一种基于等值故障距离的电压暂降源定位方法及系统与流程

本发明属于电能质量领域，具体涉及一种基于等值故障距离的电压暂降源定位方法及系统。

背景技术：

1、公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

2、电压暂降是指电网在系统频率时电压均方根值瞬时减小到额定值的10％-90％范围内，其持续时间一般为半个工频周期到数秒钟。电压暂降作为目前电力系统中最重要的电能质量问题之一，占所有电能质量问题的80％左右。电压暂降会导致程序逻辑控制器误动、调速装置失灵、欠电压跳闸及计算机数据丢失、火电厂辅机停运触发mft，石化企业全装置停车等问题，影响恶劣，经济损失严重。具体实例如下：2008年12月13日16时36分，某企业发生了持续时间为90ms的电网电压暂降，受此影响停运的各类泵、压缩机等多达109台。除此之外，此次电能质量事件对聚丙烯装置影响最大，共造成20多台设备停车，给企业造成了巨大的经济损失。同时诸如此类企业装置带有重启功能，大量的大容量电机在短时间内同时重启对电网造成反作用巨大，使原有故障进一步恶化，甚至拖垮电网。

3、从上述的实例中可以清晰的看出：电力公司和用电企业是两个独立的个体，它们由电力网络紧密相连，一旦有一方出现了问题，就会引起全网的波动。因此，对电压暂降源的上下游进行定位，明细双方责任就显得异常重要。对于工业用户来说，电压暂降已经逐渐成为主要的电能质量问题，确定电压暂降的上下游位置，可以排除安全隐患，减少经济损失。对于电力部门来说，由电压暂降引发的客户抱怨以及经济纠纷增多，会影响其在电力市场环境下的竞争力。因此，电压暂降故障源的上下游定位对界定电压暂降事故中供用电双方各自的责任具有关键性作用。此外，现有电压暂降源定位方法受故障电阻的影响较大，计算量大，耗时长，还不能精确的确定故障位置。

技术实现思路

1、针对上述背景技术中提到现有电压暂降源定位方法受过渡电阻影响较大等不足，本发明提出一种基于等值故障距离的电压暂降源定位方法，该方法无需知道系统具体参数，计算量较小，并且考虑了故障阻抗对定位的影响，一定程度上提高了电压暂降源上下游定位的准确性。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

3、本发明的第一个方面，提供一种基于等值故障距离的电压暂降源定位方法，包括如下步骤：

4、步骤s1：在电网系统里设置一个扰动，使其产生不对称分量，测量并利用最小二乘法识别出正序、负序与零序的戴维南等值参数；

5、步骤s2：依据不对称分量判断故障类型；

6、步骤s3：根据故障类型和戴维南等值参数求出附加阻抗，并根据附加阻抗与监测点电压，求出等值故障距离m的值；

7、步骤s4：根据等值故障距离m的值进行电压暂降源的定位。

8、本发明提出了一种基于等值故障距离的电压暂降源定位方法，该方法无需知道电网系统具体参数，计算量较小，并且考虑了故障阻抗对定位的影响，因此一定程度上提高了电压暂降源上下游定位的准确性。从经济角度出发，满足不同电压暂降监测精度要求系统的实际需求，具有重要的理论价值和应用价值。

9、在本发明的一些实施例中，所述最小二乘法识别公式如下：

10、

11、式中，es为戴维南等效电路的电源，u为电压，i为电流，rs是等效电路上游电阻，xs是等效电路上游电抗，右上角带有(1)的为正序分量，右上角带有(2)为负序分量，右上角带有(0)为零序分量。

12、将式(1)的实虚部分离可以分别得到式(2)、式(3)。写成矩阵形式如下所示:

13、

14、

15、式中：es为戴维南等效电路的电源，ux为监测点电压的实部，uy为监测点电压的虚部，ix为监测点电流的实部，iy为监测点电流的虚部；rs是等效电路上游电阻，xs是等效电路上游电抗；下标x、y分别代表实部与虚部，右上角带有(1)的为正序分量，右上角带有(2)为负序分量，右上角带有(0)为零序分量。

16、根据最小二乘法，将式(2)、(3)写成伪逆的形式：

17、

18、

19、其中符号“+”代表伪逆。通过式(4)、(5)可以分别求得es、rs、xs的正序、负序和零序分量。由于式(4)、(5)中都同时含有rs、xs，将式(4)、(5)合并可得：

20、

21、

22、在本发明的一些实施例中，步骤s2中，所述判断故障类型的方法包如下步骤：

23、根据不对称分量是否含有负序分量判断是否为对称故障与不对称故障(含有负序分量则为不对称故障，反之则为对称故障)，根据不对称分量是否含有零序分量判断是否为接地故障与两相故障(含有零序分量则为接地故障，反之则为两相故障)；根据不对称分量中正序与负序电压的差值判断是否为单相接地故障或两项接地故障，即正序电压与负序电压的和的绝对值小于正序电压与负序电压的差的绝对值为单相接地故障；若正序电压与负序电压的和的绝对值大于正序电压与负序电压的差的绝对值则为两相接地故障。

