【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及光伏微電網低壓穿越故障檢測方法，更具體地說，涉及基于小波變換的光伏微電網低壓穿越故障檢測方法及系統。
技術介紹
1、光伏發電因其清潔、可持續的優勢,已成為全球能源轉型的重要途徑。然而,大規模光伏電站的間歇性和波動性也給電網的安全穩定運行帶來了新的挑戰。光伏微電網作為一種分布式能源系統,通過就地消納和智能控制,在一定程度上緩解了光伏發電的不確定性影響。但微電網中高滲透率的新能源和復雜多變的負荷,使其更易發生電壓暫降、頻率偏差等電能質量問題,嚴重影響用戶的供電可靠性。
2、低電壓穿越(lvrt)是微電網運行中的一種典型故障,指電網電壓在短時間內大幅下降至額定值以下,持續一定時間后恢復正常。根據ieee?1547-2003標準,當電壓跌落至額定值的10％～90％且持續時間為0.5～30s時,即認定為lvrt故障。lvrt故障通常由微電網內部的短路、接地、過載等因素引起,或由上級電網的故障通過pcc傳播至微電網。一旦發生lvrt,微電網須在故障持續期間保持并網運行,直至電網電壓恢復正常,這就要求微電源具備一定的抗擾動控制能力。
3、針對微電網的lvrt故障檢測,已有一些研究工作。有學者提出一種基于傅里葉變換的電流頻譜分析方法,通過設置基波分量和高次諧波分量的雙重門限,實現對lvrt起始時刻的檢測,但該方法未考慮電壓暫降持續時間對檢測的影響。也有人采用小波變換分析故障暫態特征,構建了一種自適應閾值的多尺度故障檢測方法,但小波變換容易引入頻譜泄漏,降低檢測的靈敏度。還有人引入了s變換時頻工具,可同時獲取
4、(1)傳統的基于傅立葉變換的頻域方法難以兼顧時間和頻率分辨率,對非平穩故障信號分析效果不佳；
5、(2)小波變換在一定程度上克服了傅里葉變換的局限性,但其固有的頻譜泄漏問題會影響故障檢出率；
6、(3)一些先進的時頻工具如s變換計算量大,實時性難以保證；
7、(4)多數方法僅分析了電流或電壓的單一信息,缺乏多源信息的綜合利用和融合判斷；
8、(5)針對性不強,缺少專門用于微電網lvrt故障檢測的定制化算法。
9、因此,亟需一種高效可靠的光伏微電網lvrt故障快速檢測新方法,以滿足日益復雜的微電網安全控制需求。
技術實現思路
1、針對上述技術問題,本專利技術提出光伏微電網低壓穿越故障快速檢測方法,通過在微電網關鍵節點處安裝高精度電流互感器獲取電流序列,構建差分電流矩陣,再對差分電流進行分數階q小波變換提取故障特征,結合對母線電壓的特征提取,最后利用馬爾可夫鏈模型實現故障判據的融合,快速準確地檢測光伏微電網中的低壓穿越故障。
2、本專利技術提供基于小波變換的光伏微電網低壓穿越故障檢測方法,所述方法包括以下步驟:
3、步驟1:通過安裝在微電網關鍵節點的電流互感器獲取電流信號,構建電流差分序列；
4、步驟2:對所述電流差分序列進行分數階q小波變換,提取故障特征；
5、步驟3:對微電網母線電壓進行特征提取,獲得電壓故障判據；
6、步驟4:將差分電流故障特征和母線電壓故障判據進行馬爾可夫鏈融合,輸出最終故障信號。
7、具體地，所述電流互感器為高靈敏度開環霍爾傳感器，精度優于0.5％，響應時間低于1微秒。
8、具體地，步驟1中，構建電流差分序列δij[k]為：
9、δij[k]＝(sj-s(j+1))·i[k]
10、其中，s為n×n循環移位矩陣，滿足sn＝i，n為電流互感器數量；i[k]為n×1電流列向量。
11、具體地，步驟2中，分數階q小波變換定義為：
12、
13、其中，ψ[k]為母小波函數，α為分數階數，q為尺度參數，「(·)為gamma函數。
14、具體地，對差分電流進行分數階q小波變換采用矩陣表示：
15、w＝[w1，w2，...，wn-1]t＝ψα，q*δi
16、其中，ψα,q為分數階q小波變換系數矩陣，δi為差分電流矩陣，*為循環卷積運算。
17、具體地，對分數階q小波變換系數矩陣w進行奇異值分解，取前r個奇異值構成特征向量fj：
18、[u，s，v]＝svd(wj)，fj＝diag(s)1：r
19、設計雙參數門限函數：
20、gj＝(||fj||∞>λ1)&(||fj||2>λ2)
21、當gj＝1時，判定第j個差分電流發生故障。
22、具體地，步驟3中，對母線電壓ub[k]提取均值和均方根特征：
23、
24、其中，m為滑動窗口長度，設計電壓故障判據：
25、
26、其中，為母線額定電壓。
27、具體地，步驟4中，構建馬爾可夫鏈模型表示故障演化：
