CN113970686B - 基于单端量保护的配电网故障检测方法、系统及定位方法 - Google Patents

基于单端量保护的配电网故障检测方法、系统及定位方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于单端量保护的配电网故障检测方法、系统及定位方法，获取直流配电网在正常运行状态下的第一参数；基于所述第一参数，构建保护启动判据与故障识别判据；获取直流配电网在出现故障状态下的第二参数；基于所述保护启动判据与所述故障识别判据，判断所述第二参数是否满足保护启动判据以及故障识别判据，若同时满足，则该直流配电网出现区内故障，并对区内故障进行故障切除。本发明的有益效果为实现了对直流配电网中出现故障的类型进行精准定性，且增加了对配电网中发生故障的具体地点进行准确定位，从而能够快速实现对故障的切除，提高了对故障进行切除的效率，增加了对故障检测的灵敏度。

Description

基于单端量保护的配电网故障检测方法、系统及定位方法
技术领域
本发明涉及配电网故障检测技术领域，具体而言，涉及基于单端量保护的配电网故障检测方法、系统及定位方法。
背景技术
随着电力电子技术的快速发展，直流配电网因其在传输容量、线路损耗、电能质量及分布式电源即插即用等方面的突出优势，已成为时下智能电网发展重点方向。但是，直流配电网阻尼小、容量大、含有大量不能承受较大故障电流的电力电子器件，故障后几毫秒内故障电流迅速变化，对直流保护与直流断路器的可靠动作具有严重影响，分析直流配电网的故障特性是保障直流保护与直流断路器可靠动作的重要基础。传统的过流保护、微分保护等直接应用于直流配电网时，存在故障特征差异较小，相邻保护配合困难，保护的选择性与灵敏性难以兼顾等问题。为了应对上述问题，可通过增设限流电抗器以限制故障电流的发展，提高直流保护的可靠性。但增设限流电抗器会导致直流故障暂态量降低，从而导致保护策略对故障的检测能力不足，尤其应对高阻故障时，保护容易拒动，可能造成隐性的高阻故障发展为更严重的故障。
有鉴于此，特提出本申请。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有直流配电网中，对直流配电网中的故障检测的灵敏度以及具体的发生故障位置判断不准确，目的在于提供基于单端量保护的配电网故障检测方法、系统及定位方法，能够实现对直流配电网中发生故障的地方进行精准判断，从而实现对故障进行快速切除。
本发明通过下述技术方案实现：
基于单端量保护的配电网故障检测方法，应用于连接限流电抗器的直流配电网中，检测方法步骤包括：
S1：获取直流配电网在正常运行状态下的第一参数，所述第一参数包括正极限流电抗器端电压，负极限流电抗器端电压，正极线路对地电压以及负极线路对地电压；
S2：基于所述第一参数，构建保护启动判据与故障识别判据；
S3：获取直流配电网在出现故障状态下的第二参数，所述第二参数包括故障正极限流电抗器端电压，故障负极限流电抗器端电压，故障正极线路对地电压以及故障负极线路对地电压；
S4：基于所述保护启动判据与所述故障识别判据，判断所述第二参数是否满足保护启动判据以及故障识别判据，若同时满足，则该直流配电网出现区内故障，并对区内故障进行故障切除。
传统的方法在对直流配电网发生的故障进行检测的时候，采用的是增设限流电抗器限制故障电流的发展，但是采用这种方法的时候，限流电抗器会导致直流故障暂态量降低，导致对直流配电网中的故障检测不准确，本发明提供了基于单端量保护的配电网故障检测方法，通过在配电网正常运行状态下建立判据，在根据出现故障所采集的参数，基于判据的基础上来判断直流配电网发生的那种类型的故障，实现了对直流配电网中的故障进行精准判断，快速切除。
优选地，所述步骤S2中，具体步骤方法包括：
基于虚拟补偿策略，将所述正极限流电抗器端电压与所述负极限流电抗器端电压构建为所述故障识别判据；
基于所述正极线路对地电压与所述负极线路对地电压，构建所述启动判据。
优选地，所述保护启动判据具体为：
max(dUP/dt,dUN/dt)>Uset
max为最大值计算符号，Uset为保护启动判据的整定值；UP为正极线路对地电压，dUP/dt为正极线路对地电压变化量值；UN为负极线路对地电压，dUN/dt为负极线路对地电压变化量值。
所述UP的变化量值以及UN的变化量值分别为：
Figure BDA0003323710690000021
ΔUP是ΔT时间间隔内正极线路电压差值，ΔUN是ΔT时间间隔内负极线路电压差值。
优选地，所述保护启动判据定值Uset的具体表达式为：
Uset＝max(dU/dt)
dU/dt为正常运行时线路电压的变化率。
优选地，所述故障识别判据具体为：
max(|US.P|,|US.N|)>US.set
