侧的N个电压谐波和电流谐波，代入到所述故障回路微分方程式中，并将所述故障回路微分方程式的微分项替换为差分运算后，通过最小二乘法求解得到故障位置与所述m侧的距离。

可选地，所述三相调制波为：

式中，u_mda、u_mdb、u_mdc分别为A、B、C相的调制波，U_md为所述内环电流闭环控制输出电压的基波幅值，ω为所述内环电流闭环控制输出电压的频率，

为所述内环电流闭环控制输出电压的相位。

可选地，所述故障回路微分方程式为：

式中，u_mab(t)为被保护线路m侧AB相之间的线电压，i_ma、i_mb分别为被保护线路m侧A相电流和B相电流，r为线路单位长度电阻，L故障位置与所述m侧的距离，l为线路单位长度电感，k_f为流入故障点的分支系数，R_f过渡电阻，R′_f等效过渡电阻。

本申请第二方面提供一种微电网单端快速故障定位装置，所述装置包括：

切换单元，用于当微电网的逆变器的输出电压小于预置电压，或所述逆变器的三相进网电流大于预置电流时，将所述逆变器的下垂控制模式切换为电流控制模式；

构建单元，用于当所述微电网的A相和B相之间发生相间故障，构建所述微电网的m侧A相和B相的故障回路微分方程式，并获取所述故障回路微分方程式的未知参数的个数N，N为正整数；

调制单元，用于对所述微电网的逆变型微源的内环电流闭环控制输出值进行反park变换，得到三相调制波，分别对所述三相调制波进行X次谐波和Y次谐波的叠加，X和Y均为正整数；

注入单元，用于根据所述未知参数的个数N，对所述微电网分别注入N个不同频率的高频谐波，分别得到N个电压谐波和电流谐波；

计算单元，用于将发生相间故障的被保护线路m侧的N个电压谐波和电流谐波，代入到所述故障回路微分方程式中，计算得到故障位置与所述m侧的距离。

可选地，所述构建单元，具体用于：

当所述微电网的A相和B相之间发生相间故障，将所述微电网转换为R-L等值模型，根据m侧A相和B相之间的线电压、m侧A相电流和B相电流构建所述微电网的m侧A相和B相的故障回路微分方程式，并获取所述故障回路微分方程式的未知参数的个数N，N为正整数。

可选地，所述计算单元，具体用于：

将发生相间故障的被保护线路m侧的N个电压谐波和电流谐波，代入到所述故障回路微分方程式中，并将所述故障回路微分方程式的微分项替换为差分运算后，通过最小二乘法求解得到故障位置与所述m侧的距离。

本申请第三方面提供一种微电网单端快速故障定位设备，所述设备包括处理器以及存储器：

所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器用于根据所述程序代码中的指令，执行如上述第一方面所述的微电网单端快速故障定位方法的步骤。

本申请第四方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行上述第一方面所述的微电网单端快速故障定位方法。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：

本申请实施例中，提供了一种微电网单端快速故障定位方法，包括：S1、当微电网的逆变器的输出电压小于预置电压，或逆变器的三相进网电流大于预置电流时，将逆变器的下垂控制模式切换为电流控制模式；S2、当微电网的A相和B相之间发生相间故障，构建微电网的m侧A相和B相的故障回路微分方程式，并获取故障回路微分方程式的未知参数的个数N，N为正整数；S3、对微电网的逆变型微源的内环电流闭环控制输出值进行反park变换，得到三相调制波，分别对三相调制波进行X次谐波和Y次谐波的叠加，X和Y均为正整数；S4、根据未知参数的个数N，对微电网分别注入N个不同频率的高频谐波，分别得到N个电压谐波和电流谐波；S5、将发生相间故障的被保护线路m侧的N个电压谐波和电流谐波，代入到故障回路微分方程式中，计算得到故障位置与m侧的距离。

