一种基于电压电流变化量的故障方向判别方法及系统

1.一种基于电压电流变化量的故障方向判别方法，其特征在于：包括，当新能源电源场站送出线某侧出口发生故障时，获取当前侧保护安装处故障前一段时间内的三相测量电压、电流以及故障后保护安装处的三相测量电压、电流；根据保护安装处故障前和故障后的各相测量电压、电流，计算各相电压变化量、各相间电压变化量和各相电流变化量；根据线路参数、系统阻抗参数、各相电流变化量，构造保护安装处到系统侧电势之间的各相阻抗压降变化量和各相间阻抗压降变化量；将故障后保护安装处的各相测量电压和相间电压带入选相判据，确定故障类型和相别；选择合适的数据窗，计算故障相电压变化量和故障相阻抗压降变化量的波形相关系数，作为出口故障方向判据的输入；将波形相关系数带入预设的判据中，判别出口故障的方向；所述计算故障相电压变化量和故障相阻抗压降变化量的波形相关系数包括，若为单相故障，对于新能源侧保护，故障相电压变化量Δu m (t)应取 故障相阻抗压降变化量Δu m ′(t)应取 对于系统侧保护，故障相电压变化量Δu n (t)应取 故障相阻抗压降变化量Δu' n (t)应取 若为两相故障，对于新能源侧保护，故障相电压变化量Δu m (t)应取 故障相阻抗压降变化量Δu' m (t)应取 对于系统侧保护，故障相电压变化量Δu n (t)应取 故障相阻抗压降变化量Δu' n (t)应取 分别计算两侧保护的故障相电压变化量波形和故障相阻抗压降变化量波形的相关系数，对于新能源侧保护，将时间窗t-T w2 到t时刻内的新能源侧保护故障相电压变化量的波形序列U m ＝{Δu m (t-T w2 +1),…,Δu m (t-1),Δu m (t)}和阻抗压降变化量的波形序列U m '＝{Δu m '(t-T w2 +1),…,Δu m '(t-1),Δu m '(t)}中的各元素按升序排列，分别得到新序列X＝{x 1 ,x 2 ,…,x n }和Y＝{y 1 ,y 2 ,…,y n }，将序列U m 内每个元素Δu m (t-T w2 +i)在X中的对应位置计为a i ，得到序列A＝{a 1 ,a 2 ,…,a n }；将序列U m '内每个元素Δu m '(t-T w2 +i)在Y中的对应位置计为b i ，得到序列B＝{b 1 ,b 2 ,…,b n }，将序列A和序列B中的每个元素对应相减，得到序列D＝{d 1 ,d 2 ,…,d n }＝{a 1 -b 1 ,a 2 -b 2 ,…,a n -b n }，将序列D中的每个值带入斯皮尔曼等级相关系数公式： 进行计算，得到时间窗t-T w2 到t时刻内新能源侧保护故障相电压变化量和阻抗压降变化量的波形相关系数r M (t)，其中n为时间窗T w2 所对应的采样点个数；对于系统侧保护，将时间窗t-T w2 到t时刻内的系统侧保护故障相电压变化量的波形序列U n ＝{Δu n (t-T w2 +1),…,Δu n (t-1),Δu n (t)}和阻抗压降变化量的值U n '＝{Δu n '(t-T w2 +1),…,Δu n '(t-1),Δu n '(t)}进行处理，得到时间窗t-T w2 到t时刻内系统侧保护故障相电压变化量和阻抗压降变化量的波形相关系数r N (t)。 2.如权利要求1所述的一种基于电压电流变化量的故障方向判别方法，其特征在于：所述各相间电压变化量包括对于新能源场站侧保护，使用公式计算表示为，其中， 表示为保护安装处各相电压的变化量， 表示为故障后t时刻保护安装处的各相测量电压， 表示为故障前t-T w1 时刻保护安装处的各相测量电压；对于系统侧保护，表示为，其中， 表示为系统侧保护安装处各相电压的变化量， 为故障后t时刻保护安装处的各相测量电压，表示为故障前t-T w1 时刻保护安装处的各相测量电压；根据公式计算新能源侧保护安装处相间电压变化量 根据公式计算系统侧保护安装处相间电压变化量 其中， 3.