一种适用于风电特性的暂态特征频段故障检测方法及系统

本申请涉及数据处理，特别地涉及一种适用于风电特性的暂态特征频段故障检测方法及系统。

背景技术：

1、当前，风力发电是加快构建清洁低碳、安全高效的能源体系以及持续推进碳减排发展战略的重要组成之一，而风电功率的波动特性和随机特性给电网的安全稳定高效运行带来了巨大的冲击和影响。为保障整个电力系统的安全稳定高效运行，就需要更加准确和快速完成传输线路的故障定位。

2、现有的风力发电场送出线配置的工频变化量保护功能是通过短路电流阈值判断在风机出口处发生短路故障还是在集电线上发生短路故障，但由于这两个位置发生故障时的短路电流值范围存在重合，可能在风机出口处发生故障时，通过短路电流比对判定为在集电线上发生短路故障，导致保护装置非必要断开，使得集电线路上的所有风力发电机全部停止工作，降低了风力发电系统的工作效率；

3、因此，现有技术中短路电流阈值判断方法不能准确的判断故障位置，判断错误会导致风力发电系统的工作效率降低。

技术实现思路

1、针对上述问题，本申请提供一种适用于风电特性的暂态特征频段故障检测方法及系统，解决了相关技术中短路电流阈值判断方法不能准确的判断故障位置，判断错误会导致风力发电系统的工作效率降低的技术问题。

2、第一方面，本申请提供了一种适用于风电特性的暂态特征频段故障检测方法，所述方法包括：

3、当判断发生故障时，采集预设的保护测量点处预设时间内的故障数据；

4、按照预设特征频段从所述故障数据中提取频段信号；

5、按照预设采样频率，通过小波变换从所述频段信号中提取特征频段信号；

6、根据所述特征频段信号，通过高频能量计算式：

7、

8、计算得到高频能量eh，式中，为采样周期，n1为去除前2.5毫秒和后2.5毫秒后的第一个采样时刻，n2为去除前2.5毫秒和后2.5毫秒后的最后一个采样时刻，dj(k)为k时刻第j层小波分解系数；

9、根据预设能量阈值和所述高频能量eh判断故障位置，得到故障检测结果。

10、在一些实施例中，所述方法还包括：

11、根据所述故障检测结果，向保护装置发送相应的控制信号。

12、在一些实施例中，所述预设时间为20毫秒。

13、在一些实施例中，所述预设特征频段为312hz~2.5khz。

14、在一些实施例中，所述预设采样频率为20khz。

15、在一些实施例中，所述按照预设采样频率，通过小波变换从所述频段信号中提取特征频段信号，包括：

16、通过将小波变换中的尺度因子和位移因子离散化消除小波变换过程中的信息冗余；

17、按照预设采样频率，采用正交小波基将所述频段信号分解为不同频带下的各个分量，得到所述特征频段信号；

18、其中，第一层分解得到所述频段信号的第一高频细节分量和第一低频逼近分量，各占当前信号频带的二分之一；第二层分解所述第一低频逼近分量得到第二高频细节分量和第二低频逼近分量，各占当前信号频带的二分之一；第三层分解所述第二低频逼近分量得到第三高频细节分量和第三低频逼近分量，各占当前信号频带的二分之一；第四层分解所述第三低频逼近分量得到第四高频细节分量和第四低频逼近分量，各占当前信号频带的二分之一；第五层分解所述第四低频逼近分量得到第五高频细节分量和第五低频逼近分量，各占当前信号频带的二分之一；第六层分解所述第五低频逼近分量得到第六高频细节分量和第六低频逼近分量，各占当前信号频带的二分之一；将所述第三高频细节分量至第五高频细节分量作为特征频段信号，所述第一高频细节分量至第六高频细节分量均为所述小波分解系数。

19、在一些实施例中，所述根据预设能量阈值和所述高频能量eh判断故障位置，得到故障检测结果，包括：

20、当所述高频能量eh大于所述预设能量阈值时，则判定故障位置为集电线上，故障检测结果为集电线上发生故障；

21、当所述高频能量eh小于或等于所述预设能量阈值时，则判定故障位置为风机出口处，故障检测结果为风机出口处发生故障。

22、第二方面，一种适用于风电特性的暂态特征频段故障检测系统，所述系统包括：

23、采集单元，用于当判断发生故障时，采集预设的保护测量点处预设时间内的故障数据；

24、第一提取单元，用于按照预设特征频段从所述故障数据中提取频段信号；

25、第二提取单元，用于按照预设采样频率，通过小波变换从所述频段信号中提取特征频段信号；

26、计算单元，用于根据所述特征频段信号，通过高频能量计算式：

27、

28、计算得到高频能量eh，式中，为采样周期，n1为去除前2.5毫秒和后2.5毫秒后的第一个采样时刻，n2为去除前2.5毫秒和后2.5毫秒后的最后一个采样时刻，dj(k)为k时刻第j层小波分解系数；

29、判断单元，用于根据预设能量阈值和所述高频能量eh判断故障位置，得到故障检测结果。

30、在一些实施例中，所述预设时间为20毫秒。

31、在一些实施例中，所述预设特征频段为312hz~2.5khz。

32、本申请提供的一种适用于风电特性的暂态特征频段故障检测方法及系统，包括：当判断发生故障时，采集预设的保护测量点处预设时间内的故障数据；按照预设特征频段从所述故障数据中提取频段信号；按照预设采样频率，通过小波变换从所述频段信号中提取特征频段信号；根据所述特征频段信号，通过高频能量计算式计算得到高频能量eh；根据预设能量阈值和所述高频能量eh判断故障位置，得到故障检测结果。本申请的方法能够实现准确的故障位置检测，协助工频变化量保护动作的判定，避免了由于保护装置非必要断开导致的风力发电系统工作效率降低的问题。

技术特征：

1.一种适用于风电特性的暂态特征频段故障检测方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设时间为20毫秒。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设特征频段为312hz~2.5khz。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设采样频率为20khz。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述按照预设采样频率，通过小波变换从所述频段信号中提取特征频段信号，包括：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据预设能量阈值和所述高频能量eh判断故障位置，得到故障检测结果，包括：

8.一种适用于风电特性的暂态特征频段故障检测系统，其特征在于，所述系统包括：

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述预设时间为20毫秒。

10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述预设特征频段为312hz~2.5khz。

技术总结本申请涉及一种适用于风电特性的暂态特征频段故障检测方法及系统，包括：当判断发生故障时，采集预设的保护测量点处预设时间内的故障数据；按照预设特征频段从所述故障数据中提取频段信号；按照预设采样频率，通过小波变换从所述频段信号中提取特征频段信号；根据所述特征频段信号，通过高频能量计算式计算得到高频能量E<subgt;H</subgt;；根据预设能量阈值和所述高频能量E<subgt;H</subgt;判断故障位置，得到故障检测结果。本申请的方法能够实现准确的故障位置检测，协助工频变化量保护动作的判定，避免了由于保护装置非必要断开导致的风力发电系统工作效率降低的问题。技术研发人员：王增平,王柄然,王彤受保护的技术使用者：华北电力大学技术研发日：技术公布日：2024/9/29