唐珂 談震旻

摘 ? 要：配電網是光伏電源的重要組成部分，可以起到分配電能的作用。由于光伏電源配電網的結構復雜，經常發(fā)生單相斷線故障，影響電力系統(tǒng)的正常運行。為了提高故障檢測靈敏度，及時發(fā)現(xiàn)故障并消除，提出光伏電源配電網線路單相斷線故障檢測方法研究?；诠收蠙z測靈敏度參數(shù)的引入，構建STFT變換算法，再結合電流變化特征和電壓變化特征的確定，實現(xiàn)光伏電源配電網線路單相斷線故障檢測，通過仿真實驗，可以得出提出的故障檢測方法比傳統(tǒng)故障檢測方法，對光伏電源配電網線路檢測的靈敏度高，保證了供電可靠性。

關鍵詞：光伏電源 ?配電網 ?單相斷線 ?故障檢測

中圖分類號：TM773 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）08（b）-0063-02

光伏電源配電網線路走線復雜、分布面廣，經常發(fā)生單相斷線故障，已經成為電力系統(tǒng)需要解決的一個重要問題，電力部門要將單相斷線故障重視起來。隨著智能電網的快速發(fā)展，設計一個光伏電源配電網線路單相斷線故障檢測方法可以加快智能電網建設步伐，對提高供電可靠性具有重要的意義。

1 ?光伏電源配電網線路單相斷線故障檢測方法設計

1.1 引入故障檢測靈敏度參數(shù)

如果光伏電源配電網線路發(fā)生單相斷線故障之后，整個電網系統(tǒng)都失去了電流和電壓，導致配電網線路的單相斷線故障就很難被發(fā)現(xiàn)[1]，因此引入單相斷線故障檢測的靈敏度參數(shù)，可以及時發(fā)現(xiàn)故障并消除斷線故障，靈敏度分析可以自動選擇一個斷線故障長度范圍，引入故障檢測靈敏度參數(shù)的同時，還需要構建一套STFT變換算法，來研究單相斷線故障檢測方法。

1.2 構建STFT變換算法

在光伏電源配電網系統(tǒng)中，基于故障檢測靈敏度參數(shù)可以使得瞬時頻率具有一定的物理意義，對于不平穩(wěn)的電網信號來說，如果系統(tǒng)頻率變化頻繁，要想定義配電網的瞬時頻率是沒有任何意義的[2]，因此本文構建的STFT變換算法限制范圍應為局部限制，要想使瞬時頻率有意義，就必須滿足配電網信號局部對稱于坐標軸零均值，且極值點的個數(shù)與過零點的個數(shù)一致，IMF需要滿足以下條件。

（1）在整個配電網信號分布長度上，極值點的數(shù)目和過零點的數(shù)目相差小于1，或者相等。

（2）任意一個時刻，局部極大值和極小值形成的線段均值為0。

STFT變換算法流程如下。

（1）首先確定出配電網系統(tǒng)中原信號a（t）的所有局部極值點，接著根據(jù)3次樣條函數(shù)將所有極大值點進行連接;同理再將所有極小值點連成線。

根據(jù)計算結果可知，光伏電源配電網線路發(fā)生單相斷線故障后，正、負序電流大小是相等的，但是方向相反，因此，如果發(fā)生單相斷線故障，負序電流的變化量始終會大于正序電流變化量[4]，且變化特征也比較明顯。

2 ?仿真驗證

2.1 仿真模型的選取

為了驗證本文的光伏電源配電網線路單相斷線故障檢測方法，建立了如圖2所示的光伏電源配電網仿真模型，用MATLAB作為處理工具對電子數(shù)字信號處理，仿真模型中L1表示故障線路，L2和L3表示正常線路，電源類型為光伏電源。

2.2 實驗方法和過程

光伏電源配電網線路的正、零序參數(shù)分別為：

3條線路的長度分別為17km、10km、3km，光伏電源配電網線路1相在距離母線12km處發(fā)生C相斷線。

實驗采用電流為自變量，利用本文故障檢測方法及傳統(tǒng)檢測方法進行對比實驗，實驗過程如下。

（1）設置仿真實驗所需的實驗環(huán)境，將兩種故障檢測方法載入MATLAB軟件。

（2）線路電流設置在0～100A范圍內進行實驗，每10A取一個點，進行靈敏度檢測。

（3）在電流變化相同的情況下，進行光伏電源配電網線路單相斷線故障檢測靈敏度實驗。

（4）分別執(zhí)行兩種故障檢測方法，記錄單位時間的故障檢測靈敏度，繪制實驗結果對比圖表。

3 ?結語

本文提出了光伏電源配電網線路單相斷線故障檢測方法研究，在引入故障檢測靈敏度參數(shù)的基礎上，構建STFT變換算法，實現(xiàn)光伏電源配電網線路單相斷線故障檢測，從而實現(xiàn)本文的研究。實驗數(shù)據(jù)表明，本文設計的故障檢測方法能夠提高故障檢測靈敏度，更快的發(fā)現(xiàn)故障、消除故障。希望本文的研究能夠為光伏電源配電網線路單相斷線故障檢測方法提供理論依據(jù)。

參考文獻

[1] 李志遠，曹麗麗，薛永端，等.不接地系統(tǒng)單相斷線兼電源側接地故障分析[J].供用電，2018，35（5）：11-17.

[2] 張安龍，翟學，李艷，等.含光伏電源的配電網故障定位策略研究[J].電測與儀表，2015，52（16）：123-128.

[3] 王成楷，洪志章.基于線電壓判據(jù)的配電網單相斷線故障定位方法[J].電氣技術，2017，18（5）：51-57.