[发明专利]基于μPMU量测值的主动配电网故障定位方法

说明书

本发明公开一种基于μPMU量测值的主动配电网故障定位方法，步骤是：建立故障前后线路两端电压降落值与线路上因发生故障而增加的电流之间的关系方程；对于无源节点，将线路上因发生故障而增加的电流转化为注入其端节点的等效故障电流，并将该值作为判断与此类节点相连的线路是否发生故障的状态向量；对于与分布式电源或外部电网相连的节点，直接测量电压降落值；根据μPMU得到故障前后电压相量降落值，利用最小二乘法求解关系方程，得到用于判断配电网故障的状态向量，并根据量测值和估计值的残差最小进行故障区段定位。此种方法可弥补当前故障定位方法对分布式电源等效模型研究的不足，在不同故障类型和故障阻抗大小的情况下确保故障定位准确性。

技术领域

本发明属于主动配电网故障诊断和保护技术领域，特别涉及一种基于μPMU量测值的主动配电网故障定位方法。

背景技术

随着配电网不断扩大与新能源发电技术飞速发展，分布式电源(DistributedGeneration，DG)在配电网中的渗透率逐渐提高，从而给配电网的供电可靠性带来了严峻挑战。DG能够向配电网注入电流并支撑接入点处电压，使得传输功率双向流动，从而改变配电网原有的单向潮流特性。一旦网络发生故障，其故障特征量相较于传统配电网产生差异，使得配电网原有的继电保护易失去协调配合引发勿动或者拒动，从而造成传统故障检测与定位方法的失效。因此，传统配电网故障诊断与继电保护技术需要进一步更新换代，为主动配电网的故障诊断提供可行方案。

随着配电网量测水平的不断提高，微型相量测量单元(Micro PhasorMeasurement Unit，μPMU)因其能提供电压、电流的幅值、相角等带时标的同步信息为配电网故障定位提供了新的思路。关于配电网故障定位方法已有较多研究，一般分为阻抗法、行波法和人工智能法三种。

近年来，对于主动配电网中的故障定位研究也已经取得了一些成果，然而现有故障定位方法过分依赖对故障时刻的暂态特征量进行分析，而实际情况是当主动配电网线路发生接地故障时，故障电流等暂态特征信号微弱且不稳定，导致实际使用效果均不理想。基于此考虑，部分研究提出可以将DG等效为阻抗与电压源串联的形式，用修改故障电流信息矩阵的方法来减少DG出力波动性的影响。但是其研究成果存在以下不足：一方面需要其生产商提供其电压源的电压值与等效阻抗值进行DG模型的等效，且需要根据DG的实时容量对矩阵进行修正，增大了计算量，另一方面缺乏对不同故障类型和故障阻抗大小的适应性。

基于以上现有技术的不足，本案由此产生。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种基于μPMU量测值的主动配电网故障定位方法，其可弥补当前配电网故障定位方法对分布式电源等效模型研究的不足，在不同故障类型和故障阻抗大小的情况下确保故障定位准确性具有明显的优势。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种基于μPMU量测值的主动配电网故障定位方法，包括如下步骤：

步骤1，在已知配电网的拓扑结构的情况下，利用节点阻抗矩阵，建立故障前后线路两端电压降落值与线路上因发生故障而增加的电流之间的关系方程；

步骤2，对于无源节点，根据配电网的拓扑结构，建立点弧关联矩阵，将线路上因发生故障而增加的电流转化为注入其端节点的等效故障电流，并将该值作为判断与此类节点相连的线路是否发生故障的状态向量；对于与分布式电源或外部电网相连的节点，由于电源在故障期间的控制策略和阻抗特性不易得知，直接测量这些节点的电压降落值，并不对其进行模型的等效或转化；

步骤3，根据微型相量测量单元μPMU得到的配电网节点在故障前后电压相量的降落值，利用最小二乘法求解方程，得到用于判断配电网故障的状态向量，并根据量测值和量测估计值的残差最小进行故障区段定位。

上述步骤2中，线路上因发生故障而增加的电流表示为：