max为最大值计算符号，US.set为故障识别判据的整定值，US.P为虚拟补偿后的正极限流电抗器的端电压、US.N为虚拟补偿后的负极限流电抗器的端电压；
所述USP、USN的具体表达式为：
Figure BDA0003323710690000031
k为虚拟补偿系数，f(u)P为正极限流电抗器的端电压、f(u)N为负极限流电抗器的端电压。
优选地，所述虚拟补偿系数k的具体表达式为：
k＝1+LS/xl
LS为被保护线路上安装的限流电抗器等效电感值，x为被保护线路长度，l为单位长度线路的等值电感值。
优选地，所述故障识别判据定值US.set具体表达式为：
US.set＝0.3U0
U0为直流配电网的额定直流电压。
优选地，所述步骤S4的子步骤包括：
S41：判断所述故障正极线路对地电压与所述故障负极线路对地电压是否满足保护启动判据，若满足，执行步骤S42；
S42：判断所述故障正极限流电抗器端电压与所述故障负极限流电抗器端电压是否满足故障识别判据，若满足，则该直流配电网的故障为区内故障。
本发明还提供了基于单端量保护的配电网故障定位方法，应用于如权利要求1～8任一一种所述检测方法所检测到的发生区内故障的直流配电网，定位方法具体包括：
判断所述第二参数中，故障正极限流电抗器端电压与故障负极限流电抗器的端电压比值K的大小，若K小于0时，直流配电网中发生的故障为两极短路故障；若K大于1时，直流配电网中发生的故障为负极接地故障；若K大于0且小于1时，直流配电网中发生的故障为正极接地故障。
在直流配电网检测到的发生区内故障的基础上，对具体发生故障的地方进行检测，能够实现对故障进行快速检测，提高了故障切除的精准度，增加了识别故障位置的准确率。
本发明还提供了基于单端量保护的配电网故障检测系统，包括第一参数模块、判据构建模块、第二参数模块以及故障判断切除模块，
所述第一参数获取模块，用于获取直流配电网在正常运行状态下的第一参数，所述第一参数包括正极限流电抗器端电压，负极限流电抗器端电压，正极线路对地电压以及负极线路对地电压；
所述判据构建模块，用于基于所述第一参数，构建保护启动判据与故障识别判据；
所述第二参数获取模块，用于获取直流配电网在出现故障状态下的第二参数，所述第二参数包括故障正极限流电抗器端电压，故障负极限流电抗器端电压，故障正极线路对地电压以及故障负极线路对地电压；
所述故障判断切除模块，用于基于所述保护启动判据与所述故障识别判据，判断所述第二参数是否满足保护启动判据以及故障识别判据，若同时满足，则该直流配电网出现区内故障，并对区内故障进行故障切除。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明实施例提供的基于单端量保护的配电网故障检测方法、系统及定位方法，实现了对直流配电网中出现故障的类型进行精准定性，且增加了对配电网中发生故障的具体地点进行准确定位，从而能够快速实现对故障的切除，提高了对故障进行切除的效率，增加了对故障检测的灵敏度，提高了保护的抗过渡电阻能力与灵敏性，具有较强的理论与工程实用意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为故障检测及定位方法流程示意图
图2为端直流配电网等效结构图
图3为保护启动判据中正极对地电压变化量波形
图4为保护启动判据中负极对地电压变化量波形
图5为故障识别判据中区内正极接地故障特征电压波形
图6为故障识别判据中区内两极短路故障特征电压波形
图7为区外正极接地故障特征电压波形
图8为区外两极短路故障特征波形
图9为区内高阻故障识别判据波形
图10为负荷激增下正极电压变化率波形
图11为负荷激增下正极电抗器端电压波形
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实施例中，为了避免混淆本本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
实施例一
本实施例公开了基于单端量保护的配电网故障检测方法，如图1所示，本故障检测方法是应用于连接限流电抗器的直流配电网中，本检测方法主要是采集直流配电网在正常运行状态下的参数，并将参数形成相应的判据，在采集出现故障情况下的参数，看是否满足判据，对出现的故障类型进行区分，检测方法步骤包括：
S1：获取直流配电网在正常运行状态下的第一参数，所述第一参数包括正极限流电抗器端电压，负极限流电抗器端电压，正极线路对地电压以及负极线路对地电压；
在步骤S1中，主要采集的是直流配电网在正常的运作状态下的第一参数，并且将采集的这些参数用作建立判据模型，能够成为在正常状态下判据的具体能够实现的条件，当出现故障的时候，采集的故障参数不会满足相应的判据条件，即可判断该配电网出现了故障。
S2：基于所述第一参数，构建保护启动判据与故障识别判据；
