CN112763853B - 一种并网模式下交流微电网短路故障的检测与定位***及其工作方法 - Google Patents
一种并网模式下交流微电网短路故障的检测与定位***及其工作方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种并网模式下交流微电网短路故障的检测与定位***及其工作方法，提供一辐射型交流微电网，包括测量模块、通信模块和微电网保护***模块；测量模块包括多个信号采集装置和多个信号处理装置；测量模块与通信模块连接，通信模块与微电网保护***模块连接，用以将测量模块采集和处理的电流信号通过通信模块传输到微电网保护***模块；本发明通过选择合适的电流的小波能量谱值作为故障判定阈值，用于判断微电网是否发生短路故障，达到对微电网短路故障的早期检测。利用检测点处测得的故障电流的小波能量谱波形的第一个峰值的大小，实现对微电网短路故障区域的定位。
Description
技术领域
本发明涉及微电网故障检测领域，特别是一种并网模式下交流微电网短路故障的检测与定位***及其工作方法。
背景技术
目前，随着化石能源的日益枯竭和环境的恶化，发展可再生能源和保护环境是保证全人类实现可持续发展的关键途径。光伏等可再生能源是以分布式电源的形式为人类提供电能。为了让分布式电源所发电能满足人类对电能质量的要求和并网要求，微电网技术应运而生。虽然微电网技术可以为资源节约型环境友好型的电力***发展提供重要支持，但是目前依然有很多尚未解决的关键性技术限制微电网的发展。微电网短路故障检测与保护技术就是限制微电网发展的关键技术之一。微电网是一个多源的供电网络，因此其内部的功率流动与传统电网并不完全一致。而且由于分布式电源所发电能一般并不能直接为负载供电，而是通过电力电子变流器变换之后才能供负载使用和并入大电网。因此微电网的短路故障特性与传统电网并不完全一致，需要研究适用于微电网的短路故障检测与识别的方法。
目前国内外学者提出的微电网短路故障检测方法大多是直接利用短路电流等短路故障特征量。如通过利用故障电流的序分量的相角或幅值差异，作为短路故障的特征量对短路故障进行检测。直接利用短路电流等故障特征量虽然比较简单，但是由于需要等故障发展起来之后才能对短路故障进行检测和定位，因此难以做到对短路故障的早期检测和快速定位。行波通常可以被用于交流微电网中的故障检测，而且故障检测的速度也比较快。但是其存在反射波的检测、对时间精度和数据的同步性要求高等问题，同时行波也难以应用在线路较短的低压微电网中。利用通信技术和复杂的智能算法对全域内的节点信息进行分析处理，达到对短路故障的检测和定位也是一个研究趋势。如有学者利用通信技术实时获取分布式电源的输出电流、位置、控制策略等信息，并利用智能算法实现对故障的检测和故障定位。这些类似于集成的保护方案，虽然准确度较高，但是信息处理量大，因此故障检测和定位所需时间也较长。综上所述，目前国内外对交流微电网短路故障的检测与定位的方法主要是通过利用短路故障发生后电气量的稳态值或者利用复杂算法对采集到的整个微电网区域内所有节点的电气信息分析处理，确定微电网内发生短路故障和定位出短路故障。因此，很难做到对短路故障的早期检测和快速定位。小波分析应用到传统电网短路故障的早期检测的研究已经开展多年，但是将小波能量谱算法应用到微电网短路故障的早期检测和定位的研究却未见有文献报道。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种并网模式下交流微电网短路故障的检测与定位***及其工作方法，实现对并网模式下微电网短路故障的早期检测。并且利用故障电流的小波能量谱波形的第一个峰值与短路点到检测点距离的关系，实现对微电网短路故障区域的快速定位。