本申请的微电网单端快速故障定位方法，通过微电网的逆变器的输出电压或三相进网电流判断微电网是否发生故障；当微电网发生故障时，将逆变器的下垂控制模式切换为电流控制模式，实现故障穿越；接着构建发生故障的被保护线路的故障回路微分方程；然后在微电网逆变型微源的内环电流闭环控制的调制波上分别叠加不同次数的谐波，并向微电网注入若干个不同频率的高频谐波，使得微电网通过高频谐波对发生故障的被保护线路的谐波电压等进行滤波得到高频信号；最后充分利用了电力电子变换器的高可控性，通过采用电网中高频信号进行故障距离计算，在不需要通信的情况下便可以完成对微网系统故障的快速、准确且可靠的判别和定位，从而解决了现有微电网故障定位技术定位准确率低、时间长且不可靠的技术问题。

附图说明

图1为本申请实施例中提供的一种微电网单端快速故障定位方法的实施例一的流程示意图；

图2为本申请实施例中提供的一种微电网单端快速故障定位方法的实施例二的流程示意图；

图3为本申请实施例中提供的一种微电网单端快速故障定位装置的实施例的结构图；

图4为本申请实施例中提供的典型的微电网系统结构图；

图5为本申请实施例中提供的下垂控制型IBDG的故障穿越控制框图；

图6为本申请实施例中提供的下垂控制型IBDG的故障检测模块结构图；

图7为本申请实施例中提供的被保护线路的AB相故障网络图；

图8为本申请实施例中提供的高频谐波提取模块结构图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1，本申请实施例中提供的一种微电网单端快速故障定位方法的实施例一，包括：

步骤101、当微电网的逆变器的输出电压小于预置电压，或逆变器的三相进网电流大于预置电流时，将逆变器的下垂控制模式切换为电流控制模式。

需要说明的是，当微电网发生故障时，微电网的逆变型微源(IBDG)的故障检测单元通过综合判断逆变器的输出电压和相进网电流的变化情况，触发对应保护设定值(预置电压和阈值电流)后产生电网故障信号，接着IBDG的逆变器的控制系统模块将下垂控制模式切换为电流控制模式，实现故障穿越。

步骤102、当微电网的A相和B相之间发生相间故障，构建微电网的m侧A相和B相的故障回路微分方程式，并获取故障回路微分方程式的未知参数的个数N，N为正整数。

需要说明的是，由于现有的10kV网络为不接地系统，多发生相间短路故障，以AB相间短路故障为例，可以列出微电网的m侧A相和B相的故障回路微分方程式；可以理解的是，由于在步骤104中需要向电网注入高频谐波，而注入高频谐波个数由故障回路微分方程式的未知参数的个数决定，比如故障距离和等效过渡电阻为未知参数，那么未知参数的个数就是两个。

步骤103、对微电网的逆变型微源的内环电流闭环控制输出值进行反park变换，得到三相调制波，分别对三相调制波进行X次谐波和Y次谐波的叠加，X和Y均为正整数。

需要说明的是，反park变换(派克变换)应用于定子电压，从物理意义上讲，其作用是将电压等效到dq(直轴和交轴)轴上，本实施例通过对内环电流闭环控制输出值进行反park变换得到三相调制波后，在三相调制波叠加8次谐波和10次谐波的叠加。

步骤104、根据未知参数的个数N，对微电网分别注入N个不同频率的高频谐波，分别得到N个电压谐波和电流谐波。

需要说明的是，本实施例未知参数的个数为两个，分别是故障距离和等效过渡电阻，因此，往微电网分别注入400Hz和500Hz两个高频谐波，使得微电网的发生故障的被保护线路m侧保护装置测量的电压、电流信息，经过特征频率分别为400Hz和500Hz的带通滤波器进行滤波处理，获得m侧8次与10次电压、电流谐波。

步骤105、将发生相间故障的被保护线路m侧的N个电压谐波和电流谐波，代入到故障回路微分方程式中，计算得到故障位置与m侧的距离。

需要说明的是，并将8次与10次电压、电流谐波代入到故障回路微分方程式中进行求解，得到故障位置与m侧的距离，从而对故障进行精确定位。充分利用了电力电子变换器的高可控性，通过采用电网中高频信号进行故障距离的快速计算。而且由于本申请的定位方法为单端量保护，无需通信的情况下便可以完成故障的判别与定位，保证了故障定位的可靠性与时效性。

