[发明专利]基于正序电流故障分量的有源配电网故障区段定位方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于正序电流故障分量的有源配电网故障区段定位方法及系统，包括：实时采集流过被保护馈线线路两侧开关处的三相电流；检测到馈线发生故障后，计算得到被保护馈线两侧的正序电流故障分量的幅值与相位；计算启动量和制动阈值；当某段线路连续n个采样点的启动量大于制动阈值时，判定该区段为故障区段。仿真分析表明，对于含不同类型DG的配电网，在不同位置发生不同类型的故障时，本发明均能正确识别故障区段，且具有耐受过渡电阻能力强、灵敏度高、可靠性强等优点。另外本发明无需故障选线与电压信息，有良好的经济性。

技术领域

本发明涉及有源配电网故障区段定位技术领域，尤其涉及一种基于正序电流故障分量的有源配电网故障区段定位方法及系统。

背景技术

随着全球化石能源的枯竭和各国环保意识的增强，以及分布式发电技术和电力电子技术的发展，以清洁式能源为主的分布式电源(DG)被大量接入配电网。2008年国际大电网会议(CIGRE)上提出了有源配电网(ADN)的概念，即在配电网局部接入分布式电源，这被认为是未来配电网发展的方向。DG供电具有能耗低、投资少、灵活可靠等优点，但其接入改变了传统配电网的网架结构，使之由传统单端供电的辐射型网络变为双端或多端供电的复杂网络，其网络结构、运行方式、潮流方向都将发生变化，传统的配电网三段式电流保护将不再适用。

有源配电网中分布式电源种类众多，受控制方式影响，故障后不同类型的分布式电源的故障特性也不尽相同。根据并网方式不同，DG可分为可以直接并网的电机类电源(RTDG)和需要逆变、升压后并网的逆变类电源(IIDG)。与电机类DG相比，逆变类DG故障后的特征更为复杂。目前的并网规定要求IIDG在配网故障时应优先输出无功以支撑系统电压，这将使IIDG输出的电流受并网点电压的影响，具有较大的随机性，进而导致常规的电流保护难以确定合适的整定值，影响保护的可靠性与灵敏性。因此，提出适用于含各种类型DG的配电网故障区段定位方法已经成为有源配电网保护的重要课题。

电力系统发生故障时产生的正、负、零序分量包含大量故障信息，这些电气量的特征都可用来对有源配电网进行故障区段定位。目前国内外学者对故障时各电气序分量和DG的控制策略进行了一系列的研究，并提出了一些适用于有源配电网的故障区段定位方法。

现有技术提出了一种基于正序电流相角突变量方向的纵联保护方案，在各保护安装处比较故障前后电流相角的变化方向，电流相角差为正值时输出“1”，为负值时输出“-1”，两端保护输出结果相同时为区外故障，相反时为区内故障。该方案对通信通道要求较低且不需要电压信息，但仅适用于含电机型DG的有源配电网。

现有技术提出了一种利用保护线路两端电流幅值的有源配电网纵联保护方案。该方案仅利用了电流幅值信息，原理简单且具有较高的灵敏性，但应用时限制条件较多，仅适用于DG渗透率较低且为IIDG的有源配电网。

现有技术基于对IIDG故障特性的分析，提出了一种利用线路两端正序差动阻抗在区内外故障时的幅值差异进行故障识别的有源配电网保护方案。该保护方案不受背侧IIDG故障特性的影响且无需两端数据同步采样，但是需要在个保护安装处安装电压互感器，成本较高，不具备在现有配电网中应用的条件。

现有技术基于差动保护同步误差的分析，提出一种基于相位变化量的有源配电网纵联保护方案，根据线路两端电流相角在故障前后的变化量来判定故障区段，该方法合理避免了同步误差对保护制动特性的影响，但未考虑低电压穿越特性和过渡电阻对IIDG输出的故障电流造成的影响。

现有技术基于特定的有源配电网的网络结构，提出分级分层的保护方案。该方案快速可靠，但具有局限性，只针对特定的网络结构有效。