本发明采用以下方案实现：一种并网模式下交流微电网短路故障的检测与定位***，提供一辐射型交流微电网，包括测量模块、通信模块和微电网保护***模块；所述测量模块包括多个信号采集装置和多个信号处理装置；所述测量模块与所述通信模块连接，所述通信模块与所述微电网保护***模块连接，用以将所述测量模块采集和处理的电流信号通过所述通信模块传输到所述微电网保护***模块，并通过所述微电网保护***模块判断微电网是否发生短路故障及判断出微电网发生短路故障的区域；每个信号采集装置均与一个信号处理装置连接，用以将信号采集装置采集的电流信号传输到所述信号处理装置进行处理，并通过与所述信号处理装置连接的通信模块将处理后的电流信号传输到所述微电网保护***模块，所述微电网保护***模块对电流信号进行小波能量谱变换，通过比较电流的小波能量谱值与故障检测阈值的大小关系判断微电网是否发生短路故障，当微电网发生短路故障时，所述微电网保护***模块通过故障电流小波能量谱波形的第一个峰值判断出微电网发生短路故障的区域。
进一步地，所述信号采集装置采用的是电流传感器。
进一步地，本发明提供一种基于并网模式下交流微电网短路故障的检测与定位***的工作方法，包括以下步骤：
步骤S1：根据辐射型交流微电网各个馈线上的节点数量将馈线分为第一类馈线和第二类馈线；第一类馈线上仅含有一个节点，第二类馈线上含有两个及以上的节点；
步骤S2：将微电网以各个馈线为最小单元，将检测点设置在各个馈线与公共母线的连接点处，检测点处的信号采集装置对电流信号进行采集，并将采集后的电流信号传输给信号处理装置将电流信号转换成微电网保护***模块所需的采集信号后通过通信模块传输到所述微电网保护***模块；
步骤S3：通过所述微电网保护***模块对电流信号进行小波能量谱变换得到电流的小波能量谱值；
步骤S4：以馈线末端发生单相短路故障且故障初始相角为150度时检测点处得到的电流小波能量谱值的最大值为上限，以馈线上的负载在投入或者切除时检测点处得到的电流小波能量谱值的最大值为下限，在这两个上下限之间选择合适的故障判定阈值，用以判断馈线是否发生短路故障；
步骤S5：判断微电网是否发生短路故障，若电流的小波能量谱值小于故障判定阈值时则未发生短路故障，否则出现短路故障，执行步骤S6；
步骤S6：当微电网发生短路故障时，如果馈线为第一类馈线，此时直接断开该馈线上的断路器；如果馈线为第二类馈线，第二类馈线上含有两个及以上的节点，因此将第二类馈线按照节点位置的不同分为不同的区域；以故障初始相角为150度的各个节点处短路故障电流的小波能量谱波形的第一个峰值的归算值作为不同故障区域判定阈值，用于判断馈线上的短路故障区域。
进一步地，步骤S3中所述对电流信号进行小波能量谱变换得到电流的小波能量谱值的具体内容为：以三次B样条函数的导函数为小波母函数，根据Mallat算法递推得到离散信号f(x)的二进小波变换公式如式(1)所示：
令E2jx(t)为第j尺度下细节的能量，则该信号的小波能量时谱为：
E2jx(t)＝|W2jx(t)|2 (2)其中，j＝4。
进一步地，所述微电网保护***模块判断微电网是否发生短路故障及判断出微电网发生短路故障的区域的具体内容为：所述微电网保护***模块在得到电流信号之后，便检测和更新电流信号的过零点信息，同时对电流信号进行第四尺度下的小波能量谱变换得到电流的小波能量谱值；然后将电流的小波能量谱值与故障判定阈值相比较，当电流的小波能量谱值小于故障判定阈值时，认为微电网的馈线上并未发生短路故障，继续对电流进行过零点检测和小波能量谱变换；当电流小波能量谱值大于故障判定阈值时，认为微电网的馈线上发生了短路故障，如果馈线为第一类馈线，此时直接断开该馈线上的断路器；如果馈线为第二类馈线，此时所述微电网保护***模块需要检测短路故障的初始相角和短路故障的类型；在确定了故障初始相角和故障类型之后，便可以选择合适的故障区域判定阈值，同时，延时1ms去检测故障电流小波能量谱波形的第一个峰值并进行归算，从而得到归算到故障初始相角为150度时的归算值，然后将该归算值与故障区域判定阈值相比较，根据归算值所在的故障区域判定阈值区间，判断短路故障所在的区域，然后断开相应区域的断路器，即实现对短路故障区域的定位并排除短路故障区域。