本申请的微电网单端快速故障定位方法，通过微电网的逆变器的输出电压或三相进网电流判断微电网是否发生故障；当微电网发生故障时，将逆变器的下垂控制模式切换为电流控制模式，实现故障穿越；接着构建发生故障的被保护线路的故障回路微分方程；然后在微电网逆变型微源的内环电流闭环控制的调制波上分别叠加不同次数的谐波，并向微电网注入若干个不同频率的高频谐波，使得微电网通过高频谐波对发生故障的被保护线路的谐波电压等进行滤波得到高频信号；最后充分利用了电力电子变换器的高可控性，通过采用电网中高频信号进行故障距离计算，在不需要通信的情况下便可以完成对微网系统故障的快速、准确且可靠的判别和定位，从而解决了现有微电网故障定位技术定位准确率低、时间长且不可靠的技术问题。

以上为本申请实施例中提供的一种微电网单端快速故障定位方法的实施例一，以下为本申请实施例中提供的一种微电网单端快速故障定位方法的实施例二。

请参阅图2，本申请实施例中提供的一种微电网单端快速故障定位方法的实施例二，包括：

步骤201、当微电网的逆变器的输出电压小于预置电压，或逆变器的三相进网电流大于预置电流时，将逆变器的下垂控制模式切换为电流控制模式。

步骤201与实施例一的步骤101描述相同，请参见步骤101描述，在此不再赘述。

步骤202、当微电网的A相和B相之间发生相间故障，将微电网转换为R-L等值模型，根据m侧A相和B相之间的线电压、m侧A相电流和B相电流构建微电网的m侧A相和B相的故障回路微分方程式，并获取故障回路微分方程式的未知参数的个数N，N为正整数。

需要说明的是，由于微电网系统规模较小，线路长度短，因此本申请实施例将微电网的线路和系统转换为R-L等值模型；另外现有的10kV网络为不接地系统，多发生相间短路故障，因此本实施例以AB相间短路故障为例，根据m侧A相和B相之间的线电压、m侧A相电流和B相电流构建微电网的m侧A相和B相的故障回路微分方程式，可以理解的是，由于在步骤204中需要向电网注入高频谐波，而注入高频谐波个数由故障回路微分方程式的未知参数的个数决定，比如故障距离和等效过渡电阻为未知参数，那么未知参数的个数就是两个。

其中故障回路微分方程式为：

式中，u_mab(t)为被保护线路m侧AB相之间的线电压，i_ma、i_mb分别为被保护线路m侧A相电流和B相电流，r为线路单位长度电阻，L故障位置与m侧的距离，l为线路单位长度电感，k_f为流入故障点的分支系数，R_f过渡电阻，R′_f等效过渡电阻。

步骤203、对微电网的逆变型微源的内环电流闭环控制输出值进行反park变换，得到三相调制波，分别对三相调制波进行X次谐波和Y次谐波的叠加，X和Y均为正整数。

步骤203与实施例一的步骤103描述相同，请参见步骤103描述，在此不再赘述。

其中三相调制波为：

式中，u_mda、u_mdb、u_mdc分别为A、B、C相的调制波，U_md为内环电流闭环控制输出电压的基波幅值，ω为内环电流闭环控制输出电压的频率，

为内环电流闭环控制输出电压的相位。

步骤204、根据未知参数的个数N，对微电网分别注入N个不同频率的高频谐波，分别得到N个电压谐波和电流谐波。

本实施例过在三相调制波上叠加8次和10次谐波，往微电网系统中注入400Hz和500Hz两个高频谐波，因此通过逆变器调制模块调制得到三相调制波变为u_mda1、u_mdb1、u_mdc1：

