[发明专利]一种基于IMF能量熵的光伏送出线路故障选相方法

说明书

本发明公开了一种基于IMF能量熵的光伏送出线路故障选相方法。该方法包括以下步骤：获得光伏电站送出线路的三相故障分量电压和零序故障分量电压数据；分别对三相及零序故障分量电压进行EMD，自适应得到各个频带下的IMF分量；求出每个IMF分量与原信号间的相关系数序列，根据设定阈值筛选有效的IMF分量；根据有效IMF分量计算能量熵等故障特征参数，结合短路故障特性及特征参数的不同特点构建选相判据从而实现故障选相。本发明将EMD方法与能量熵概念相结合，适用于光伏电站送出线路光伏侧故障选相，能够在光伏侧进行正确动作，并且具有不受故障位置、过渡电阻和故障初始角大小等因素影响的特点，提高了光伏送出线路故障选相的准确性。

技术领域

本发明涉及光伏电站的继电保护技术领域，特别是一种基于IMF能量熵的光伏送出线路故障选相方法。

背景技术

随着传统化石资源逐渐枯竭和环境污染问题的日益突出，太阳具有清洁环保和资源储备优越等优点越来越受到人们的关注，目前将大规模光伏电站接入电力系统是利用太阳能资源的最佳途径。由于大中型光伏电站具备一定的低电压穿越(LVRT)能力，且其故障电流大小不超过逆变器额定负载电流的1.2倍，将对光伏侧基于电流信息的选相元件的动作性能产生严重影响。而基于电压信息的选相元件受弱电源特性影响较小，在弱电源侧灵敏度较高，可较好的应用在光伏送出线路的故障选相中。

光伏送出线路产生的故障分量电压是一种非平稳的暂态信号，分析暂态信号是研究故障分量电压从而进行故障选相的基础和依据，短时傅里叶变换、小波变换等是分析时普遍使用的数学工具。短时傅里叶变换的时频窗口不能自适应调整，无法兼顾时间与频率分辨率的要求，并不适用于分析非平稳信号；小波变换虽然在时域和频域具有较高的分辨率，但是小波基函数和分解尺度难以选择，且不能保证得到最优效果，也不具有自适应性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光伏送出线路故障选相中能够正确选相的基于IMF能量熵的光伏送出线路故障选相方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于IMF能量熵的光伏送出线路故障选相方法，包括以下步骤：

步骤1，获得光伏电站送出线路的三相故障分量电压Δu_a，Δu_b，Δu_c和零序故障分量电压数据Δu₀；

步骤2，分别对上述故障分量电压信号进行经验模式分解即EMD，自适应得到各个频带下的本征模态函数IMF分量；

步骤3，求出各IMF分量与原电压信号间的相关系数序列，根据设定阈值ρ_set筛选有效的IMF分量；

步骤4，根据有效IMF分量计算包括能量熵的故障特征参数，结合短路故障特性及特征参数的不同特点，判断故障类型从而构建选相判据实现故障选相。

进一步地，步骤1中所述获得光伏电站送出线路的三相故障分量电压Δu_a，Δu_b，Δu_c和零序故障分量电压数据Δu₀，具体如下：

(1.1)光伏送出线路故障后，从保护安装处的全电压中减去故障前的电压，得到三相故障分量电压Δu_a，Δu_b，Δu_c；

(1.2)根据公式Δu₀＝1/3(Δu_a+Δu_b+Δu_c)计算得到零序故障分量电压数据Δu₀，其中Δu_a，Δu_b，Δu_c为三相故障分量电压。

进一步地，步骤2中所述分别对上述故障分量电压信号进行经验模式分解即EMD，自适应得到各个频带下的本征模态函数IMF分量，具体如下：