进一步地，所述检测短路故障的初始相角是以短路故障发生的时刻和电流的过零点时刻之间的时间差为参考，即两者的时间差与10ms的比值等于故障初始相角与180度的比值；通过检测故障电流中的正序、负序、零序分量出现的情况，判断短路故障的类型；当检测到电流的零序分量时认为发生了接地短路故障，当检测到无电流的零序分量且有负序分量时认为发生了两相短路故障，当仅检测到电流的正序分量时认为发生了三相短路故障。
进一步地，步骤S6中所述归算值的计算方式为：以E4max1表示为：短路故障发生后故障电流在第四尺度变换后得到的小波能量谱E4波形的第一个峰值，定义一个新的参数E4'max1＝Ke/E4max1，其中Ke为放大倍数；以故障初始相角θc为150°时的E4'max1为基准值Kb，令归算值E4”max1＝KrKb。其中
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明将小波能量谱算法应用到交流微电网短路保护中，实现并网模式下的交流微电网短路故障的早期检测，实现了并网模式下交流微电网短路故障区域的快速准确的定位。
附图说明
图1为本发明实施例的微电网短路检测与定位方法结构图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
如图1所示，本实施例提供一种并网模式下交流微电网短路故障的检测与定位***，提供一辐射型交流微电网，包括测量模块、通信模块和微电网保护***模块；所述测量模块包括多个信号采集装置和多个信号处理装置；所述测量模块与所述通信模块连接，所述通信模块与所述微电网保护***模块连接，用以将所述测量模块采集和处理的电流信号通过所述通信模块传输到所述微电网保护***模块，并通过所述微电网保护***模块判断微电网是否发生短路故障及判断出微电网发生短路故障的区域；每个信号采集装置均与一个信号处理装置连接，用以将信号采集装置采集的电流信号传输到所述信号处理装置进行处理，并通过与所述信号处理装置连接的通信模块将处理后的电流信号传输到所述微电网保护***模块，所述微电网保护***模块对电流信号进行小波能量谱变换，通过比较电流的小波能量谱值与故障检测阈值的大小关系判断微电网是否发生短路故障，当微电网发生短路故障时，所述微电网保护***模块通过故障电流小波能量谱波形的第一个峰值判断出微电网发生短路故障的区域。
在本实施例中，所述信号采集装置采用的是电流传感器。
较佳的，本实施例还提供一种基于并网模式下交流微电网短路故障的检测与定位***的工作方法，包括以下步骤：
步骤S1：根据辐射型交流微电网各个馈线上的节点数量将馈线分为第一类馈线和第二类馈线；第一类馈线上仅含有一个节点，第二类馈线上含有两个及以上的节点；
步骤S2：将微电网以各个馈线为最小单元，将检测点设置在各个馈线与公共母线的连接点处，检测点处的信号采集装置对电流信号进行采集，并将采集后的电流信号传输给信号处理装置将电流信号转换成微电网保护***模块所需的采集信号后通过通信模块传输到所述微电网保护***模块；
步骤S3：通过所述微电网保护***模块对电流信号进行小波能量谱变换得到电流的小波能量谱值；
步骤S4：以馈线末端发生单相短路故障且故障初始相角为150度时检测点处得到的电流小波能量谱值的最大值为上限，以馈线上的负载在投入或者切除时检测点处得到的电流小波能量谱值的最大值为下限，在这两个上下限之间选择合适的故障判定阈值，用以判断馈线是否发生短路故障；(所述合适的故障判定阈值为选取的阈值不大于上限值的0.8倍，不小于下限值的1.2倍为合适。其余为不合适。)
步骤S5：判断微电网是否发生短路故障，若电流的小波能量谱值小于故障判定阈值时则未发生短路故障，否则出现短路故障，执行步骤S6；
步骤S6：当微电网发生短路故障时，如果馈线为第一类馈线，此时直接断开该馈线上的断路器；如果馈线为第二类馈线，第二类馈线上含有两个及以上的节点，因此将第二类馈线按照节点位置的不同分为不同的区域；以故障初始相角为150度的各个节点处短路故障电流的小波能量谱波形的第一个峰值的归算值作为不同故障区域判定阈值，用于判断馈线上的短路故障区域。