如权利要求2所述的一种基于电压电流变化量的故障方向判别方法，其特征在于：所述各相电流变化量表示为，其中， 表示为新能源场站侧保护安装处各相电流的变化量， 表示为故障后t时刻保护安装处的测量电流， 表示为故障前t-T w1 时刻保护安装处的测量电流；对于系统侧保护，表示为，其中， 表示为系统侧保护安装处各相电流的变化量， 表示为故障后t时刻保护安装处的测量电流， 为故障前t-T w1 时刻的保护安装处的测量电流；T w1 是预先设定的固定时间窗，应取一周波时长20ms的整数倍，时刻t满足0≤t-t f ≤T w1 ，应在故障时刻t f 后的T w1 内。 4.如权利要求3所述的一种基于电压电流变化量的故障方向判别方法，其特征在于：所述各相阻抗压降变化量包括对于新能源场站侧保护，利用公式进行构造，其中， 为从新能源场站侧保护安装处到系统侧电势的总阻抗上的压降变化量，L L 、L N 、R L 、R N 分别为送出线路总电感、系统等值电感、送出线路总电阻、系统等值电阻；对于系统侧保护，利用公式进行构造，其中， 为从系统侧保护安装处到系统侧电势的总阻抗上的压降变化量；计算新能源侧保护安装处各相间抗压降变化量，计算系统侧保护安装处各相间阻抗压降变化量， 5.如权利要求4所述的一种基于电压电流变化量的故障方向判别方法，其特征在于：所述选相判据包括采用以下瞬时值积分算法计算故障后线路两侧保护安装处的各相电压和相间电压幅值，其中， 分别为保护安装处相电压和相间电压瞬时值， 分别为保护安装处相电压幅值和相间电压幅值，t f 为故障时刻，N为一个工频周期内保护采样点数，Δt为采样间隔；设U dset 为低电压门槛，若满足min(U ab ,U bc ,U ca )<U dset ，则判定为相间故障，并确定最小相间电压幅值所对应的两相为故障相；否则，判定为单相故障，并确定最小相电压幅值所对应的相为故障相。 6.如权利要求5所述的一种基于电压电流变化量的故障方向判别方法，其特征在于：所述判别出口故障的方向包括选择合适的时间窗T w3 ，对于新能源场站侧保护，时间窗[t-T w3 ,t]内r M (t)持续满足r M (t)>r Mset ，则认为发生反向出口故障；若不满足则认为发生了正向出口故障，其中r Mset 为新能源场站侧保护波形相关系数的整定值，对于系统侧保护，时间窗[t-T w3 ,t]内r N (t)持续满足r N (t)>r Nset ，则认为发生正向出口故障；若不满足则认为发生了反向出口故障，其中r Nset 为系统侧保护波形相关系数的整定值。 7.一种基于权利要求1-6任一所述的一种基于电压电流变化量的故障方向判别方法的系统，其特征在于：包括，数据获取模块、变化量计算模块、阻抗构造模块、故障选相模块、数据选择模块、方向判定模块；所述数据获取模块，当新能源电源场站送出线某侧出口发生故障时，获取当前侧保护安装处故障前一段时间内的三相测量电压、电流以及故障后保护安装处的三相测量电压、电流；所述变化量计算模块，根据保护安装处故障前和故障后的各相测量电压、电流，计算各相电压变化量、各相间电压变化量和各相电流变化量；所述阻抗构造模块，根据线路参数、系统阻抗参数、各相电流变化量，构造保护安装处到系统侧电势之间的各相阻抗压降变化量和各相间阻抗压降变化量；所述故障选相模块，将故障后保护安装处的各相测量电压和相间电压带入选相判据，确定故障类型和相别；所述数据选择模块，选择合适的数据窗，计算故障相电压变化量和故障相阻抗压降变化量的波形相关系数，作为出口故障方向判据的输入；所述方向判定模块，将波形相关系数带入预设的判据中，判别出口故障的方向。 8.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。 9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。