CN103344882A - 一种含分布式电源配电网故障定位方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明中公开了一种含分布式电源配电网故障定位方法及系统，所述方法应用于所述系统中，本方法中不需要在原有的配电网中加入电压互感器装置，而是直接通过判断在含分布式电源配电网中的相关电流保护是否动作，当有所述电流保护动作时，依据所述保护的动作情况来最终确定配电网中的故障位置，这样就不需要增加额外的成本，同时也可以保留配电网原有电流保护的定值。
Description
技术领域
本发明涉及电力领域，特别是一种含分布式电源配电网故障定位方法及系统。
背景技术
随着越来越多的分布式电源接入配电网中，将配电网辐射型的网络结构变成双端甚至多端电源结构，传统的无方向电流保护不可避免地会受到影响。
现有的方案中都需要借助于电压量信息来判断故障方向从而实现保护的选择性功能，实际中，在配电网的馈线上一般不装设电压互感器，故电压信息将无法获取，而仅仅依靠电流量则很难对故障方向做出准确的判断，如果在馈线上的每个节点处加装电压互感器，将增大投入成本。
发明内容
本发明提供一种含分布式电源配电网故障定位方法及系统，以解决现有技术中如果要对故障定位就需要加装电压互感器而造成的成本增大的问题。
具体技术方案如下：
一种含分布式电源配电网故障定位方法，所述方法步骤包括：
1）按照分布式电源接入的位置，将配电网的馈线分成分布式电源上游区和分布式电源下游区，其中，所述分布式电源上游区和所述分布式电源下游区均包括至少一个保护，每个所述保护均对应一段馈线段；
2）判断所述分布式电源下游区中靠近所述分布式电源的第一个保护是否动作，如果是，执行步骤3），如果否，执行步骤4）；
3）确定故障位于所述分布式电源下游区；
4）确定故障位于所述分布式电源上游区；
5）当所述故障位于所述分布式电源上游区时，判断所述分布式电源上游区中的保护是否有动作，如果是，执行步骤6)；
6）确定所述故障位于第一个动作的保护馈线段中或者是下一个相邻的馈线段中；
7）依据与所述第一个动作的保护相邻的下两个保护的动作情况，确定最终故障位置；
8）当所述故障位于所述分布式电源下游区时，判断所述分布式电源下游区中的保护是否有动作，如果是，执行步骤9）；
9）确定所述故障位于所述动作的保护和相邻没有动作的保护之间的馈线段。
优选地，步骤2）中判断所述分布式电源下游区中靠近所述分布式电源的第一个保护是否动作，如果是，则执行步骤3），如果否，执行步骤4）的过程包括：
判断所述分布式电源下游区中靠近所述分布式电源的第一个保护的故障电流值是否大于第一预设定时限过电流保护整定电流值，如果是，则执行步骤3），如果否，执行步骤4）。
优选地，步骤5）中判断所述分布式电源上游区中的保护是否有动作，如果是，执行步骤6)的过程包括：
判断所述分布式电源上游区中的保护的故障电流值是否大于预设限时电流速断保护整定电流值，如果是，则执行步骤6）。
优选地，步骤8）中判断所述分布式电源下游区中的保护是否有动作，如果是，执行步骤9）的过程包括：
判断所述分布式电源下游区中的保护的故障电流值是否大于第二预设定时限过电流保护整定电流值，如果是，执行步骤9）。
优选地，步骤7）中依据与所述第一个动作的保护相邻的下两个保护的动作情况，确定最终故障位置的过程包括：
当与所述保护相邻的下一个保护不动作时，则确定最终故障在所述保护的馈线段上；
当与所述保护相邻的下一个保护动作，而相邻的下两个保护不动作时，则确定最终故障在所述下一个保护的馈线段上；
当所述保护相邻的下两个保护均动作时，触发所述保护的下一个保护瞬时跳闸，判断所述保护是否复位，如果是，确定最终故障在所述下一个保护的馈线段上，如果否，则确定最终故障在所述保护的馈线段上。