在本实施例中，步骤S3中所述对电流信号进行小波能量谱变换得到电流的小波能量谱值的具体内容为：以三次B样条函数的导函数为小波母函数，根据Mallat算法递推得到离散信号f(x)的二进小波变换公式如式(1)所示：
令E2jx(t)为第j尺度下细节的能量，则该信号的小波能量时谱为：
E2jx(t)＝|W2jx(t)|2 (2)，其中，j＝4。
小波能量谱分解尺度越高，故障信号的奇异性越明显，但是计算越复杂，本实施例选择第四尺度下的小波能量谱变换对短路故障电流波形进行分析。
在本实施例中，所述微电网保护***模块判断微电网是否发生短路故障及判断出微电网发生短路故障的区域的具体内容为：所述微电网保护***模块在得到电流信号之后，便检测和更新电流信号的过零点信息即模块Z，同时对电流信号进行第四尺度下的小波能量谱变换得到电流的小波能量谱值；然后将电流的小波能量谱值与故障判定阈值相比较，当电流的小波能量谱值小于故障判定阈值时，认为微电网的馈线上并未发生短路故障，继续对电流进行过零点检测和小波能量谱变换；当电流小波能量谱值大于故障判定阈值时，认为微电网的馈线上发生了短路故障，如果馈线为第一类馈线，此时直接断开该馈线上的断路器；如果馈线为第二类馈线，此时所述微电网保护***模块需要检测短路故障的初始相角和短路故障的类型；在确定了故障初始相角和故障类型之后，便可以选择合适的故障区域判定阈值，同时，延时1ms去检测故障电流小波能量谱波形的第一个峰值并进行归算，从而得到归算到故障初始相角为150度时的归算值，然后将该归算值与故障区域判定阈值相比较，根据归算值所在的故障区域判定阈值区间，判断短路故障所在的区域，然后断开相应区域的断路器，即实现对短路故障区域的定位并排除短路故障区域
即将检测点处实际检测和计算得到的归算值与故障区域判定阈值进行比较，判别其所在的阈值区间，以此定位故障发生的区域。
在本实施例中，故障区域判定阈值为线路中已知的每个节点处发生短路故障时故障电流的小波能量谱波形的第一个峰值的各个归算值。将故障时检测点处实际检测和计算得到的归算值与故障区域判定阈值进行比较，通过判定其所在的阈值区间来定位故障点的位置区域。
在本实施例中，步骤S6中所述归算值的计算方式为：以E4max1表示为：短路故障发生后故障电流在第四尺度变换后得到的小波能量谱E4波形的第一个峰值，定义一个新的参数E4'max1＝Ke/E4max1，其中Ke为放大倍数；以故障初始相角θc为150°时的E4'max1为基准值Kb，令归算值E4”max1＝KrKb。其中
在本实施例中，所述检测短路故障的初始相角是以短路故障发生的时刻和电流的过零点时刻之间的时间差为参考，即两者的时间差与10ms的比值等于故障初始相角与180度的比值；通过检测故障电流中的正序、负序、零序分量出现的情况，判断短路故障的类型；当检测到电流的零序分量时认为发生了接地短路故障，当检测到无电流的零序分量且有负序分量时认为发生了两相短路故障，当仅检测到电流的正序分量时认为发生了三相短路故障。
微电网短路故障的检测与定位技术是限制微电网实际工程发展的关键技术之一。利用小波分析在信号变化趋势提取方面的优势，可将小波能量谱算法应用到微电网短路故障的早期检测和定位。通过在保护***中设定故障判定阈值，然后将保护***实时检测到的函数值与故障判定阈值比较，然后做出合理的保护决策是目前大多数微电网短路故障检测所采用的方法。因此，本实施例通过选择合适的电流的小波能量谱值作为故障判定阈值，用于判断微电网是否发生短路故障，达到对微电网短路故障的早期检测。微电网检测点处测得的故障电流的小波能量谱波形的第一个峰值与短路点到检测点的距离有关，因此本实施例利用检测点处测得的故障电流的小波能量谱波形的第一个峰值的大小，实现对微电网短路故障区域的定位。
较佳的，在本实施例利用小波能量谱算法对微电网检测点处的电流进行分析，提取出短路故障特征量，实现对并网模式下微电网短路故障的早期检测。并且利用故障电流的小波能量谱波形的第一个峰值与短路点到检测点距离的关系，实现对微电网短路故障区域的快速定位。
