CN102253314B - 配电网故障定位的过热区域搜索方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种配电网故障定位的过热区域搜索方法，从区域的耗散电流出发，将耗散电流远大于其额定负荷电流的区域定义为过热区域，在发生短路故障时，通过搜索上述过热区域实现配电网的故障定位。该方法不仅适用于单电源辐射状配电网，也适用多电源环状配电网以及含分布式电源的配电网，可以很好地解决配电网的故障定位问题。

Description

配电网故障定位的过热区域搜索方法
技术领域
本发明涉及配电网的故障处理领域，具体来说是一种配电网故障定位的过热区域搜索方法。
背景技术
配电自动化系统中，在电源保障、通信通道、终端装置、配电自动化主站系统、互感器和开关辅助接点等都能可靠工作的情况下，故障发生后主站可以收到终端装置发来的两相故障电流信息以及故障功率方向信息，还可以收到变电站自动化系统通过地区电网调度自动化系统发来的变电站开关状态、保护动作信息。配电自动化主站系统可以根据上述信息进行基于集中智能的故障定位。
区域是故障定位的最小单元，故障定位也是以区域为单位进行的。在集中智能故障定位方面，已有的配电网故障定位方法针对单电源开环配电网主和多电源点闭环配电网的情形分别有不同的规则。
在单电源开环配电网的故障定位方面，一般遵循如下规则：如果一个区域的入点经历了故障电流，并且该区域的所有末点均未经历故障电流(或是末梢点)，则故障在该区域内；若至少有一个末点经历了故障电流，则故障不在该区域内。
在多主电源点闭环配电网故障定位方面，需要引进故障功率方向作为判断的依据，并遵循如下规则：如果一个区域的各个端点的故障功率方向都指向该区域的内部，则故障就在该区域内。
当分布式电源接入配电网以后，上述两种故障区域定位方法，均存在因受到分布式电源的影响而失效的可能。对于针对单电源开环配电网的故障定位规则来说，由于不区分故障功率的方向，分布式电源的接入有可能使得故障区域下游的开关也检测到流过故障电流信息，从而无法正确判断出故障区域。对于针对多主电源点闭环配电网的故障定位规则来说，因分布式电源的容量一般很小，且往往安装限流电抗器，所以故障所在区域的分布式电源侧端点经历的故障电流很小难以启动故障信息上报流程，而且经逆变器并网的分布式电源的故障电流很快被电力电子器件切除，往往造成波形畸变使故障功率方向难于准确判断。因此故障所在区域的分布式电源侧端点有可能无故障信息上报，也可能上报的故障功率方向不正确，因此无法正确判断出故障区域。
虽然也有利用过热区域搜索进行配电网故障定位的尝试，但是所提出的方法都是从区域的耗散功率出发，直接将流进某个区域的负荷功率减去流出该区域的负荷功率作为该区域的耗散功率，通过搜索耗散功率远大于其额定容量的区域实现配电网的故障定位。但是考虑到某个区域发生故障时，短路电流会流经为其供电的各个电源点到该区域的最短路径，导致所经过区域导线发热而耗散大量功率，有可能会将各个电源点到故障所在区域的最短路径上的区域也误判为过热区域，因此上述方法只能用于过负荷情况下的分析和计算，而对于故障定位则不适用。
发明内容
本发明的目的在于对现有的配电网故障定位方法进行改进，提出一种配电网故障定位的过热区域搜索方法。
本发明的的技术方案步骤如下：
1)发生故障后，首先收集齐各个馈线开关的故障电流信息和故障功率方向信息
2)之后，对配电网的网络结构进行分析，将配电网分解为一个个以馈线开关为端点的、其中不含馈线开关的区域
3)将配电网分解为区域之后，分别计算每个区域的耗散电流。若流过某个区域某个端点的故障功率方向指向该区域内部，则将流过该端点的故障电流取正号；若流过某个区域的某个端点的故障功率方向指向该区域外部，则将流过该端点的故障电流取负号，按照上述方法处理后的区域的所有端点的故障电流的代数和即为该区域的耗散电流
4)计算出区域的耗散电流之后，将所有区域的耗散电流分别与其额定负荷电流做比较，若某个区域的耗散电流大于其额定负荷电流的2.5-5倍以上，则将该区域判定为过热区域
5)最后根据过热区域搜索的结果进行故障定位，若只存在一个过热区域，则直接将该区域判定为故障区域；若存在多个过热区域，则将耗散电流相对于其额定负荷电流倍数最大的区域判定为故障区域
目前已有的集中智能故障定位方法分别针对单电源辐射状配电网和多电源环状配电网，在有分布式电源接入的情况下均存在发生误判的可能，而基于耗散功率的过热区域搜索方法在原理上由于受到线路发热的影响，不适宜进行短路故障的定位。与已有技术相比，本发明的优点是：(1)选择区域耗散电流作为判据，相比于基于耗散功率的过热区域搜索原理更为可靠，不会由于受到线路发热的影响而失效；(2)具有容错性，对于含分布式电源的配电网，即使故障功率方向存在误判也不会影响最终故障定位结果的准确性。
附图说明
图(1)为存在辐射状分支的多主电源点闭环配电网的故障定位示意图。图中节点1和节点8为主电源点，节点2、3、4、5、6、7、9为开关节点，节点10为末梢节点。
图(2)为含分布式电源的多主电源点闭环配电网的故障定位示意图。图中节点1和节点8为主电源点，节点2、3、4、5、6、7、9为开关节点，节点10为分布式电源节点。
具体实施方式
以下将结合和实例对发明的内容做进一步说明。
对于图(1)的情形，当区域{4，9}内发生故障时，尽管节点9未经历故障电流而无故障信息上报，也即流过节点9的故障电流为0，但是因经节点4流入该区域的故障电流很大，因此仍能保证该区域的耗散电流远大于其额定电流，根据所提出的故障定位方法可以正确地判断出故障就发生在区域{4，9}内。
对于图(2)的情形，当区域{4，9}内发生故障时，即使节点9的故障功率方向被误判为流出区域{4，9}，但因分布式电源的容量一般很小，且经逆变器并网的分布式电源的故障电流很快被逆变器的电力电子器件切除，因此流过节点9的故障电流很小，而经节点4流入该区域的故障电流很大，因此仍能保证该区域的耗散电流远大于其额定电流，根据所提出的故障定位方法可以正确地判断出故障就发生在区域{4，9}内。

Claims (1)

1.一种配电网故障定位的过热区域搜索方法，其特征在于，采用如下步骤：
1)发生故障后，首先收集齐各个馈线开关的故障电流信息和故障功率方向信息；
2)之后，对配电网的网络结构进行分析，将配电网分解为一个个以馈线开关为端点的、其中不含馈线开关的区域；
3)将配电网分解为区域之后，分别计算每个区域的耗散电流，若流过某个区域某个端点的故障功率方向指向该区域内部，则将流过该端点的故障电流取正号；若流过某个区域的某个端点的故障功率方向指向该区域外部，则将流过该端点的故障电流取负号，按照上述方法处理后的区域的所有端点的故障电流的代数和即为该区域的耗散电流；
4)计算出区域的耗散电流之后，将所有区域的耗散电流分别与其额定负荷电流做比较，若某个区域的耗散电流大于其额定负荷电流的2.5-5倍以上，则将该区域判定为过热区域，完成过热区域搜索；
5)最后根据过热区域搜索的结果进行故障定位，若只存在一个过热区域，则直接将该区域判定为故障区域；若存在多个过热区域，则将耗散电流相对于其额定负荷电流倍数最大的区域判定为故障区域。
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