CN104297629B - 含分布式电源的配电网的区段故障检测与定位方法 - Google Patents
含分布式电源的配电网的区段故障检测与定位方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104297629B CN104297629B CN201410410044.1A CN201410410044A CN104297629B CN 104297629 B CN104297629 B CN 104297629B CN 201410410044 A CN201410410044 A CN 201410410044A CN 104297629 B CN104297629 B CN 104297629B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fault
- phase
- section
- phase angle
- angle difference
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 92
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 230000004807 localization Effects 0.000 title abstract 3
- 230000016507 interphase Effects 0.000 claims description 22
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 14
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 12
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 11
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 10
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 10
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 10
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 8
- 238000013500 data storage Methods 0.000 claims description 4
- 238000003672 processing method Methods 0.000 claims description 4
- 238000002372 labelling Methods 0.000 claims description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 abstract description 2
- 238000012795 verification Methods 0.000 abstract 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 5
- 241000135164 Timea Species 0.000 description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 2
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000011426 transformation method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Locating Faults (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
一种含分布式电源的配电网的区段故障检测与定位方法，包括故障判定与定位和故障类型识别两部分。其故障判定与定位方法通过比较各个电力系统区段的各相电流的相角差值的绝对值与阈值的关系，检测出故障并识别出故障相，找出故障点所在的区段，及时切除故障区段以完成保护动作。其故障类型识别方法是在识别出故障相的基础上，将故障判定时刻故障区段两端节点处的零序电流幅值与设定的阈值比较，判断故障判定时刻故障区段两端节点处的零序电流幅值是否均小于等于设定的阈值，从而判定故障是相间故障还是接地故障。本发明可用于高渗透率下的含分布式电源的配电网的区段故障检测与定位。
Description
技术领域
本发明涉及一种含分布式电源的配电网的故障检测与定位方法。
背景技术
配电网的故障检测与定位是配电网电力系统继电保护的重要组成部分，对配电网的安全运行有着重大意义，是实现配电网自愈的重要保证，可在配电网发生故障后及时的切除故障区域，使得整个系统受故障影响的范围最小。随着分布式发电技术的发展，越来越多的分布式电源(Distributed Generators，DG)接入配电网，造成配电网网络结构的改变以及故障电流幅值与方向的变化，给配电网的继电保护带来了诸多问题，如存在故障的检测盲区、继电保护无法协调配合等，使得配电网传统的过流保护方法不能满足继电保护的要求。