较佳的，在本实施例中，图1中模块1为测量模块。模块1的输出为微电网在各种运行状态下的电流信号，该信号经过通信模块C传输后，输送给微电网保护***模块2。
(1)测量模块(模块1)：对于不同的微电网结构，检测点的选择不尽相同，进而短路故障检测与定位方法也不尽相同。本实施例适用的是辐射型交流微电网。对于辐射型交流微电网，可以根据各个馈线上的节点数量将馈线分为第一类馈线和第二类馈线。第一类馈线上仅含有一个节点，因此对于第一类馈线保护***仅需要检测出短路故障，然后断开短路器排除短路故障即可。第二类馈线上含有两个及以上的节点，因此对于第二类馈线需要对故障区域进行定位。本实施例将微电网以各个馈线为最小单元，将检测点设置在各个馈线与公共母线的连接点处。检测点处的测量模块对电流信号进行采集和处理。通过以电流传感器为核心的信号采集装置即模块M1～Mn对电流信号进行采集，采集到的电流信号需要经过信号处理装置即模块N1～Nn对电流信号进行缩放、偏置及电流-电压信号转换等处理后才能供给保护模块使用。测量模块采集到的电流信号通过通信模块C传输到保护模块。
较佳的，在本实施例中，信号处理装置采用现有通用的电压生成与偏置电路构成。仅将电流信号转换成电压信号，无降噪处理。因为保护***中的单片机只能采集0至+3.3V的电压信号。
较佳的，在本实施例中，微电网保护***模块采用的是dsPIC33EP256MC502单片机。
(2)保护***模块(模块2)：根据研究，本实施例以馈线末端发生单相短路故障且故障初始相角为150度时检测点处得到的电流小波能量谱值的最大值为上限，以馈线上的负载在投入或者切除时检测点处得到的电流小波能量谱值的最大值为下限，在这两个上下限之间选择合适的故障判定阈值，用于判断馈线是否发生短路故障。第二类馈线上含有两个及以上的节点，因此可将第二类馈线按照节点位置的不同分为不同的区域。本实施例以故障初始相角为150度的各节点处短路故障电流的小波能量谱波形的第一个峰值的归算值作为不同故障区域判定阈值，用于判断馈线上的短路故障区域。保护***即通过故障判定阈值和故障区域判定阈值，实现对微电网短路故障的早期检测和故障区域的定位。
保护***模块在得到电流信号之后，便检测和更新电流信号的过零点信息即模块Z所示，同时对电流信号进行第四尺度下的小波能量谱变换得到电流的小波能量谱值即模块E所示。然后将电流的小波能量谱值与故障判定阈值相比较即模块D所示，当电流的小波能量谱值小于故障判定阈值时，认为微电网的馈线上并未发生短路故障，返回到上一步继续对电流进行过零点检测和小波能量谱变换；当电流小波能量谱值大于故障判定阈值时，认为微电网的馈线上发生了短路故障。如果馈线为第一类馈线，此时直接断开该馈线上的断路器即模块R所示。如果馈线为第二类馈线，此时保护***需要检测短路故障的初始相角即模块P所示和短路故障的类型即模块L所示。检测短路故障的初始相角是以短路故障发生的时刻和电流的过零点时刻之间的时间差为参考，即两者的时间差与10ms的比值等于故障初始相角与180度的比值。本实施例通过检测故障电流中的正序、负序、零序分量出现的情况，判断短路故障的类型。当检测到电流的零序分量时认为发生了接地短路故障，当检测到无电流的零序分量且有负序分量时认为发生了两相短路故障，当仅检测到电流的正序分量时认为发生了三相短路故障。在确定了故障初始相角和故障类型之后，便可以选择合适的故障区域判定阈值即模块X所示本实施例认为故障电流的小波能量谱波形的第一个峰值出现在电流的小波能量谱值大于故障判定阈值之后的1ms内出现。因此该发明在选择合适的故障区域判定阈值的同时，延时1ms去检测故障电流小波能量谱波形的第一个峰值并进行归算，从而得到归算到故障初始相角为150度时的归算值即模块Y所示。然后将该归算值与故障区域判定阈值相比较即模块W所示，根据归算值与故障区域判定阈值的大小关系，判断短路故障所在的区域，然后断开相应区域的断路器即模块R所示，即可实现对短路故障区域的定位并排除短路故障区域。