一种含分布式电源配电网故障定位系统，所述系统包括：分区模块、第一判断模块、第二判断模块和第三判断模块；
其中，所述分区模块用于，按照分布式电源接入的位置，将配电网的馈线分成分布式电源上游区和分布式电源下游区，其中，所述分布式电源上游区和所述分布式电源下游区均包括至少一个保护，每个所述保护均对应一段馈线段；
所述第一判断模块用于，判断所述分布式电源下游区中靠近所述分布式电源的第一个保护是否动作，如果是，确定故障位于所述分布式电源下游区，如果否，确定故障位于所述分布式电源上游区；
所述第二判断模块用于，当所述故障位于所述分布式电源上游区时，判断所述分布式电源上游区中的保护是否有动作，如果是，确定所述故障位于第一个动作的保护馈线段中或者是下一个相邻的馈线段中，依据与所述第一个动作保护相邻的下两个保护的动作情况，确定最终故障位置；
所述第三判断模块用于，当所述故障位于所述分布式电源下游区时，判断所述分布式电源下游区中的保护是否有动作，如果是，确定所述故障位于所述动作的保护和相邻的没有动作的保护之间的馈线段。
优选地，所述第一判断模块具体用于，判断所述分布式电源下游区中靠近所述分布式电源的第一个保护的故障电流值是否大于第一预设定时限过电流保护整定电流值，如果是，则确定故障位于所述分布式电源下游区，如果否，确定故障位于所述分布式电源上游区。
优选地，所述第二判断模块具体用于，判断所述分布式电源上游区中的保护的故障电流值是否大于预设限时电流速断保护整定电流值，如果是，确定所述故障位于第一个动作的保护馈线段中或者是下一个相邻的馈线段中，依据与所述第一个动作保护的相邻的下两个保护的动作情况，确定最终故障位置。
优选地，所述第三判断模块具体用于，判断所述分布式电源下游区中的保护的故障电流值是否大于第二预设定时限过电流保护整定电流值，如果是，确定所述故障位于所述动作的保护和相邻的没有动作的保护之间的馈线段。
从以上技术方案可以看出，本发明提供了一种含分布式电源配电网故障定位方法及系统，所述方法应用于所述系统中，本方法中不需要在原有的配电网中加入电压互感器装置，而是直接通过判断在含分布式电源配电网中的相应保护是否动作，当有所述保护动作时，依据所述保护的动作情况来最终确定配电网中的故障位置，这样就不需要增加额外的成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对发明或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一公开的一种含分布式电源配电网故障定位方法流程示意图；
图2为本发明实施例公开的一个具体实例示意图；
图3为本发明实施例公开的另一个具体实例示意图；
图4为本发明实施例公开的另一个具体实例示意图；
图5为本发明实施例二公开的一种含分布式电源配电网故障定位系统流程示意图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
本发明实施例一公开一种含分布式电源配电网故障定位方法，参见图1所示，所述方法包括：
步骤S101：按照分布式电源接入的位置，将配电网的馈线分成分布式电源上游区和分布式电源下游区，其中，所述分布式电源上游区和所述分布式电源下游区均包括至少一个保护，每个所述保护均对应一段馈线段；
步骤S102：判断所述分布式电源下游区中靠近所述分布式电源的第一个保护是否动作，如果是，执行步骤S103，如果否，执行步骤S104；
步骤S103：确定故障位于所述分布式电源下游区；
步骤S104：确定故障位于所述分布式电源上游区；
步骤S105：当所述故障位于所述分布式电源上游区时，判断所述分布式电源上游区中的保护是否有动作，如果是，执行步骤S106；
步骤S106：确定所述故障位于第一个动作的保护馈线段中或者是下一个相邻的馈线段中；
步骤S107：依据与所述第一个动作的保护相邻的下两个保护的动作情况，确定最终故障位置；