中国发明专利201210532103.3公开了一种基于阻抗模型短路故障特征的含DG配电网故障区间判定方法，建立含DG配电网三相不对称阻抗模型，分析并提取含DG配网阻抗模型下的短路电流故障特征作为判定故障区间的指标，该方法进行故障定位的准确度易受电网结构变化造成系统等效阻抗变化的影响，不具有自适应性，不能迎合智能配电网的发展趋势。
中国发明专利201310579589.0公开了一种基于矩阵运算的配电网10kV馈线故障定位方法，该方法依靠位于节点处的馈线终端装置(Feeder Terminal Unit，FTU)采集电流信息，对电力系统的路径矩阵进行运算和修正，得到故障判断矩阵，对故障区域进行判断，但该方法进行故障判定是依据短路电流值，在高DG渗透率下容易形成故障检测的死区，电网中的DG投切可能造成故障的误判，该方法对通信要求较高，当通信发生误码或故障时可能导致该方法出错甚至失效。
N.Perera；A.D.Rajapakse等人在《IEEE TRANSACTIONS ON POWER DELIVERY》2008年第23卷第4期所著《Isolation of Faults in Distribution Networks WithDistributed Generators》采用比较小波系数符号的方法对故障进行检测和定位，虽然采用小波变换法进行多尺度分析可以取得良好的故障检测灵敏度以及准确的区段定位，但采用该方法无法避免非故障情况下的电力系统状态变化对故障检测准确度带来的影响，此外，小波算法冗长复杂，对硬件的采样率要求高，配置成本很高，不易实现。
目前国内外对于含有分布式电源的配电网的故障检测与定位多是利用各个节点处测量点获取的电压、电流信息，经过进一步处理后得到基于节点的幅值量的判断信息，通过与设定的阈值进行对比，进行故障的判定和区段的定位，采用该类方法无法避免电力系统非故障情况下的暂态变化对故障检测定位方法产生的影响，不具有较好的自适应性；基于传统的过流保护方法进行改进得到的含分布式电源的配电网的故障定位方法，针对性强，不具有广泛的通用性和自适应性，一旦电网结构或状态发生改变，可能造成故障定位方法的失效；采用差动电流保护方法虽然具有一定效果，但是实际配置成本高，通信传输的电流信息为矢量，包含电流的幅值和方向，对于继电保护通信带宽要求较高。
综上所述，面对分布式电源大规模并网发电以及智能配电网实现完全自愈的实际需求，仍需一种更加快速且有效的故障检测和定位方法。
发明内容
本发明的目的在于针对现有的含有分布式电源的配电网的故障检测与定位存在的自适应性不足的问题，提出了一种含分布式电源的配电网的区段故障检测与定位方法。本发明基于含分布式电源的配电网的相电流相角差值，使含有分布式电源的配电网在多种运行状态，如：分布式电源的投切、负载的变化等情况下，实现快速、可靠的故障检测与准确的故障区段定位，从而切除故障区段，保证了电力系统的安全稳定运行。此外，本发明在完成故障判定与区段定位的同时，可以借助故障判定时刻故障区段两端节点处的零序电流幅值实现故障类型的在线识别。
本发明所采取的技术方案是：
本发明基于含分布式电源的配电网的区段故障检测与定位方法，包括故障判定与定位和故障类型识别两部分。
所述的故障判定与定位方法对故障是否发生以及故障所在的区段进行判定。该方法通过对电力系统区段的相电流的相角差值在非故障情况与故障情况下的分析，判定是否发生故障，以及故障所在的区段：在电力系统为非纯阻性系统的条件下，若某个区段的各相电流的相角差值的绝对值均为0°，则区段内部无故障；若某个区段内的某相电流的相角差值的绝对值大于0°，则该区段内的该相为故障相，且故障点位于该区段内部。
所述的故障类型识别方法对故障判定与定位方法检测出的故障进行故障类型的识别。在故障判定与定位方法利用区段内各相电流的相角差值识别出故障相的基础上，利用故障判定时刻故障区段两端节点处的零序电流幅值和设定的阈值比较，判断故障判定时刻故障区段两端节点处的零序电流幅值是否均小于等于设定的阈值，从而判定故障是相间故障还是接地故障，进而得出故障类型的识别结果。
本发明基于相电流相角差值的含分布式电源的配电网的区段故障检测与定位方法，给出了电流的相角差值的定义。对于电力系统而言，任何一个电力系统均能够被n个节点任意地划分为n+1个部分，其中，n>0，且n为整数。令电力系统中任意两个不相同节点之间的部分称为这两个节点之间的区段。若节点x处的电流相角为θ(x)，其中x＝1,2,…,n，若n→+∞，可认为θ(x)为电力系统的电流相角函数，且在该电力系统中径向上为连续。因此，位于任意的两个不相同的节点i、j之间的电力系统区段的电流的相角差值可定义为节点i、j处的电流相角之差，电流的相角差值表达式为：Δθ(i,j)＝θ(i)-θ(j)，式中：i、j为不相同的两个节点，i>0，j>i，且i、j均为整数，θ(x)为节点x处的电流相角，x＝1,2,…,n。
在非故障情况下，对电力系统进行单相回路等效分析，利用戴维宁等效原理，将被分析区段上游与下游的电力系统均等效为电压源与阻抗串联形式的等效电源，节点i处的电压为节点j处的电压为被分析区段的等效阻抗为式中：Rs为被分析区段的等效电阻，Xs为被分析区段的等效电抗。区段线路中的电流为且在区段两端的节点处有区段线路中的电流的表达式为：