在步骤S2中，制定基于限流电抗器电压的直流配电网单端量保护动作方程与保护逻辑。基于第一参数构建基于线路电压的保护启动判据，并基于虚拟补偿后限流电抗器电压构造故障识别判据；基于正负极限流电抗器电压比值构造故障选极判据；并对每个判据都计算相应的整定值。
具体子步骤包括：
基于虚拟补偿策略，将所述正极限流电抗器端电压与所述负极限流电抗器端电压构建为所述故障识别判据；由于虚拟补偿的作用可能导致负荷波动引起保护误动作；为了保证故障识别判据能够可靠动作，故基于线路电压变化率设计保护启动判据，可以有效的区分区内的故障与正常负荷波动造成的电流变化。
虚拟补偿策略具体为限流电抗器的暂态电压具有明显的区内故障与区外故障的辨别能力，但是缺乏较好的抗过渡电阻能力，存在灵敏性和可靠性的矛盾，为了能够解决这一问题，提出虚拟补偿策略。由于限流电抗器的电压理论上有线路电流的微分值与限流电抗器的微分值乘积可得，而限流电抗器阻碍了电流微分值，降低了保护的灵敏性和抗过渡电阻能力。因此。提出虚拟补偿策略，通过补偿故障时刻故障电流的微分值，实现对限流电抗器的电压的虚拟补偿，从而提高保护的灵敏性和对过度电阻的耐受能力。
保护启动判据具体为：
max(dUP/dt,dUN/dt)>Uset
max为最大值计算符号，Uset为保护启动判据的整定值；UP为正极线路对地电压，dUP/dt为正极线路对地电压变化量值；UN为负极线路对地电压，dUN/dt为负极线路对地电压变化量值。
基于线路电压变化率设计保护启动判据，可以有效的区分区内的故障与正常负荷波动造成的电流变化，则UP的变化量值以及UN的变化量值分别为：
Figure BDA0003323710690000061
ΔUP是ΔT时间间隔内正极线路电压差值，ΔUN是ΔT时间间隔内负极线路电压差值。
保护启动判据是保障保护可靠动作的基础，需要能够有效判别非故障电流波动，适应高阻接地带来的微弱故障特征。因此，保护启动判据定值整定需要保障正常波动时，保护可靠不启动，其定值设计为可靠系数的最大正常波动电压变化率，保护启动判据定值Uset的具体表达式为：
Uset＝max(dU/dt)
dU/dt为正常运行时线路电压的变化率。
基于所述正极线路对地电压与所述负极线路对地电压，构建所述启动判据，当故障特征值同时满足上述两个判据时，判定此时发生的故障为区内故障。
由故障特性分析可知，限流电抗器具有显著故障识别与故障选择能力，但是由于限流电抗器的限流特性，导致故障电流的幅值和变化被明显的抑制。因此，为了提高保护的灵敏性和选择性，需要利用虚拟补偿策略提高故障识别判据的性能。
故障识别判据具体为：
max(|US.P|,|US.N|)>US.set
max为最大值计算符号，US.set为故障识别判据的整定值，US.P为虚拟补偿后的正极限流电抗器的端电压、US.N为虚拟补偿后的负极限流电抗器的端电压；
USP、USN的具体表达式为：
Figure BDA0003323710690000071
k为虚拟补偿系数，f(u)P为正极限流电抗器的端电压、f(u)N为负极限流电抗器的端电压。
所述虚拟补偿系数k的具体表达式为：
k＝1+LS/xl
LS为被保护线路上安装的限流电抗器等效电感值，x为被保护线路长度，l为单位长度线路的等值电感值。
区内故障时，故障极限流电抗器的端电压通常是初值为0.5倍直流系统额定电压的衰减函数，并且在故障后一段时间内保持稳定。并且单极接地故障时，非故障极限流电抗器端电压理论初始值小于0.3倍直流额定电压。故障识别判据定值US.set具体表达式为：US.set＝0.3U0
U0为直流配电网的额定直流电压。
S3：获取直流配电网在出现故障状态下的第二参数，所述第二参数包括故障正极限流电抗器端电压，故障负极限流电抗器端电压，故障正极线路对地电压以及故障负极线路对地电压；
S4：基于所述保护启动判据与所述故障识别判据，判断所述第二参数是否满足保护启动判据以及故障识别判据，若同时满足，则该直流配电网出现区内故障，并对区内故障进行故障切除。在步骤S4中，只有同时满足两个判据的时候，才能判定为出现了区内故障
步骤S4的子步骤包括：
S41：判断所述故障正极线路对地电压与所述故障负极线路对地电压是否满足保护启动判据，若满足，执行步骤S42；
S42：判断所述故障正极限流电抗器端电压与所述故障负极限流电抗器端电压是否满足故障识别判据，若满足，则该直流配电网的故障为区内故障。
本实施例提供的基于单端量保护的配电网故障检测方法，不依赖通信实现，且能够快速实现直流配电网中发生的故障类型，增加了识别灵敏度。
实施例二
本实施例公开了基于单端量保护的配电网故障定位方法，应用于实施例一中检测方法所检测到的发生区内故障的直流配电网，定位方法具体包括：
用于判断故障类型及位置。故障选择判据的设计的依据是正极限流电抗器和负极限流电抗器的端电压比值对故障类型具有明显的区分能力，通常满足下式：