其中：

式中，u_mda、u_mdb、u_mdc分别为A、B、C相的调制波，U_md为内环电流闭环控制输出电压的基波幅值，ω为内环电流闭环控制输出电压的频率，

为内环电流闭环控制输出电压的相位，为了使得注入的高频信号满足故障定位需求，同时又不影响IBDG的故障穿越功能，这里k取值0.2。

步骤205、将发生相间故障的被保护线路m侧的N个电压谐波和电流谐波，代入到故障回路微分方程式中，并将故障回路微分方程式的微分项替换为差分运算后，通过最小二乘法求解得到故障位置与m侧的距离。

需要说明的是，在步骤204中，往微电网分别注入400Hz和500Hz两个高频谐波，使得微电网的发生故障的被保护线路m侧保护装置测量的电压、电流信息，经过特征频率分别为400Hz和500Hz的带通滤波器进行滤波处理，获得m侧8次与10次电压、电流谐波，分别为：u_mfh1，i_mfh1和u_mfh2，i_mfh2。

接着，将8次与10次电压、电流谐波代入到故障回路微分方程式中，将故障回路微分方程式的微分项：

用差分运算：

代替，同理，

也可以得到，最后利用最小二乘法求解未知数故障位置与m侧的距离L和等效过渡电阻R′_f。

以下分别是对典型的微电网系统、下垂控制型IBDG的故障穿越控制、下垂控制型IBDG的故障检测模块、被保护线路的AB相故障网络、高频谐波提取模块的描述。

图4是典型的微电网系统结构图，包括四条母线、三个逆变型微源(Inverter-based distributed generator,IBDG)、两个负载、保护与监测装置等部分。PCC(Point ofcommon coupling)为公共连接点，连接微电网与大电网，三个逆变型微源IBDG1、IBDG2和IBDG3的逆变器均采用下垂控制策略，通过控制环网开关开断，微电网系统可在辐射型和环型两种网络结构之间切换，F1、F2和F3分别是不同线路上的故障点。

图5是下垂控制型IBDG的故障穿越控制框图，主要包括功率外环和电压、电流内环三部分，功率外环控制输入量为有功参考P_o*、无功参考Q_o*、额定电压幅值U₀、参考角频率ω₀、电压下垂系数D_q和频率下垂系数D_p，输出量为参考电压U_ref和相位θ；电压内环控制输入为参考电压u_od*和u_oq*、反馈输出电压u_odq、前馈输出电流i_odq，输出为参考电流i_ldqr；电流内环控制输入为参考电流i_ldq*、反馈输出电流i_ldq、前馈输出电压u_odq，输出为调制波dq轴分量u_mddq；将abc坐标变换至dq坐标系或dq坐标变换至abc坐标系的坐标变换单元，输入为参考锁相相位θ。故障检测单元输入为逆变器输出电压dq轴分量u_odq和三相输出电流i_oabc、输出为故障标志位Flag_f，当故障检测单元检测到系统发生故障时，开关S1-S3均切换至1位置，电流内环控制参考电流切换至i_dqset，实现故障限流。高频谐波故障模块中，U_md、ω和φ₁分别为故障时时输出电压的基波幅值、频率和相位；k、φ₈和φ₁₀分别为高频谐波电压幅值系数、8次谐波相位和10次谐波相位。

图6是下垂控制型IBDG的故障检测模块结构框图，故障检测单元通过实时检测逆变器输出电压状态并判断是否有故障发生，进而给三相并网逆变器的故障穿越提供条件。主要包括电压幅值检测单元与瞬时电流检测单元，两者利用“或”逻辑输出故障标志位Flag_f。其中，i_oabc为逆变器输出电流的瞬时值，u_od和u_oq分别为逆变器输出电压u_oabc的d轴分量，I_trip为电流预设值，V_trip为电压预设值。电压幅值检测单元根据逆变器输出电压幅值U_om，并与电压预设值V_trip进行比较，瞬时电流检测单元用于将三相进网电流i_oabc的瞬时值与电流预设值I_trip进行比较，当U_om小于V_trip或i_oab大于I_trip时，则认为电网发生故障并置位故障标志位Flag_f，否则微电网仍为正常工况。

