Adaptive Single-Terminal Fault Location for DC Microgrids
作者: Vaibhav Nougain, Sukumar Mishra, Joan-Marc Rodriguez-Bernuz, Adria Junyent-Ferre, Aditya Shekhar, Aleksandra Lekic
分类: eess.SY
发布日期: 2024-09-25
备注: SEST 2024
期刊: SEST 2024 Proceedings
💡 一句话要点
提出一种自适应单端直流微电网故障定位方法，提升低阻抗故障定位精度。
🎯 匹配领域: 支柱四：生成式动作 (Generative Motion)
关键词: 直流微电网 故障定位 单端测量 低阻抗故障 自适应算法
📋 核心要点
- 电力电子设备渗透率增加，配电系统故障定位面临更大挑战，尤其是在大范围故障情况下。
- 该方法通过本地测量估计其他终端的电流，模拟双端方法，降低了故障电阻对定位精度的影响。
- MATLAB仿真结果表明，该方法在不同故障电阻和位置下具有良好的鲁棒性和较高的定位精度。
📝 摘要（中文）
本文提出了一种用于直流微电网的自适应单端故障定位方法，该方法无需通信，对采样频率和系统参数等关键参数的变化具有鲁棒性，尤其适用于低压直流系统中常见的低阻抗故障。该方法利用本地测量来估计由故障引起的其他终端的电流，模拟了需要通信的双端方法，并将方法的精度与故障电阻解耦。该算法将连续的电压和电流样本（包括其他终端的估计电流）纳入分析。数学分析表明，该方法比文献中其他单端方法具有更高的精度。通过MATLAB仿真验证了该策略在不同故障电阻和位置下的鲁棒性。
🔬 方法详解
问题定义：直流微电网中，准确快速地定位故障线路及其位置对于快速恢复供电至关重要。低阻抗故障是低压直流系统中的常见故障，传统单端故障定位方法在低阻抗故障下精度较低，且易受系统参数和采样频率变化的影响。现有方法通常需要通信，成本较高，且易受通信延迟影响。
核心思路：该论文的核心思路是利用单端测量数据，通过估计其他终端的电流来模拟双端测量方法，从而提高故障定位的精度和鲁棒性。通过将故障电阻与定位精度解耦，该方法能够更准确地定位低阻抗故障。
技术框架：该方法主要包括以下几个阶段：1) 采集本地电压和电流数据；2) 基于本地数据估计其他终端的电流；3) 将连续的电压、电流和估计电流样本输入到故障定位算法中；4) 利用数学模型计算故障位置。整个过程无需通信，仅依赖单端测量数据。
关键创新：该方法最重要的技术创新点在于使用单端测量数据估计其他终端的电流，从而模拟双端测量方法。这种方法避免了对通信的依赖，降低了成本和复杂性，同时提高了故障定位的精度和鲁棒性。与现有单端方法相比，该方法能够更准确地处理低阻抗故障。
关键设计：该方法的关键设计包括：1) 精确的电流估计模型，用于估计其他终端的电流；2) 鲁棒的故障定位算法，能够处理噪声和参数变化；3) 连续样本分析，利用多个时间点的电压和电流数据来提高定位精度。具体的参数设置和模型细节在论文中进行了详细描述（未知）。
🖼️ 关键图片
📊 实验亮点
该论文通过MATLAB仿真验证了所提出方法的有效性。仿真结果表明，该方法在不同故障电阻和位置下均能实现较高的定位精度。具体的性能数据（例如，定位误差）和对比基线（例如，传统单端方法）以及提升幅度在论文中进行了详细描述（未知）。该方法对采样频率和系统参数的变化具有良好的鲁棒性。
🎯 应用场景
该研究成果可应用于直流微电网的故障诊断和定位，提高供电可靠性和运行效率。该方法无需通信，适用于分布式能源系统和偏远地区的直流供电网络。未来，该技术有望推广到更大规模的直流配电系统，并与其他智能电网技术相结合，实现更智能化的故障管理。
📄 摘要（原文）
Identifying faulty lines and their accurate location is key for rapidly restoring distribution systems. This will become a greater challenge as the penetration of power electronics increases, and contingencies are seen across larger areas. This paper proposes a single terminal methodology (i.e., no communication involved) that is robust to variations of key parameters (e.g., sampling frequency, system parameters, etc.) and performs particularly well for low resistance faults that constitute the majority of faults in low voltage DC systems. The proposed method uses local measurements to estimate the current caused by the other terminals affected by the contingency. This mimics the strategy followed by double terminal methods that require communications and decouples the accuracy of the methodology from the fault resistance. The algorithm takes consecutive voltage and current samples, including the estimated current of the other terminal, into the analysis. This mathematical methodology results in a better accuracy than other single-terminal approaches found in the literature. The robustness of the proposed strategy against different fault resistances and locations is demonstrated using MATLAB simulations.