Figure BDA0003323710690000081
判断所述第二参数中，故障正极限流电抗器端电压与故障负极限流电抗器的端电压比值K的大小，若K小于0时，直流配电网中发生的故障为两极短路故障；若K大于1时，直流配电网中发生的故障为负极接地故障；若K大于0且小于1时，直流配电网中发生的故障为正极接地故障。
在实施例一中的已经判断好直流配电网中的故障为区内故障，在判断好的区内故障的情况下，对区内故障具体发生的位置进行定位，能够实现对故障发生具体位置的查找。
如图2所示，四端直流配电网的参数如下，
表1直流配电网系统参数
Figure BDA0003323710690000082
根据直流配电网参数设计故障识别判据定值US.set、保护启动判据定值Uset和虚拟补偿系数k。其中，US.set＝6kV，k＝8.8。保护启动判据由正常运行时线路电压变化率进行确定，如图3、图4所示，正常运行时线路电压变化率最大不超过0.15kV/ms，考虑一定的裕度，设定Uset＝0.17kV/ms。
以线路1为例，线路1左侧的限流电抗器为故障信息采集对象。假设线路1发生双极短路故障与正极接地故障，对于线路1为区内故障，故障位置为线路全长的50％，双极短路故障过渡电阻为0.1Ω，正极接地故障过渡电阻为10Ω。首先，采集故障信息，计算故障特征值，正负极限流电抗器的端电压如图3、图4所示。利用图5、图6信息和故障识别判据可得，区内故障后，正负极限流电抗器电压迅速超过整定值，故障识别判据能够快速、准确、可靠地识别区内故障。结合故障选极判据可得，双极短路故障时K＝1，正极接地故障时K＝1.36。所提保护能够准确识别故障并判断故障的类型。进一步对多种情况的故障进行仿真模拟，结果如表2所示。结果表明区内故障发生时，虚拟补偿后正极或负极限流电抗器端电压远大于整定值，故障选极判据能够准确判断故障类型，所提保护的可靠性良好。
表2区内故障仿真结果
Figure BDA0003323710690000091
Figure BDA0003323710690000101
以线路4发生双极短路故障与正极接地故障为例，对于线路1来说，此时发生的故障为区外故障。其中，故障过渡电阻均设计为0.1Ω。采集故障信息并计算故障特征值，可得虚拟补偿后的线路1左侧的限流电抗器端电压波形如图7、图8所示。结合图7、图8信息与故障识别判据可得，故障判据识别此时的故障为区外故障，保护闭锁不动作。为进一步测试区外故障的识别效果，对区外发生的双极短路故障和单极接地故障进行多种测试，结果如表3所示。结果表明虚拟补偿后的限流电抗器端电压均在-3kV～3kV间波动，远小于故障识别判据定值，与理论分析一致，保护能够可靠不动作。
表3区外故障仿真结果
Figure BDA0003323710690000102
Figure BDA0003323710690000111
为进一步测试所提保护对过渡电阻的耐受能力，在线路1末端设计过渡电阻为100Ω、200Ω、300Ω的正极接地故障。通过采集故障信息，计算故障特征值，故障后正极限流电抗器的端电压波形图如图9所示。结合故障识别判据可得，所提保护能够有效识别过渡电阻为300Ω的接地故障，为了进一步验证所提保护对不同过渡电阻与故障距离的适应能力，在直流线路不同位置设置过渡电阻为100Ω、200Ω、300Ω双极短路故障和单极接地故障，仿真结果如表4所示。结果表明，所提保护能够有效保护区内300Ω的高阻故障，并且能准确识别故障类型。
表4区内高阻故障仿真结果
Figure BDA0003323710690000112
Figure BDA0003323710690000121
系统中负荷容量发生改变时，可能造成线路电流发生改变。尤其当较大的负荷突然投入时，线路电流会发生短时激增，可能导致保护误动。为进一步分析所提保护对线路1内负荷变化的适应能力，设计线路1内发生明显的负荷波动，以导致线路电流波动，引起限流电抗器端电压变化。仿真结果如图10、图11所示，结果表明：负荷激增时，限流电抗器端电压可能会超过保护定值，但是线路电压不会发生明显变化，电压变化率未超过保护启动定值，保护可靠不启动。由此说明，增设的保护启动判据能够有效避免保护误动作，保障了保护的可靠性。
实施例三
本实施例公开了基于单端量保护的配电网故障检测系统，本实施例是为了实现如实施例一中的检测方法，包括第一参数模块、判据构建模块、第二参数模块以及故障判断切除模块，
所述第一参数获取模块，用于获取直流配电网在正常运行状态下的第一参数，所述第一参数包括正极限流电抗器端电压，负极限流电抗器端电压，正极线路对地电压以及负极线路对地电压；
所述判据构建模块，用于基于所述第一参数，构建保护启动判据与故障识别判据；