图7为被保护线路的AB相故障网络图，u_mab和u_nab分别为被保护线路m侧和n侧AB相之间的线电压，i_ma和i_mb分别为被保护线路m侧A相电流和B相电流，i_na和i_nb分别为被保护线路n侧A相电流和B相电流，R_f为过渡电阻，i_fab为流入故障点的电流，r和l分别为线路单位长度电阻和电感，L为被保护线路m侧到故障点的距离，D为线路全长。

图8为高频谐波提取模块，u_m和i_m分别为被保护线路m侧保护装置测量的电压、电流信息，ω_fh1和ω_fh2分别为带通滤波器的两个特征频率，分别为400Hz和500Hz，u_m和i_m经过带通滤波器滤波可获取8次与10次电压、电流谐波u_mfh1，i_mfh1和u_mfh2，i_mfh2。

以上为本申请实施例中提供的一种微电网单端快速故障定位方法的实施例二，以下为本申请实施例中提供的一种微电网单端快速故障定位装置的实施例。

请参阅图3，本申请实施例中提供的一种微电网单端快速故障定位装置的实施例，包括：

切换单元301，用于当微电网的逆变器的输出电压小于预置电压，或逆变器的三相进网电流大于预置电流时，将逆变器的下垂控制模式切换为电流控制模式。

构建单元302，用于当微电网的A相和B相之间发生相间故障，构建微电网的m侧A相和B相的故障回路微分方程式，并获取故障回路微分方程式的未知参数的个数N，N为正整数。

调制单元303，用于对微电网的逆变型微源的内环电流闭环控制输出值进行反park变换，得到三相调制波，分别对三相调制波进行X次谐波和Y次谐波的叠加，X和Y均为正整数。

注入单元304，用于根据未知参数的个数N，对微电网分别注入N个不同频率的高频谐波，分别得到N个电压谐波和电流谐波。

计算单元305，用于将发生相间故障的被保护线路m侧的N个电压谐波和电流谐波，代入到故障回路微分方程式中，计算得到故障位置与m侧的距离。

本申请的微电网单端快速故障定位装置，通过微电网的逆变器的输出电压或三相进网电流判断微电网是否发生故障；当微电网发生故障时，将逆变器的下垂控制模式切换为电流控制模式，实现故障穿越；接着构建发生故障的被保护线路的故障回路微分方程；然后在微电网逆变型微源的内环电流闭环控制的调制波上分别叠加不同次数的谐波，并向微电网注入若干个不同频率的高频谐波，使得微电网通过高频谐波对发生故障的被保护线路的谐波电压等进行滤波得到高频信号；最后充分利用了电力电子变换器的高可控性，通过采用电网中高频信号进行故障距离计算，在不需要通信的情况下便可以完成对微网系统故障的快速、准确且可靠的判别和定位，从而解决了现有微电网故障定位技术定位准确率低、时间长且不可靠的技术问题。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称：Read-OnlyMemory，英文缩写：ROM)、随机存取存储器(英文全称：Random Access Memory，英文缩写：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种微电网单端快速故障定位方法，其特征在于，包括：