步骤S108：当所述故障位于所述分布式电源下游区时，判断所述分布式电源下游区中的保护是否有动作，如果是，执行步骤S109；
步骤S109：确定所述故障位于所述动作的保护和相邻没有动作的保护之间的馈线段。
本发明实施例中公开的判断所述分布式电源下游区中靠近所述分布式电源的第一个保护是否动作，如果是，确定故障位于所述分布式电源下游区，如果否，确定故障位于所述分布式电源上游区的具体过程为：
判断所述分布式电源下游区中靠近所述分布式电源的第一个保护的故障电流值是否大于第一预设定时限过电流保护整定电流值，如果是，确定故障位于所述分布式电源下游区，如果否，确定故障位于所述分布式电源上游区。
公开的判断所述分布式电源上游区中的保护是否有动作，如果是，确定所述故障位于第一个动作的保护馈线段中或者是下一个相邻的馈线段中，依据与所述第一个动作的保护相邻的下两个保护的动作情况，确定最终故障位置的具体过程为：
判断所述分布式电源上游区中的保护的故障电流值是否大于预设限时电流速断保护整定电流值，如果是，确定所述故障位于第一个动作的保护馈线段中或者是下一个相邻的馈线段中，依据与所述第一个动作的保护相邻的下两个保护的动作情况，确定最终故障位置。
公开的判断所述分布式电源下游区中的保护是否有动作，如果是，确定所述故障位于所述动作的保护和相邻没有动作的保护之间的馈线段的具体过程为：
判断所述分布式电源下游区中的保护的故障电流值是否大于第二预设定时限过电流保护整定电流值，如果是，确定所述故障位于所述动作的保护和相邻没有动作的保护之间的馈线段。
此外，本发明公开的依据与所述第一个动作的保护相邻的下两个保护的动作情况，确定最终故障位置的过程为：
当与所述保护相邻的下一个保护不动作时，则确定最终故障在所述保护的馈线段上；
当与所述保护相邻的下一个保护动作，而相邻的下两个保护不动作时，则确定最终故障在所述下一个保护的馈线段上；
当所述保护相邻的下两个保护均动作时，触发所述保护的下一个保护瞬时跳闸，判断所述保护是否复位，如果是，确定最终故障在所述下一个保护的馈线段上，如果否，则确定最终故障在所述保护的馈线段上。
其中，以图2所示的电路图为例：
图2中所示DG为所述分布式电源，所述分布式电源接在了节点D处，由此将所述馈线分成分布式电源上游区和分布式电源下游区，由图中可见，在分布式电源上游区中包括了3个保护，分布式电源下游区中包括了2个保护，其中这些保护均对应一段馈线段；
判断图2中所述分布式电源下游区中的保护4是否动作，如果动作，则说明故障点位于所述分布式电源下游区，如果没有动作，则说明故障点位于所述分布式电源上游区；
当确定故障位于所述分布式电源上游区时，即故障位于节点A到节点D之间，判断所述分布式电源上游区中的保护1、2和3是否有动作的，当保护1动作时，则确定所述故障位于所述保护1对应的馈线段AB之间，或者是所述保护2对应的馈线段BC之间；
依据所述保护2和保护3的动作，最终来确定故障位置，即：
当所述保护2不动作时，则确定最终故障位置在所述保护1对应的馈线段AB上；
当所述保护2动作，而保护3不动作时，则确定最终故障位置在所述保护2对应的馈线段BC上；
当所述保护2和所述保护3均动作时，则触发保护2瞬时跳闸，并判断保护1是否复位，如果是，则确定最终故障位置在所述保护2对应的馈线段BC上，如果否，则确定最终故障位置在所述保护1对应的馈线段AB上；
当确定故障位于所述分布式电源下游区时，即故障位于节点D到节点F之间，判断所述分布式电源下游区中的保护是否有动作，即判断所述分布式电源下游区中的保护4和5是否有动作，如果保护4有动作，而保护5没有动作，则确定故障位置位于保护4的馈线段DE上。