所述第二参数获取模块，用于获取直流配电网在出现故障状态下的第二参数，所述第二参数包括故障正极限流电抗器端电压，故障负极限流电抗器端电压，故障正极线路对地电压以及故障负极线路对地电压；
所述故障判断切除模块，用于基于所述保护启动判据与所述故障识别判据，判断所述第二参数是否满足保护启动判据以及故障识别判据，若同时满足，则该直流配电网出现区内故障，并对区内故障进行故障切除
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.基于单端量保护的配电网故障检测方法，其特征在于，应用于连接限流电抗器的直流配电网中，检测方法步骤包括：
S1：获取直流配电网在正常运行状态下的第一参数，所述第一参数包括正极限流电抗器端电压，负极限流电抗器端电压，正极线路对地电压以及负极线路对地电压；
S2：基于所述第一参数，构建保护启动判据与故障识别判据；
S3：获取直流配电网在出现故障状态下的第二参数，所述第二参数包括故障正极限流电抗器端电压，故障负极限流电抗器端电压，故障正极线路对地电压以及故障负极线路对地电压；
S4：基于所述保护启动判据与所述故障识别判据，判断所述第二参数是否满足保护启动判据以及故障识别判据，若同时满足，则该直流配电网出现区内故障，并对区内故障进行故障切除；
所述步骤S2中，具体步骤方法包括：
基于虚拟补偿策略，将所述正极限流电抗器端电压与所述负极限流电抗器端电压构建为所述故障识别判据；
基于所述正极线路对地电压与所述负极线路对地电压，构建所述启动判据；
所述保护启动判据具体为：
max(dUP/dt,dUN/dt)＞Uset
max为最大值计算符号，Uset为保护启动判据的整定值；UP为正极线路对地电压，dUP/dt为正极线路对地电压变化量值；UN为负极线路对地电压，dUN/dt为负极线路对地电压变化量值；
所述UP的变化量值以及UN的变化量值分别为：
Figure FDA0003705109160000011
ΔUP是ΔT时间间隔内正极线路电压差值，ΔUN是ΔT时间间隔内负极线路电压差值；
所述保护启动判据定值Uset的具体表达式为：
Uset＝max(dU/dt)
dU/dt为正常运行时线路电压的变化率；
所述故障识别判据具体为：
max(|US.P|,|US.N|)＞US.set
max为最大值计算符号，US.set为故障识别判据的整定值，US.P为虚拟补偿后的正极限流电抗器的端电压、US.N为虚拟补偿后的负极限流电抗器的端电压；
所述US.P、US.N的具体表达式为：
Figure FDA0003705109160000021
k为虚拟补偿系数，f(u)P为正极限流电抗器的端电压、f(u)N为负极限流电抗器的端电压；
所述虚拟补偿系数k的具体表达式为：
k＝1+LS/xL
LS为被保护线路上安装的限流电抗器等效电感值，x为被保护线路长度，L为单位长度线路的等值电感值；
所述故障识别判据定值US.set具体表达式为：
US.set＝0.3U0
U0为直流配电网的额定直流电压。
2.根据权利要求1所述的基于单端量保护的配电网故障检测方法，其特征在于，所述步骤S4的子步骤包括：
S41：判断所述故障正极线路对地电压与所述故障负极线路对地电压是否满足保护启动判据，若满足，执行步骤S42；
S42：判断所述故障正极限流电抗器端电压与所述故障负极限流电抗器端电压是否满足故障识别判据，若满足，则该直流配电网的故障为区内故障。
3.基于单端量保护的配电网故障定位方法，其特征在于，应用于如权利要求1～2任一一种所述检测方法所检测到的发生区内故障的直流配电网，定位方法具体包括：
判断所述第二参数中，故障正极限流电抗器端电压与故障负极限流电抗器的端电压比值K的大小，若K小于0时，直流配电网中发生的故障为两极短路故障；若K大于1时，直流配电网中发生的故障为负极接地故障；若K大于0且小于1时，直流配电网中发生的故障为正极接地故障。
4.基于单端量保护的配电网故障检测系统，其特征在于，实现如权利要求1或2所述的故障检测方法，包括第一参数模块、判据构建模块、第二参数模块以及故障判断切除模块，
所述第一参数获取模块，用于获取直流配电网在正常运行状态下的第一参数，所述第一参数包括正极限流电抗器端电压，负极限流电抗器端电压，正极线路对地电压以及负极线路对地电压；
所述判据构建模块，用于基于所述第一参数，构建保护启动判据与故障识别判据；
所述第二参数获取模块，用于获取直流配电网在出现故障状态下的第二参数，所述第二参数包括故障正极限流电抗器端电压，故障负极限流电抗器端电压，故障正极线路对地电压以及故障负极线路对地电压；
所述故障判断切除模块，用于基于所述保护启动判据与所述故障识别判据，判断所述第二参数是否满足保护启动判据以及故障识别判据，若同时满足，则该直流配电网出现区内故障，并对区内故障进行故障切除。
