发明专利｜一种基于电压差动的微电网故障探测方法和装置

具体实施方式

以下结合具体实例，对本发明进行详细说明。

参考图1，一种基于电压差动的微电网故障探测方法，包括一个PARK运算模块、一个一阶抗混叠滤波差分运算模块、一个一阶低通数字滤波器、一个双磁滞比较器、一个阈值比较模块。

故障探测信号来源是逆变器的三相电压，测量获得逆变器的输出三相电压信号vU、vV、vW。

所述PARK运算模块，对电压信号vU、vV、vW利用PARK方程变换为两相静止坐标系下αβ分量Vα、Vβ，为消除所有交流分量，再将Vα、Vβ变换为两相旋转坐标系下dq直流分量Vds、Vqs。

所述一阶抗混叠滤波差分运算模块，用于将测量的直流分量Vds、Vqs与恒定的三相平衡标准参考电压Vdref、Vqref进行差分运算，把一个输出差分调制信号V+q_fall(V+q_fall=ΔVqr=Vqref-Vqs)定义为微电网电压下跌量。

所述一阶低通数字滤波器，对差分调制信号V+q_fall进行低通滤波处理后输出信号Vq_fall。

所述双磁滞比较器，通过设置合适的上限和下限裕度来调整故障探测的灵敏度;所述双磁滞比较处理为双磁滞比较器通过对比较器设置合适的上限UH和下限UL裕度得到满足需要的门限宽度ΔU=UH-UL，避免当信号Vq_fall在门限值ΔU附近有微小干扰引起的跳变电压值超过ΔU时输出电压产生相应抖动(起伏)，以便输出稳定的Vq_fall，双向磁滞比较器响应速度加快，还可免除由电路寄生耦合而产生的自激荡，提高故障探测灵敏度;所述阈值信号为电网电压下跌至额定电压的45%至55%之间，优选地，所述阈值信号为电网电压下跌至额定电压的50%。微电网中电压下降是一种短期形式，当电网电压下跌至额定电压的50%时，其持续时间不大于200ms。

所述阈值比较模块，用于差值信号Vq_fall与设置的阈值信号进行比较，输出用于控制断路器开关的信号Y、N。

所述基于电压差动的微电网故障探测方法，Vq_fall与阈值比较，若不大于阈值，输出信号N，继续监测电网，若大于阈值，输出信号Y，该信号用于断路器控制，切断故障区域，保护微电网;电网正常运行时，经过一阶低通数字滤波器及双磁滞比较器处理的Vq_fall等于零;Vq_fall的波形是一个纯净的直流量时，微电网发生三相故障;Vq_fall是一个带有波纹的直流量时，微电网发生两相故障;Vq_fall是一个零到最大值之间振荡的直流量时，微电网发生单相故障(所述最大值取Vq_fall的波形的波峰或波谷的绝对值中较大的那个值。)。

本实例实施将是以这种故障检测保护方法应用于与公共电网相连接的多逆变器微电网为例。微电网的结构模型如图2所示，微电网和公共电网之间通过变压器相连。

故障发生在微电网内部，如图2中F1处，F1发生点位于与逆变器1连接的母线1区域，故障探测输出Vq_fall，Vq_fall输出波形与故障发生区域是对应的，根据波形可以识别判断故障发生的区域位置和类型。当Vq_fall输出超过给定阈值，该信号可用于断路器控制，以切断故障区域保护微电网，且与逆变器2连接的母线2上测量到的Vq_fall信号小于阈值，故母线区域2内保护继电器不动作;当Vq_fall输出小于给定阈值，则继续检测电网。故障发生在微电网外部，如图2中F2处，由于参考信号值总是等于测量信号值，故Vq_fall总是等于零，微电网内的继电保护不会因为主电网短路电流而动作。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换应属于本发明所附权利要求的保护范围。

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