较佳的，在本实施例中，模块Z：电流过零点检测模块即电流过零检测通用电路。模块E：电流小波能量谱值计算模块。模块D：电流小波能量谱值与故障判定阈值比较模块。模块R：断路器。模块P：短路故障初始相角检测模块。模块L：短路故障类型检测模块。模块X：故障区域判定阈值模块。模块Y：归算到故障初始相角为150度时的归算值。模块W：归算值(模块Y)与故障区域判定阈值比较模块。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (4)
1.一种并网模式下交流微电网短路故障的检测与定位***的工作方法，其特征在于：该并网模式下交流微电网短路故障的检测与定位*** 提供一辐射型交流微电网，包括测量模块、通信模块和微电网保护***模块；所述测量模块包括多个信号采集装置和多个信号处理装置；所述测量模块与所述通信模块连接，所述通信模块与所述微电网保护***模块连接，用以将所述测量模块采集和处理的电流信号通过所述通信模块传输到所述微电网保护***模块，并通过所述微电网保护***模块判断微电网足否发生短路故障及判断出微电网发生短路故障的区域；每个信号采集装置均与一个信号处理装置连接，用以将信号采集装置采集的电流信号传输到所述信号处理装置进行处理，并通过与所述信号处理装置连接的通信模块将处理后的电流信号传输到所述微电网保护***模块，所述微电网保护***模块对电流信号进行小波能量谱变换，通过比较电流的小波能量谱值与故障检测阈值的大小关系判断微电网是否发生短路故障，当微电网发生短路故障时，所述微电网保护***模块通过故障电流小波能量谱波形的第一个峰值判断出微电网发生短路故障的区域；
所述信号采集装置采用的是电流传感器；
并网模式下交流微电网短路故障的检测与定位***的工作方法，包括以下步骤：
步骤S1：根据辐射型交流微电网各个馈线上的节点数量将馈线分为第一类馈线和第二类馈线；第一类馈线上仅含有一个节点，第二类馈线上含有两个及以上的节点；
步骤S2：将微电网以各个馈线为最小单元，将检测点设置在各个馈线与公共母线的连接点处，检测点处的信号采集装置对电流信号进行采集，并将采集后的电流信号传输给信号处理装置将电流信号转换成微电网保护***模块所需的采集信号后通过通信模块传输到所述微电网保护***模块；
步骤S3：通过所述微电网保护***模块对电流信号进行小波能量谱变换得到电流的小波能量谱值；
步骤S4：以馈线末端发生单相短路故障且故障初始相角为150度时检测点处得到的电流小波能量谱值的最大值为上限，以馈线上的负载在投入或者切除时检测点处得到的电流小波能量谱值的最大值为下限，在这两个上下限之间选择合适的故障判定阈值，用以判断馈线是否发生短路故障；
步骤S5：判断微电网是否发生短路故障，若电流的小波能量谱值小于故障判定阈值时则未发生短路故障，否则出现短路故障，执行步骤S6；
步骤S6：当微电网发生短路故障时，如果馈线为第一类馈线，此时直接断开该馈线上的断路器；如果馈线为第二类馈线，第二类馈线上含有两个及以上的节点，因此将第二类馈线按照节点位置的不同分为不同的区域；以故障初始相角为150度的各个节点处短路故障电流的小波能量谱波形的第一个峰值的归算值作为不同故障区域判定阈值，用于判断馈线上的短路故障区域；
所述检测短路故障的初始相角是以短路故障发生的时刻和电流的过零点时刻之间的时间差为参考，即两者的时间差与10ms的比值等于故障初始相角与180度的比值；通过检测故障电流中的正序、负序、零序分量出现的情况，判断短路故障的类型；当检测到电流的零序分量时认为发生了接地短路故障，当检测到无电流的零序分量且有负序分量时认为发生了两相短路故障，当仅检测到电流的正序分量时认为发生了三相短路故障。
2.根据权利要求1所述的并网模式下交流微电网短路故障的检测与定位***的工作方法，其特征在于：步骤S3中所述对电流信号进行小波能量谱变换得到电流的小波能量谱值的具体内容为：以三次B样条函数的导函数为小波母函数，根据Mallat算法递推得到离散信号f(x)的二进小波变换公式如式(1)所示：