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Citations (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002015358A1 (de) * 2000-08-11 2002-02-21 Adaptive Regelsysteme Gesellschaft M.B.H. Verfahren und vorrichtung zum orten von einpoligen erdfehlern
CN101010902A (zh) * 2004-07-14 2007-08-01 索尼爱立信移动通讯股份有限公司 在可调同步无线电信道上传输数据的设备、方法和计算机程序产品
WO2010148570A1 (en) * 2009-06-26 2010-12-29 Abb Research Ltd. Method for identifying type of fault on power line
CN103683217A (zh) * 2013-11-29 2014-03-26 国家电网公司 一种基于配电网智能终端的故障定位保护装置及方法
WO2015143874A1 (zh) * 2014-03-26 2015-10-01 国家电网公司 一种基于电压平面的负荷与单相接地故障识别方法
CN105140884A (zh) * 2015-07-17 2015-12-09 许继集团有限公司 一种特高压调压补偿变压器空投防误动方法
CN106093700A (zh) * 2016-06-01 2016-11-09 武汉中元华电科技股份有限公司 一种基于电压行波原理的故障录波装置及测距方法
KR20170083424A (ko) * 2016-01-08 2017-07-18 한국철도공사 전기차 부하의 흡상 전류를 이용한 고장 분석 방법
CN106981861A (zh) * 2016-01-19 2017-07-25 中国电力科学研究院 一种同塔双回线路纵向故障零序纵联保护防误动方法
WO2017177424A1 (en) * 2016-04-14 2017-10-19 Abb Schweiz Ag Method, system and apparatus for fault detection in line protection for power transmission system
WO2018120054A1 (en) * 2016-12-30 2018-07-05 Abb Schweiz Ag Method and control system for faulted phase detection
WO2018227485A1 (en) * 2017-06-15 2018-12-20 Abb Schweiz Ag Method, system and apparatus for fault detection
CN109119977A (zh) * 2018-09-20 2019-01-01 山东大学 基于单端电压的多端柔性直流电网直流线路快速保护方法及系统
EP3447870A1 (de) * 2017-08-22 2019-02-27 Siemens Aktiengesellschaft Differentialschutzverfahren, differentialschutzeinrichtung und differentialschutzsystem
CN109613400A (zh) * 2018-12-24 2019-04-12 华中科技大学 基于限流电抗器电压差异性的架空柔直电网故障检测方法
CN109802370A (zh) * 2019-01-30 2019-05-24 西安工程大学 一种t型线路差动保护改进判据
CN110297146A (zh) * 2019-07-30 2019-10-01 华北电力大学 基于暂态波形特征的输电线路雷击干扰与故障识别方法
CN110308369A (zh) * 2019-07-08 2019-10-08 北京三清互联科技有限公司 一种融合网关功能的配电网智能传感器及故障检测算法
CN110398663A (zh) * 2019-07-03 2019-11-01 东南大学 一种基于卷积神经网络的柔性直流电网故障识别方法
CN110661238A (zh) * 2019-09-16 2020-01-07 太原理工大学 一种基于限流电感电压的多端柔性直流配电网保护方法
CN110797847A (zh) * 2019-10-28 2020-02-14 东南大学 一种基于电流微分状态量的双端直流配电网分布式区域保护方法
