[发明专利]含分布式电源的配电网的区段故障检测与定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含分布式电源的配电网的故障检测与定位方法。

背景技术

配电网的故障检测与定位是配电网电力系统继电保护的重要组成部分，对配电网的安全运行有着重大意义，是实现配电网自愈的重要保证，可在配电网发生故障后及时的切除故障区域，使得整个系统受故障影响的范围最小。随着分布式发电技术的发展，越来越多的分布式电源(Distributed Generators，DG)接入配电网，造成配电网网络结构的改变以及故障电流幅值与方向的变化，给配电网的继电保护带来了诸多问题，如存在故障的检测盲区、继电保护无法协调配合等，使得配电网传统的过流保护方法不能满足继电保护的要求。

中国发明专利201210532103.3公开了一种基于阻抗模型短路故障特征的含DG配电网故障区间判定方法，建立含DG配电网三相不对称阻抗模型，分析并提取含DG配网阻抗模型下的短路电流故障特征作为判定故障区间的指标，该方法进行故障定位的准确度易受电网结构变化造成系统等效阻抗变化的影响，不具有自适应性，不能迎合智能配电网的发展趋势。

中国发明专利201310579589.0公开了一种基于矩阵运算的配电网10kV馈线故障定位方法，该方法依靠位于节点处的馈线终端装置(Feeder Terminal Unit，FTU)采集电流信息，对电力系统的路径矩阵进行运算和修正，得到故障判断矩阵，对故障区域进行判断，但该方法进行故障判定是依据短路电流值，在高DG渗透率下容易形成故障检测的死区，电网中的DG投切可能造成故障的误判，该方法对通信要求较高，当通信发生误码或故障时可能导致该方法出错甚至失效。

N.Perera；A.D.Rajapakse等人在《IEEE TRANSACTIONS ON POWER DELIVERY》2008年第23卷第4期所著《Isolation of Faults in Distribution Networks With Distributed Generators》采用比较小波系数符号的方法对故障进行检测和定位，虽然采用小波变换法进行多尺度分析可以取得良好的故障检测灵敏度以及准确的区段定位，但采用该方法无法避免非故障情况下的电力系统状态变化对故障检测准确度带来的影响，此外，小波算法冗长复杂，对硬件的采样率要求高，配置成本很高，不易实现。

目前国内外对于含有分布式电源的配电网的故障检测与定位多是利用各个节点处测量点获取的电压、电流信息，经过进一步处理后得到基于节点的幅值量的判断信息，通过与设定的阈值进行对比，进行故障的判定和区段的定位，采用该类方法无法避免电力系统非故障情况下的暂态变化对故障检测定位方法产生的影响，不具有较好的自适应性；基于传统的过流保护方法进行改进得到的含分布式电源的配电网的故障定位方法，针对性强，不具有广泛的通用性和自适应性，一旦电网结构或状态发生改变，可能造成故障定位方法的失效；采用差动电流保护方法虽然具有一定效果，但是实际配置成本高，通信传输的电流信息为矢量，包含电流的幅值和方向，对于继电保护通信带宽要求较高。

综上所述，面对分布式电源大规模并网发电以及智能配电网实现完全自愈的实际需求，仍需一种更加快速且有效的故障检测和定位方法。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的含有分布式电源的配电网的故障检测与定位存在的自适应性不足的问题，提出了一种含分布式电源的配电网的区段故障检测与定位方法。本发明基于含分布式电源的配电网的相电流相角差值，使含有分布式电源的配电网在多种运行状态，如：分布式电源的投切、负载的变化等情况下，实现快速、可靠的故障检测与准确的故障区段定位，从而切除故障区段，保证了电力系统的安全稳定运行。此外，本发明在完成故障判定与区段定位的同时，可以借助故障判定时刻故障区段两端节点处的零序电流幅值实现故障类型的在线识别。

本发明所采取的技术方案是：

本发明基于含分布式电源的配电网的区段故障检测与定位方法，包括故障判定与定位和故障类型识别两部分。

所述的故障判定与定位方法对故障是否发生以及故障所在的区段进行判定。该方法通过对电力系统区段的相电流的相角差值在非故障情况与故障情况下的分析，判定是否发生故障，以及故障所在的区段：在电力系统为非纯阻性系统的条件下，若某个区段的各相电流的相角差值的绝对值均为0°，则区段内部无故障；若某个区段内的某相电流的相角差值的绝对值大于0°，则该区段内的该相为故障相，且故障点位于该区段内部。