S1、当微电网的逆变器的输出电压小于预置电压，或所述逆变器的三相进网电流大于预置电流时，将所述逆变器的下垂控制模式切换为电流控制模式；

S2、当所述微电网的A相和B相之间发生相间故障，构建所述微电网的m侧A相和B相的故障回路微分方程式，并获取所述故障回路微分方程式的未知参数的个数N，N为正整数；

S3、对所述微电网的逆变型微源的内环电流闭环控制输出值进行反park变换，得到三相调制波，分别对所述三相调制波进行X次谐波和Y次谐波的叠加，X和Y均为正整数；

S4、根据所述未知参数的个数N，对所述微电网分别注入N个不同频率的高频谐波，分别得到N个电压谐波和电流谐波；

S5、将发生相间故障的被保护线路m侧的N个电压谐波和电流谐波，代入到所述故障回路微分方程式中，计算得到故障位置与所述m侧的距离；

其中，所述三相调制波为：

式中，u_mda、u_mdb、u_mdc分别为A、B、C相的调制波，U_md为所述内环电流闭环控制输出电压的基波幅值，ω为所述内环电流闭环控制输出电压的频率，

为所述内环电流闭环控制输出电压的相位。

2.根据权利要求1所述的微电网单端快速故障定位方法，其特征在于，步骤S2，具体包括：

当所述微电网的A相和B相之间发生相间故障，将所述微电网转换为R-L等值模型，根据m侧A相和B相之间的线电压、m侧A相电流和B相电流构建所述微电网的m侧A相和B相的故障回路微分方程式，并获取所述故障回路微分方程式的未知参数的个数N，N为正整数。

3.根据权利要求1所述的微电网单端快速故障定位方法，其特征在于，步骤S5，具体包括：

将发生相间故障的被保护线路m侧的N个电压谐波和电流谐波，代入到所述故障回路微分方程式中，并将所述故障回路微分方程式的微分项替换为差分运算后，通过最小二乘法求解得到故障位置与所述m侧的距离。

4.根据权利要求1所述的微电网单端快速故障定位方法，其特征在于，所述故障回路微分方程式为：

式中，u_mab(t)为被保护线路m侧AB相之间的线电压，i_ma、i_mb分别为被保护线路m侧A相电流和B相电流，r为线路单位长度电阻，L故障位置与所述m侧的距离，l为线路单位长度电感，k_f为流入故障点的分支系数，R_f过渡电阻，R'_f等效过渡电阻。

5.一种微电网单端快速故障定位装置，其特征在于，包括：

切换单元，用于当微电网的逆变器的输出电压小于预置电压，或所述逆变器的三相进网电流大于预置电流时，将所述逆变器的下垂控制模式切换为电流控制模式；

构建单元，用于当所述微电网的A相和B相之间发生相间故障，构建所述微电网的m侧A相和B相的故障回路微分方程式，并获取所述故障回路微分方程式的未知参数的个数N，N为正整数；

调制单元，用于对所述微电网的逆变型微源的内环电流闭环控制输出值进行反park变换，得到三相调制波，分别对所述三相调制波进行X次谐波和Y次谐波的叠加，X和Y均为正整数；

注入单元，用于根据所述未知参数的个数N，对所述微电网分别注入N个不同频率的高频谐波，分别得到N个电压谐波和电流谐波；

计算单元，用于将发生相间故障的被保护线路m侧的N个电压谐波和电流谐波，代入到所述故障回路微分方程式中，计算得到故障位置与所述m侧的距离；

其中，所述三相调制波为：

式中，u_mda、u_mdb、u_mdc分别为A、B、C相的调制波，U_md为所述内环电流闭环控制输出电压的基波幅值，ω为所述内环电流闭环控制输出电压的频率，

为所述内环电流闭环控制输出电压的相位。

6.根据权利要求5所述的微电网单端快速故障定位装置，其特征在于，所述构建单元，具体用于：

当所述微电网的A相和B相之间发生相间故障，将所述微电网转换为R-L等值模型，根据m侧A相和B相之间的线电压、m侧A相电流和B相电流构建所述微电网的m侧A相和B相的故障回路微分方程式，并获取所述故障回路微分方程式的未知参数的个数N，N为正整数。

7.根据权利要求5所述的微电网单端快速故障定位装置，其特征在于，所述计算单元，具体用于：

将发生相间故障的被保护线路m侧的N个电压谐波和电流谐波，代入到所述故障回路微分方程式中，并将所述故障回路微分方程式的微分项替换为差分运算后，通过最小二乘法求解得到故障位置与所述m侧的距离。

8.一种微电网单端快速故障定位设备，其特征在于，所述设备包括处理器以及存储器：

所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行权利要求1-4任一项所述的微电网单端快速故障定位方法。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行权利要求1-4任一项所述的微电网单端快速故障定位方法。

Images