[发明专利]一种配电网微距差动算法及其构成原理

说明书

目前使用的配网自动化系统都没有解决故障后准确定位和网络重构。本专利目的是解决配网故障后准确切除故障点、缩小停电范围、缩短停电时间，恢复受故障影响超范围停电用户的供电。针对配电网拓扑结构复杂及分段开关众多的特点，将面对多约束、多边界及多目标函数，基于两侧开关可以隔离故障点的特性，经历多方案研究、比对及验证之后，提出了求解混合整数模型的故障点识别、定位算法。推荐的算法由繁入简，以微距差动方法保护整个配网设备，达到快速、准确定位故障点并隔离之，同时为网络重构创造了条件。算法简单、精炼、快速，计算仅比较离散整数的逻辑关系。其解决了配网继电保护和自动化系统的难题，可助配网进入‘0s’切除故障时代。

技术领域

本发明涉及一种配电网微距范围差动算法及其功能展现和系统实现技术，属于电力系统保护及电力配电网自动化(系统)技术领域。

背景技术

中国经济的快速发展，电力生产亦不断增长，中国电力基本满足了中国经济发展和人民生活需要，2013 年以来发电装机及发电量持续隶属世界第一。2018年全社会用电量68449亿千瓦时，第三产业和居民生活用电量为20486亿千瓦时，占30％，同比增长17％。2019年全社会用电量达到72255亿千瓦时，第三产业和居民生活用电量占约30.6％。

第三产业和居民生活用电以10kV配网供给为主，因用电量逐步增加，城市配电网的规模越来越大，结构也越来越复杂，社会经济发展和人民生活对供电可靠性的要求也越来越高。加之配电网接入的可再生能源发电设备，以及不同电子控制设备接入带来的影响，对电网管理、调度的自动化系统提出了高要求。加上售电侧放开，不同公司都进入到配网系统工作，互相影响不言而喻，统一管控困难重重。配电网在运行管理、维护检修、事故处理、信息交换、保护配合等还存在问题，影响到电网的安全，降低了对用户的供电可靠性，配网自动化的重要性显而易见。若达到人们对供电可靠性的高要求，其系统构架等必然会涉及到方方面面，其中需要配置的继电保护及自动装置十分复杂。

现在大多数配网自动化系统主要包括智能数字化变电站系统、变电站监控及保护系统、智能变配电综合监控系统、电力调度及控制等。

其主要功能涵盖：SCADA、系统运行监视和控制、电能质量监视和分析、功率因数监视和控制、高精度电能计量、配网损耗统计和分析、预防性电气火灾监视、报警和事件管理、报表管理、用户管理等等，有的配置了馈线自动化、简单电网分析及与相关应用系统互连等功能，部分带有GIS显示。结构上主要由配电自动化主站、配电子站、配电终端和通信通道、数据网络等部分组成。

目前的电网自动化系统实际上仅满足了电网的正常运行。然而，电网故障是不可避免的，特别是发生了连锁故障后，若自动化系统能够提供高级的技术支持，即关键的准确故障定位及网络重构等功能，就可以快速消除故障带来的影响，尽快地向更多的用户提供连续的电力。

配网安全运行面临解决①准确识别故障定位、②快速准确切除故障点、③把故障点隔离成为极小孤岛、④故障后不越级到高压电网、⑤简化保护配置及定值计算、⑥实现配网网络重构、⑦自动缩小故障停电面积、⑧缩短停电时间等一系列难题。

相当多单位及人员对配网故障定位等开展了研究，故障定位方法主要有故障指示器法、利用开关辅助接点‘三取二’并贝叶斯法、故障选线及测距等、馈线终端信息搜索法，网络重构方法主要有费用最优法、风机出力概率期望值下网损最小、混合整数二阶锥规划模型等。

而网络重构方法主要有费用最优法、风机出力概率期望值下网损最小、混合整数二阶锥规划模型、采用动态规划与改进后最优流模式法、考虑精准负荷控制下的变异算子遗传算法与二阶锥松弛技术等。

为保障高压电网的稳定也即整个电网的安全，配网线后备保护时间一般不得大于1s，变电站110kV 出线则低于1.5s。