除此之外，当在DG上游末端线路CD上发生故障时，为了不让DG退出运行以继续维持其对周围负荷的供电，需要在DG接入点的上游位置加装断路器以及相应的保护装置，如图3所示的保护6，如果DG接在馈线的最末端，即其下游不再有线路，则保护6的功能配置将非常简单，它只需要能执行跳闸动作即可，在这种情况下，如果只有保护3动作，则故障必在线路CD上，此时即可瞬时跳开保护3和保护6，将故障线路切除。
本实施例公开了一种含分布式电源配电网故障定位方法，所述方法中不需要在原有的配电网中加入电压互感器装置，而是直接通过判断在含分布式电源配电网中的相应保护是否动作，当有所述保护动作时，依据所述保护的动作情况来最终确定配电网中的故障位置，这样就不需要增加额外的成本。
除此之外，本发明还公开了一种特殊情况下的含分布式电源的配电网故障定位方法，即参见图4所示，
当有多个分布式电源DG经不同点接入到馈线时DG1、DG2分别接在节点B和F处，根据DG接入点的位置对馈线进行分区，DG1上游为区域1，DG1与DG2之间为区域2，对这两个区域内保护的动作信息分别进行处理，对于区域1，其故障定位的方法与上述的确定分布式电源上游区的故障定位方法类似。需要注意的是DG1接入点下游的线路由于接有DG2，不再呈辐射状，故不能再利用保护2有没有流过故障电流来区分故障是发生在区域1内还是区域2内。由于DG接入点处一般均接有电压互感器，故可以方便地在保护2处实现方向元件的功能。只有当DG1下游的线路发生故障时，方向元件才会动作。由于此时短路电流主要由系统电源提供，故DG输出功率变化或退出运行时对方向元件的灵敏度不会有影响。而当DG1上游发生故障时，不管DG输出功率如何变化，方向元件均不会动作。
对于区域2内的保护，当保护2处的方向元件动作且保护6处没有流过故障电流时，可以确定故障发生在区域2内。在该区域内仍可利用上面介绍的方法即通过分析限时电流速断保护的动作信息进行故障定位。对于DG下游的辐射型线路，故障处理的方法则与上面介绍的确定分布式电源下游区的故障定位方法完全一致。
通过上面的分析可知，所述故障定位方法需要能保护本线路的全长，且其保护范围又不能超出相邻下一条线路的长度，即其整定值需要满足以下灵敏度的要求：
I2<IDZ′′＜I1
其中，I1为在最小运行方式下，本线路末端发生两相短路时的短路电流值；I2为在最大运行方式下，相邻下一条线路末端发生三相短路时的短路电流值。当分布式电源DG接入到配电网以后，由于受DG输出功率变化的影响，可能会导致其保护的灵敏度不能满足上式的要求，尤其是对于两个DG之间的区域，如图4中的区域2内的保护。为解决这个问题，可以将本线路的限时电流速断保护与相邻下一条线路的限时电流速断保护配合，以延伸本线路断的保护范围。如果用该方法还不能解决此问题，可以考虑在本保护的节点处加装电压互感器，用超范围动作的距离保护代替限时电流速断保护，以消除系统运行方式以及DG输出功率变化给电流保护带来的影响。
对于长短线路相邻的情况，有时即使采用距离保护也很难满足灵敏度的要求。此时可以考虑将长短线路看作一个整体，并按照这一新情况对保护进行重新整定配合。如图4所示，假定线路CD为长线路，DE为短线路，保护3无法满足灵敏度要求。此时可以将线路CE看作一个整体。根据保护2、3、5的动作情况，如果确定故障位于线路CE上，则先跳开保护4。当故障点位于线路CD上时，保护3将仍然能够感受到故障电流，而当故障点位于线路DE上时，保护3将不再感受到故障电流，根据此原则即可确定故障位于线路CD还是DE上，进而跳开其两端断路器，隔离故障点。需要说明的是，当保护2、3、5都动作时，由于为了确定故障点位于线路BC还是CE上，需要先断开保护3，如果保护2仍然感受到故障电流，则说明故障点位于线路BC上；如果保护2不再感受到故障电流且保护4能感受到故障电流，则说明故障位于线路CD上；否则，故障点位于线路DE上，此时则需要对保护3进行重合，以恢复对线路CD的供电。