CN110907751A (zh) * 2019-11-28 2020-03-24 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 基于方向行波的直流配电网故障选线方法、装置和系统
CN111579929A (zh) * 2020-05-25 2020-08-25 国网上海市电力公司 一种基于多端数据的直流配电网故障限流保护方法
CN111740391A (zh) * 2020-05-09 2020-10-02 上海交通大学 环型直流船舶配电网暂态高频功率保护方法及装置
CN111884346A (zh) * 2020-08-17 2020-11-03 国网四川省电力公司电力科学研究院 基于广域量测信息的低压配电网保护方法和介质
CN111965481A (zh) * 2020-07-14 2020-11-20 华南理工大学 一种高压直流线路故障检测方法、系统、装置及存储介质
CN112285601A (zh) * 2020-10-16 2021-01-29 太原理工大学 一种多端小电流接地柔性直流系统单极接地故障选线方法
CN112782494A (zh) * 2019-11-05 2021-05-11 南京南瑞继保电气有限公司 一种并联电抗器的饱和识别方法和装置
CN112886551A (zh) * 2021-01-19 2021-06-01 国网江苏省电力有限公司徐州供电分公司 Mmc换流器直流配电网单极高阻接地故障保护方法
CN113193542A (zh) * 2021-04-29 2021-07-30 西南交通大学 一种高压直流线路行波保护定值的整定方法

Patent Citations (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002015358A1 (de) * 2000-08-11 2002-02-21 Adaptive Regelsysteme Gesellschaft M.B.H. Verfahren und vorrichtung zum orten von einpoligen erdfehlern
CN101010902A (zh) * 2004-07-14 2007-08-01 索尼爱立信移动通讯股份有限公司 在可调同步无线电信道上传输数据的设备、方法和计算机程序产品
WO2010148570A1 (en) * 2009-06-26 2010-12-29 Abb Research Ltd. Method for identifying type of fault on power line
CN103683217A (zh) * 2013-11-29 2014-03-26 国家电网公司 一种基于配电网智能终端的故障定位保护装置及方法
WO2015078029A1 (zh) * 2013-11-29 2015-06-04 许继电气股份有限公司 一种基于配电网智能终端的故障定位保护装置及方法
WO2015143874A1 (zh) * 2014-03-26 2015-10-01 国家电网公司 一种基于电压平面的负荷与单相接地故障识别方法
CN105140884A (zh) * 2015-07-17 2015-12-09 许继集团有限公司 一种特高压调压补偿变压器空投防误动方法
KR20170083424A (ko) * 2016-01-08 2017-07-18 한국철도공사 전기차 부하의 흡상 전류를 이용한 고장 분석 방법
CN106981861A (zh) * 2016-01-19 2017-07-25 中国电力科学研究院 一种同塔双回线路纵向故障零序纵联保护防误动方法
WO2017177424A1 (en) * 2016-04-14 2017-10-19 Abb Schweiz Ag Method, system and apparatus for fault detection in line protection for power transmission system
CN106093700A (zh) * 2016-06-01 2016-11-09 武汉中元华电科技股份有限公司 一种基于电压行波原理的故障录波装置及测距方法
WO2018120054A1 (en) * 2016-12-30 2018-07-05 Abb Schweiz Ag Method and control system for faulted phase detection
CN109923423A (zh) * 2017-06-15 2019-06-21 Abb瑞士股份有限公司 用于故障检测的方法、系统和设备
