[发明专利]一种含逆变型分布式电源花瓣式配电网故障精确定位方法

权利要求书

1.一种含逆变型分布式电源花瓣式配电网故障精确定位方法，其特征在于：所述方法的步骤为：

1)由于花瓣式城市电网主干线上每段线路两端均安装有保护装置和断路器，因此每一条花瓣环网主干线上均装有偶数个保护装置，按照顺时针方向，对各线路和保护装置依次进行编号，并称编号较小的保护装置所在线路为上游线路，编号较大的保护装置所在线路为下游线路，在花瓣式配电网每个花瓣的母线处设置一个集中式信息处理中心，预先按照编号写入单一花瓣主干线上所有线路的线路长度、单位长度线路正序阻抗和单位长度线路负序阻抗信息；

2)逆变型分布式电源通常采用三相平衡控制策略，因此逆变型分布式电源仅输出正序电流，该正序电流值由并网点电压决定，逆变型分布式电源在正序网络中可等效为压控电流源，在负序网络中可由开路表示；

3)对含逆变型分布式电源花瓣式配电网主干线进行不对称故障分析，则流过故障点所在线路两端、编号为奇数和偶数保护的负序电流表达式分别如式和式所示：

其中：和分别为不对称故障时流过故障点所在线路两端保护的负序电流；为不对称故障支路的负序电流；

Z₁₍₂₎表示故障点所在线路以及该线路所有上游线路的负序阻抗之和；

Z₂₍₂₎表示故障点所在线路所有下游线路的总负序阻抗；

α为故障点经上游线路到变电站母线的距离与故障点所在线路和该线路所有上游线路总体长度的比值；

4)由于主干线上各线路的单位负序阻抗均相同，因此和的相位相同，同时，根据电路理论可知，非故障线路两端保护的负序电流相位差为180°，据此，构建不对称故障的线路定位判据，如式所示：

其中：为线路两端保护的负序电流相位差；

为闭锁角，用于躲开测量和数据传输过程中产生的误差，典型值为35°；若某线路两端保护的负序电流相位差满足式所示的关系，则说明该线路上存在不对称故障；

5)由式和式可推导出α的表达式和故障点到故障点所在线路上的奇数保护的距离的表达式，分别如式和式所示：

其中：和分别为不对称故障时流过故障点所在线路两端保护的负序电流有效值；

d为故障点到故障点所在线路上的奇数保护的距离；

Z_Ly(2)为故障点所在线路的上游线路Ly的负序阻抗；

Z_Lf0(2)为故障点所在线路的单位长度负序阻抗；

6)对含逆变型分布式电源花瓣式配电网主干线进行对称故障分析，则变电站母线经故障点上游线路到故障点的电压降表达式和变电站母线经故障点下游线路到故障点的电压降表达式分别如式和式所示：

其中：为变电站母线经故障点上游线路到故障点的电压降；

为变电站母线经故障点下游线路到故障点的电压降；

Z_Ly(1)为故障点所在线路的上游线路Ly的正序阻抗；

Z_Lx(1)为故障点所在线路的下游线路Lx的正序阻抗；

Z_Lf(1)为故障点所在线路Lf的正序阻抗；

为流过奇数保护2y-1的正序电流；

为流过偶数保护2x的正序电流；

为流过奇数保护2f-1的正序电流；

为流过偶数保护2f的正序电流；

α’为故障点到故障点所在线路上奇数保护的距离与故障点所在线路长度的比值；

7)根据基尔霍夫电压定律可知，和相等，由式和式可推出α’的表达式和故障点到故障点所在线路上奇数保护的距离的表达式，分别如式和式所示：

其中：Z_Lf0(1)为故障点所在线路的单位长度正序阻抗；

为流过奇数保护2y-1的正序电流有效值；

为流过偶数保护2x的正序电流有效值；

为流过奇数保护2f-1的正序电流有效值；

为流过偶数保护2f的正序电流有效值；

为流过保护2x的正序电流稳态值相位与流过保护2f的正序电流稳态值相位的差；

为流过保护2y-1的正序电流稳态值相位与流过保护2f的正序电流稳态值相位的差；

为流过保护2f-1的正序电流稳态值相位与流过保护2f的正序电流稳态值相位的差；

若将每条线路均视为故障线路并将相应数据据此代入式中，则非故障线路的计算结果为无穷大，而故障线路的计算结果在区间[0，1]内；

8)各保护装置按照躲开正常运行时可能出现的最大负序不平衡电流I_unb2进行整定，将该整定值作为区分对称故障和不对称故障的门槛值I_qd2，整定公式为I_qd2＝K_relI_unb2/K_re，其中K_rel为大于1的可靠系数，K_re为小于1的返回系数，I_unb2为正常运行时的最大不平衡电流；

9)故障定位通常在保护动作之后进行，一旦主保护检测到故障电流并启动，则向集中式信息处理中心发送发生故障信号；集中式信息处理中心接收到发生故障信号时马上进入故障定位模式，并向各保护装置发送指令，让各保护装置上传流过装置的正序和负序电流信息，集中式信息处理中心收到正序和负序电流信息后，根据不同情况采取不同定位策略。

2.根据权利要求1所述的逆变型分布式电源花瓣式配电网故障精确定位方法，其特征在于：所述步骤9)中定位策略具体为：

(a)若有保护装置检测到流过的负序电流大于门槛值，则说明可能发生的故障为不对称故障，对比各线路两端保护处的负序电流相位差，若某线路两端保护的负序电流相位差满足式所示的关系，则说明该线路上存在不对称故障，然后根据该线路对应的式求得故障点到故障点所在线路上的奇数保护的距离d，若各线路两端保护的负序电流相位差均不满足式所示的关系，则说明线路上不存在不对称故障，进入步骤(b)；

(b)若保护装置检测到流过的负序电流未超过门槛值，则说明可能发生的故障为对称故障，根据式计算各线路的α’，若某线路对应的α’在区间[0，1]内，则说明该线路上存在对称故障，然后根据该线路对应的式求得故障点到故障点所在线路上的奇数保护的距离d；若各线路对应的α’均不在区间[0，1]内，则说明线路上不存在故障，故障位于母线处，可由母线保护切除。