本发明实施例二公开了一种含分布式电源配电网故障定位系统，参见图5所示，所述系统包括：分区模块101、第一判断模块102、第二判断模块103和第三判断模块104；
其中，所述分区模块101用于，按照分布式电源接入的位置，将配电网的馈线分成分布式电源上游区和分布式电源下游区，其中，所述分布式电源上游区和所述分布式电源下游区均包括至少一个保护，每个所述保护均对应一段馈线段；
所述第一判断模块102用于，判断所述分布式电源下游区中靠近所述分布式电源的第一个保护是否动作，如果是，确定故障位于所述分布式电源下游区，如果否，确定故障位于所述分布式电源上游区；
所述第二判断模块103用于，当所述故障位于所述分布式电源上游区时，判断所述分布式电源上游区中的相应保护是否有动作，如果是，确定所述故障位于第一个动作的保护馈线段中或者是下一个相邻的馈线段中，依据与所述第一个动作的保护相邻的下两个保护的动作情况，确定最终故障位置；
所述第三判断模块104用于，当所述故障位于所述分布式电源下游区时，判断所述分布式电源下游区中的保护是否有动作，如果是，确定所述故障位于所述动作的保护和相邻的没有动作的保护之间的馈线段。
其中，所述第一判断模块102具体用于，判断所述分布式电源下游区中靠近所述分布式电源的第一个保护的故障电流值是否大于第一预设定时限过电流保护整定电流值，如果是，则确定故障位于所述分布式电源下游区，如果否，确定故障位于所述分布式电源上游区。
所述第二判断模块103具体用于，判断所述分布式电源上游区中的保护的故障电流值是否大于预设限时电流速断保护整定电流值，如果是，确定所述故障位于第一个动作的保护馈线段中或者是下一个相邻的馈线段中，依据与所述第一个动作的保护相邻的下两个保护的动作情况，确定最终故障位置。
所述第三判断模块104具体用于，判断所述分布式电源下游区中的保护的故障电流值是否大于第二预设定时限过电流保护整定电流值，如果是，确定所述故障位于所述动作的保护和相邻的没有动作的保护之间的馈线段。
本实施例公开了一种含分布式电源配电网故障定位系统，不需要在原有的配电网中加入电压互感器装置，而是直接通过判断在含分布式电源配电网中的相应保护是否动作，当有所述保护动作时，依据所述保护的动作情况来最终确定配电网中的故障位置，这样就不需要增加额外的成本。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。
Claims (9)
1.一种含分布式电源配电网故障定位方法，其特征在于，所述方法步骤包括：
1）按照分布式电源接入的位置，将配电网的馈线分成分布式电源上游区和分布式电源下游区，其中，所述分布式电源上游区和所述分布式电源下游区均包括至少一个保护，每个所述保护均对应一段馈线段；
2）判断所述分布式电源下游区中靠近所述分布式电源的第一个保护是否动作，如果是，执行步骤3），如果否，执行步骤4）；
3）确定故障位于所述分布式电源下游区；
4）确定故障位于所述分布式电源上游区；
5）当所述故障位于所述分布式电源上游区时，判断所述分布式电源上游区中的保护是否有动作，如果是，执行步骤6)；
6）确定所述故障位于第一个动作的保护馈线段中或者是下一个相邻的馈线段中；
7）依据与所述第一个动作的保护相邻的下两个保护的动作情况，确定最终故障位置；
8）当所述故障位于所述分布式电源下游区时，判断所述分布式电源下游区中的保护是否有动作，如果是，执行步骤9）；
9）确定所述故障位于所述动作的保护和相邻没有动作的保护之间的馈线段。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2）中判断所述分布式电源下游区中靠近所述分布式电源的第一个保护是否动作，如果是，则执行步骤3），如果否，执行步骤4）的过程包括：