WO2018227485A1 (en) * 2017-06-15 2018-12-20 Abb Schweiz Ag Method, system and apparatus for fault detection
EP3447870A1 (de) * 2017-08-22 2019-02-27 Siemens Aktiengesellschaft Differentialschutzverfahren, differentialschutzeinrichtung und differentialschutzsystem
CN109119977A (zh) * 2018-09-20 2019-01-01 山东大学 基于单端电压的多端柔性直流电网直流线路快速保护方法及系统
CN109613400A (zh) * 2018-12-24 2019-04-12 华中科技大学 基于限流电抗器电压差异性的架空柔直电网故障检测方法
CN109802370A (zh) * 2019-01-30 2019-05-24 西安工程大学 一种t型线路差动保护改进判据
CN110398663A (zh) * 2019-07-03 2019-11-01 东南大学 一种基于卷积神经网络的柔性直流电网故障识别方法
CN110308369A (zh) * 2019-07-08 2019-10-08 北京三清互联科技有限公司 一种融合网关功能的配电网智能传感器及故障检测算法
CN110297146A (zh) * 2019-07-30 2019-10-01 华北电力大学 基于暂态波形特征的输电线路雷击干扰与故障识别方法
CN110661238A (zh) * 2019-09-16 2020-01-07 太原理工大学 一种基于限流电感电压的多端柔性直流配电网保护方法
CN110797847A (zh) * 2019-10-28 2020-02-14 东南大学 一种基于电流微分状态量的双端直流配电网分布式区域保护方法
CN112782494A (zh) * 2019-11-05 2021-05-11 南京南瑞继保电气有限公司 一种并联电抗器的饱和识别方法和装置
CN110907751A (zh) * 2019-11-28 2020-03-24 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 基于方向行波的直流配电网故障选线方法、装置和系统
CN111740391A (zh) * 2020-05-09 2020-10-02 上海交通大学 环型直流船舶配电网暂态高频功率保护方法及装置
CN111579929A (zh) * 2020-05-25 2020-08-25 国网上海市电力公司 一种基于多端数据的直流配电网故障限流保护方法
CN111965481A (zh) * 2020-07-14 2020-11-20 华南理工大学 一种高压直流线路故障检测方法、系统、装置及存储介质
CN111884346A (zh) * 2020-08-17 2020-11-03 国网四川省电力公司电力科学研究院 基于广域量测信息的低压配电网保护方法和介质
CN112285601A (zh) * 2020-10-16 2021-01-29 太原理工大学 一种多端小电流接地柔性直流系统单极接地故障选线方法
CN112886551A (zh) * 2021-01-19 2021-06-01 国网江苏省电力有限公司徐州供电分公司 Mmc换流器直流配电网单极高阻接地故障保护方法
CN113193542A (zh) * 2021-04-29 2021-07-30 西南交通大学 一种高压直流线路行波保护定值的整定方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
New Criterion of Converter Transformer Differential Protection Based on Wavelet Energy Entropy;Yujia Deng等;《IEEE Transactions on Power Delivery》;20190630;第34卷(第3期);全文 *
一种基于ANFIS 的配电网故障分类方法及其适应性分析;张钧等;《电力系统保护与控制》;20110216;第39卷(第4期);全文 *
基于线模电流故障分量的高压直流输电线路纵联保护方案;戴文睿等;《电力系统自动化》;20201010;第44卷(第19期);全文 *

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Publication number Publication date
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