24、在本发明的一些实施例中，步骤s3，附加阻抗的计算方法包括如下步骤：

25、根据计算出的故障类型与识别出的戴维南等效参数，计算每种故障类型对应的正序等效定则中的附加阻抗zδ。

26、其中，当故障为三项故障时，附加阻抗zδ计算公式如下：

27、zδ＝rf                                    (8)

28、式中，rf为故障电阻。

29、其中，当故障为单相接地短路时，附加阻抗zδ计算公式如下：

30、

31、式中，rf为故障电阻，zff为自阻抗，右上角带有(2)为负序分量，右上角带有(0)为零序分量。

32、其中，当故障为两相短路时，附加阻抗zδ计算公式如下：

33、

34、式中，rf为故障电阻，zff为自阻抗，右上角带有(2)为负序分量。

35、其中，当故障为两相接地短路时，附加阻抗zδ计算公式如下：

36、

37、式中，rf为故障电阻，zff为自阻抗，右上角带有(2)为负序分量，右上角带有(0)为零序分量。

38、在本发明的一些实施例中，步骤s3，等值故障距离的计算方法包括如下步骤：

39、根据识别出的戴维南等效参数、计算出的附加阻抗与监测点测出的正序电压，通过等值故障距离计算公式，计算出该故障类型对应的等值故障距离m的值。

40、其中，所述等值故障距离计算公式如下：

41、在p点(监测点)有：

42、

43、式中，up为监测点电压，zpf为监测点与故障点的互阻抗，if为短路电流，右上角带有(1)的为正序分量，右上角带有(1)0为发生故障之前的正序分量。

44、正序电流可表示成：

45、

46、式中，uf为短路电压，zff为自阻抗，zδ为附加阻抗，右上角带有(1)的为正序分量，右上角带有(1)0为发生故障之前的正序分量。

47、与可从如下式子中推导出：

48、

49、

50、其中i＝0,1,2分别代表零序、正序、负序，zff为自阻抗，zpf为监测点与故障点的互阻抗，zs为电源侧等效阻抗，zl为负荷侧等效阻抗，m为等值故障距离。

51、式(13)中的可根据电路图求出：

52、

53、式中，ip为监测点电流，zs为电源侧等效阻抗，zl为负荷侧等效阻抗，右上角带有(1)的为正序分量，右上角带有(1)0为发生故障之前的正序分量。

54、则

55、

56、将式(13)代入式(12)可得：

57、

58、将式(17)代入式(18)可得：

59、

60、在本发明的一些实施例中，等值故障距离m的值在(0，1)之内，则电压暂降源发生在监测点的上游；等值故障距离m的值在(0，1)之外，则电压暂降源发生在监测点的下游。

61、本发明的第二个方面，提供一种基于等值故障距离的电压暂降源定位系统，包括：

62、系统参数识别模块，用于输出电网系统的正序、负序与零序的戴维南等值参数；

63、故障类型识别模块，用于判断是什么故障引起的电压暂降，所述故障类型识别模块和系统参数识别模块连接；

64、等值故障距离计算模块，用于求出附加阻抗和等值故障距离m，所述等值故障距离计算模块和故障类型识别模块连接；

65、电压暂降源定位模块，用于根据等值故障距离m的值进行电压暂降源的定位，所述电压暂降源定位模块和等值故障距离计算模块连接；

66、其中，等值故障距离m的值在(0，1)之内，则电压暂降源发生在监测点的上游；等值故障距离m的值在(0，1)之外，则电压暂降源发生在监测点的下游。

67、本发明的第三个方面，提供一种计算机装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现第一个方面所述的一种基于等值故障距离的电压暂降源定位方法的步骤。

68、本发明的第四个方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时执行第一个方面所述的一种基于等值故障距离的电压暂降源定位方法的步骤。

69、本发明的有益效果为：

70、本发明提供了一种基于等值故障距离的电压暂降源定位方法，包括：在电网系统里设置一个扰动，使其产生不对称分量，测量并利用最小二乘法识别出正序、负序与零序的戴维南等值参数；依据不对称分量判断故障类型；根据故障类型和戴维南等值参数求出附加阻抗，并根据附加阻抗与监测点电压，求出等值故障距离m的值；根据等值故障距离m的值进行电压暂降源的定位。本发明提出了一种基于等值故障距离的电压暂降源定位方法，该方法无需知道电网系统的具体参数，计算量小，大大减少了计算次数，缩短了计算时间并且可以实现电压暂降源线路的上下游定位。同时考虑了故障阻抗对定位的影响，因此一定程度上提高了电压暂降源上下游定位的准确性。从经济角度出发，满足不同电压暂降监测精度要求系统的实际需求，具有重要的理论价值和应用价值。