判断所述分布式电源下游区中靠近所述分布式电源的第一个保护的故障电流值是否大于第一预设定时限过电流保护整定电流值，如果是，则执行步骤3），如果否，执行步骤4）。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤5）中判断所述分布式电源上游区中的保护是否有动作，如果是，执行步骤6)的过程包括：
判断所述分布式电源上游区中的保护的故障电流值是否大于预设限时电流速断保护整定电流值，如果是，则执行步骤6）。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤8）中判断所述分布式电源下游区中的保护是否有动作，如果是，执行步骤9）的过程包括：
判断所述分布式电源下游区中的保护的故障电流值是否大于第二预设定时限过电流保护整定电流值，如果是，执行步骤9）。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤7）中依据与所述第一个动作的保护相邻的下两个保护的动作情况，确定最终故障位置的过程包括：
当与所述保护相邻的下一个保护不动作时，则确定最终故障在所述保护的馈线段上；
当与所述保护相邻的下一个保护动作，而相邻的下两个保护不动作时，则确定最终故障在所述下一个保护的馈线段上；
当所述保护相邻的下两个保护均动作时，触发所述保护的下一个保护瞬时跳闸，判断所述保护是否复位，如果是，确定最终故障在所述下一个保护的馈线段上，如果否，则确定最终故障在所述保护的馈线段上。
6.一种含分布式电源配电网故障定位系统，其特征在于，所述系统包括：分区模块、第一判断模块、第二判断模块和第三判断模块；
其中，所述分区模块用于，按照分布式电源接入的位置，将配电网的馈线分成分布式电源上游区和分布式电源下游区，其中，所述分布式电源上游区和所述分布式电源下游区均包括至少一个保护，每个所述保护均对应一段馈线段；
所述第一判断模块用于，判断所述分布式电源下游区中靠近所述分布式电源的第一个保护是否动作，如果是，确定故障位于所述分布式电源下游区，如果否，确定故障位于所述分布式电源上游区；
所述第二判断模块用于，当所述故障位于所述分布式电源上游区时，判断所述分布式电源上游区中的保护是否有动作，如果是，确定所述故障位于第一个动作的保护馈线段中或者是下一个相邻的馈线段中，依据与所述第一个动作的保护相邻的下两个保护的动作情况，确定最终故障位置；
所述第三判断模块用于，当所述故障位于所述分布式电源下游区时，判断所述分布式电源下游区中的保护是否有动作，如果是，确定所述故障位于所述动作的保护和相邻的没有动作的保护之间的馈线段。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第一判断模块具体用于，判断所述分布式电源下游区中靠近所述分布式电源的第一个保护的故障电流值是否大于第一预设定时限过电流保护整定电流值，如果是，则确定故障位于所述分布式电源下游区，如果否，确定故障位于所述分布式电源上游区。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第二判断模块具体用于，判断所述分布式电源上游区中的保护的故障电流值是否大于预设限时电流速断保护整定电流值，如果是，确定所述故障位于第一个动作的保护馈线段中或者是下一个相邻的馈线段中，依据与所述第一个动作的保护相邻的下两个保护的动作情况，确定最终故障位置。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第三判断模块具体用于，判断所述分布式电源下游区中的保护的故障电流值是否大于第二预设定时限过电流保护整定电流值，如果是，确定所述故障位于所述动作的保护和相邻的没有动作的保护之间的馈线段。
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