含逆变型分布式电源配电网故障选线与测距方法研究

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随着能源紧缺和环境污染问题日趋严重,新能源电能在电力系统中得到迅速发展和应用。由于多数新能源电能需通过逆变装置接入配电系统,所以此类新能源电能称为逆变型分布式电源。随着分布式电源的接入,配电系统由单一电源变成多电源系统,系统结构发生改变,这对继电保护以及配电网故障选线和测距带来极大的挑战。所以,本文针对含逆变型分布式电源配电网单相接地故障选线和测距问题,主要工作如下:  第一部分,通过单台分布式电源配电系统,分析系统正常运行和单相接地短路故障两种情况下,各节点电压和支路电流的关系。并搭建单机分布式电源并网仿真模型,在单相接地短路故障情况下,对分布式电源输出的故障电流特性进行了仿真分析。仿真结果表明,分布式电源在恒功率控制策略下,输出的故障电流包含正序电流、负序电流和零序电流,具有多样性,同时序电流分量随着故障距离的增加而减小。  第二部分,故障选线方法研究。根据第一部分的结论,结合传统故障选线方法,采用零序电流信号作为故障选线特征。建立含逆变型分布式电源仿真模型,仿真分析不同线路和不同位置单相接地故障时,各线路零序电流信号变化规律。应用 EEMD算法对故障零序电流进行分解,获取第三阶本征模态函数分量,并对第三阶本征模态函数分量进行一阶差分。最后,通过比较本征模态函数分量一阶差分的模最大值,选出故障线路。与小波分析相比,EEMD算法避免了筛选基函数的问题。仿真实验表明,利用 EEMD进行故障选线,选线结果正确,同时比小波分析方法更简单,并且选线结果不受故障接地电阻和电压初始角的影响。  第三部分,故障测距方法研究。在故障选线的基础上,从故障线路的监测点提取故障反向行波,利用db3小波对故障反向行波进行5层分解,同时重构第5层分解系数。通过第5层分解系数的模极值点确定突变数据点,测出初始行波与其反射波的时间差,再结合行波传播速度,计算出监测点与故障点的距离。在仿真实验中,分别设置不同的故障位置、电压初始角和故障接地电阻故障条件,并对不同故障条件下进行算例分析。仿真结果表明,小波分析表征信号局部特征精度比 EEMD算法的更高,并且能够保证在不同单相接地故障条件下,测距绝对误差不超过200m。
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