28、p＝[p00，p01；p10，p11]
29、其中，p為狀態轉移矩陣，定義綜合故障狀態向量：
30、flt[k]＝[flt1[k]，flt2[k]，...，fltn-1[k]，fltv[k]t
31、馬爾可夫鏈融合判據為：
32、j[k]＝p[k]·flt[k]＝[p1[k]，p2[k]]·flt[k]
33、當p2[k]]>0.5時，確認系統故障，輸出alarm＝1。
34、具體地，電流采樣頻率不低于10khz，adc量化位數不少于16bit。
35、基于光伏微電網低壓穿越故障檢測系統，包括存儲器、處理器及存儲在所述存儲器中并可在所述處理器上運行的計算機程序，所述計算機程序被處理器執行時實現上述的小波變換的光伏微電網低壓穿越故障檢測方法的步驟。
36、本專利技術具有如下有益效果：
37、(1)引入分數階q小波變換，通過分數階微分和q尺度變換靈活調節時頻分辨率，在抑制頻譜泄漏的同時，大幅增強了小波基函數的多樣性，使其更好地匹配lvrt故障的多尺度、突變等瞬態特征；
38、(2)采用差分電流矩陣表示，利用循環移位矩陣巧妙實現差分運算，簡化了計算過程和硬件電路；
39、(3)對小波系數矩陣進行svd分解,自適應提取差分電流的穩定故障特征,避免了冗余信息的干擾；
40、(4)綜合分析母線電壓的均值和rms雙重特征,從幅值和能量兩個角度刻畫了lvrt故障期間的電壓跌落和畸變程度；
41、(5)創新性地引入馬爾可夫鏈時序融合差分電流與電壓特征,充分挖掘故障信息的時空關聯性,進一步提高故障檢出率；
42、(6)專門針對光伏微電網lvrt故障設計,具有很強的適用性和實用價值。
43、本專利技術能在1個工頻周期(20ms)內快速識別lvrt故障,檢測準確率本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.光伏微電網低壓穿越故障快速檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述電流互感器為高靈敏度開環霍爾傳感器，精度優于0.5％，響應時間低于1微秒。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1中，構建電流差分序列ΔIj[k]為：
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟2中，分數階q小波變換定義為：
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，對差分電流進行分數階q小波變換采用矩陣表示：
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，對分數階q小波變換系數矩陣W進行奇異值分解，取前r個奇異值構成特征矢量Fj：
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟3中，對母線電壓Ub[k]提取均值和均方根特征：
8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟4中，構建馬爾可夫鏈模型表示故障演化：
9.根據權利要求1-8中任一項所述的方法，其特征在于，電流采樣頻率不低于10kHz，ADC量化位數不少于16bit。
10.基于光伏微電網低壓
...【技術特征摘要】
1.光伏微電網低壓穿越故障快速檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述電流互感器為高靈敏度開環霍爾傳感器，精度優于0.5％，響應時間低于1微秒。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1中，構建電流差分序列δij[k]為：
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟2中，分數階q小波變換定義為：
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，對差分電流進行分數階q小波變換采用矩陣表示：
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，對分數階q小波變換系數矩陣w進行奇異值分解，取前r個奇異值構...
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