令
为第j尺度下细节的能量，则该信号的小波能量时谱为：
3.根据权利要求1所述的并网模式下交流微电网短路故障的检测与定位***的工作方法，其特征在于：微电网保护***模块判断微电网是否发生短路故障及判断出微电网发生短路故障的区域的具体内容为：所述微电网保护***模块在得到电流信号之后，便检测和更新电流信号的过零点信息，同时对电流信号进行第四尺度下的小波能量谱变换得到电流的小波能量谱值；然后将电流的小波能量谱值与故障判定阈值相比较，当电流的小波能量谱值小于故障判定阈值时，认为微电网的馈线上并未发生短路故障，继续对电流进行过零点检测和小波能量谱变换；当电流小波能量谱值大于故障判定阈值时，认为微电网的馈线上发生了短路故障，如果馈线为第一类馈线，此时直接断开该馈线上的断路器；如果馈线为第二类馈线，此时所述微电网保护***模块需要检测短路故障的初始相角和短路故障的类型；在确定了故障初始相角和故障类型之后，便可以选择合适的故障区域判定阈值，同时，延时1ms去检测故障电流小波能量谱波形的第一个峰值并进行归算，从而得到归算到故障初始相角为150度时的归算值，然后将该归算值与故障区域判定阈值相比较，根据归算值所在的故障区域判定阈值区间，判断短路故障所在的区域，然后断开相应区域的断路器，即实现对短路故障区域的定位并排除短路故障区域。
4.根据权利要求1所述的并网模式下交流微电网短路故障的检测与定位***的工作方法，其特征在于：步骤S6中所述归算值的计算方式为：以E4max1表示为：短路故障发生后故障电流在第四尺度变换后得到的小波能量谱E4波形的第一个峰值，定义一个新的参数E4max1＝Ke/E4max1，其中Ke为放大倍数；以故障初始相角θc为150°时的E4′max1为基准值Kb，令归算值E4″max1＝KrKb；其中
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Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
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| CN103698677A (zh) * | 2014-01-17 | 2014-04-02 | 福州大学 | 低压电弧故障测试与分析*** |
| CN104502795A (zh) * | 2014-11-26 | 2015-04-08 | 国家电网公司 | 一种适用于微电网的智能故障诊断方法 |
| CN105093066A (zh) * | 2015-08-12 | 2015-11-25 | 华北电力大学 | 基于小波分析与支持向量机的线路故障判断方法 |
| CN105510760A (zh) * | 2015-12-23 | 2016-04-20 | 国家电网公司 | 一种基于小波分析的短路故障数据检测方法 |
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| Waveform Characteristic Analysis and Recognition of Short-circuit Fault in Grid-connected AC Microgrid;Zhao Ming et al.;《2019 4th International Conference on Intelligent Green Building and Smart Grid》;20191031;第732页第2栏第15行-第735页第1栏第36行及图1 * |
| 识别变压器励磁涌流和内部短路电流的小波能量谱图解法;齐辉 等;《继电器》;20040216;第5-9页 * |
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