其中，θs为区段线路阻抗角，有θΔU为区段线路上电压降的相角，有非故障情况下的相电流相角为：
得出结论：在区段两端的节点i、j处相电流相等，其相电流的相角均为θINF，此时节点i、j之间的电力系统区段的相电流的相角差值ΔθINF＝0°。
当电力系统发生故障时，对故障区段的任意一个故障相进行等效分析。相比非故障情况，发生故障后，故障区段内的故障点将区段内的阻抗划分为两个部分：和且有若区段内采用的是同一规格的线缆，则两段线路的阻抗角相等，即θsi＝θsj。具体的故障情况可以根据戴维宁定理，用一个等效故障源来表示：该等效故障源由一个电压源与一个等效阻抗串联而成，等效为故障点处的对地电压：该等效故障源可表示任意的接地故障与相间故障：当发生接地故障时，可令此时为短路故障的接地阻抗；当发生相间故障时，可表示相间短路的等效短路阻抗，可表示相间故障其他相对该相的等效电压。
对于节点i，故障发生后，故障相电流为：
其中，θsi为节点i与故障点之间的线路阻抗角，有θΔUi为节点i与故障点之间的线路上电压降的相角，有因此，故障情况下节点i处的相电流相角为：
对于节点j，故障发生后，故障相电流为：
其中，θsj为故障点与节点j之间的线路阻抗角，有θΔUj为故障点与节点j之间的线路上电压降的相角，有因此，故障情况下节点j处的相电流相角为：
可以得到节点i和j之间的电力系统区段的故障相电流的相角差值为：
当输电线路不是纯阻性线缆时，即在输电线路中的等效电抗值不为0的情况下，有ΔθIF≠ΔθINF＝0°成立，因此有：
|ΔθIF|＞ΔθINF＝0°
综合电力系统非故障情况与故障情况下的分析结果，可以得到本发明所采用的故障判定与定位方法：对于等效电抗值不为0的非纯阻性的电力系统，若某个区段的各相电流的相角差值的绝对值均为0°，则该区段内没有故障；若某个区段的若干相相电流的相角差值的绝对值大于0°，则这些相为故障相，且故障点位于该区段内部。
在实际应用中，可以通过设置阈值KΔθ来进行故障的判定，其中KΔθ＞0，即：当某个区段的各相电流的相角差值的绝对值小于等于阈值KΔθ时，判定该区段内没有故障；当某个区段内的任意一相电流的相角差值的绝对值大于阈值KΔθ时，判定该区段内发生故障，且对应相为故障相。
本发明所采用的故障类型识别方法为：利用各相电流的相角差值可以准确的判断出故障相，以确定故障为单相故障、两相故障还是三相故障，实现故障类型的初步识别，在此基础上，将故障判定时刻故障区段两端节点处的零序电流幅值与设定的阈值比较，判断故障判定时刻故障区段两端节点处的零序电流幅值是否均小于等于设定的阈值，从而判定故障是相间故障还是接地故障，得出故障类型的识别结果，具体为：
令电力系统各个节点处的零序电流幅值的定义为其中， 分别为A、B、C相电流。测量故障判定时刻故障点所在的区段两端节点处的零序电流幅值，利用该零序电流幅值进一步判断故障是否为接地故障。对于输电线路三相不平衡的系统，非故障状态与故障状态下均有即I0≠0。故障状态下零序电流幅值将发生变化，在发生接地故障情况下，零序电流的幅值相比发生相间故障情况的幅值更大。因此，对于输电线路三相不平衡的系统中发生的故障，可以将检测得到的故障判定时刻故障区段两端节点处的零序电流幅值与设定的阈值K0比较，通过判断该零序电流幅值是否均小于等于设定的阈值K0，判定故障是否为相间故障，若该区段两端节点处的零序电流幅值至少存在一个大于设定的阈值K0，则为接地故障。对于输电线路三相平衡的系统，若系统中的负载平衡，则在非故障状态下有成立，即I0＝0。当发生非平衡接地故障时：单相接地故障或两相接地故障，有即I0≠0；当发生平衡故障：三相接地故障或三相相间故障，以及非平衡的相间故障：两相相间故障时，仍有即I0≈0。因此，当输电线路三相平衡的电力系统中发生非平衡故障时，可以利用检测得到的故障判定时刻故障区段两端节点处的零序电流幅值与设定的阈值K0比较，通过判断该零序电流幅值是否均小于等于设定的阈值K0，判定故障是否为相间故障，若该区段两端节点处的零序电流幅值至少存在一个大于设定的阈值K0，则为接地故障。综上所述，利用故障判定时刻故障区段两端节点处的零序电流幅值与区段相电流的相角差值相结合，可以有效的识别输电线路三相不平衡的电力系统中发生的各类故障，以及输电线路三相平衡的电力系统中发生的各类非平衡故障。必须指出：当输电线路三相平衡的电力系统发生平衡故障时：三相接地故障或三相相间故障，此时为采用故障判定时刻故障区段两端节点处的零序电流幅值和区段相电流的相角差值进行故障类型识别的盲区，无法分辨出故障是否为接地故障，这是由于在故障判定时刻，两种故障情况下零序电流幅值的差距不明显，且均小于等于设定的阈值K0，在本发明中均被统一识别为三相相间故障。
本发明提出了一种基于相电流相角差值的含分布式电源的配电网的区段故障检测与定位方法，与现有技术相比，该方法所能产生的积极效果是：首先，本发明可用于含分布式电源的配电网的区段故障检测与定位，能够快速、可靠的检测与准确的定位故障，适用于各类故障：单相接地故障、两相相间故障、两相接地故障、三相相间故障、三相接地故障的检测与定位，对于多个独立故障的检测定位依然有效，不存在故障的检测盲区；其次，本发明能够在电力系统非故障情况下的暂态变化中正常、有效的运行工作，不受各类非故障状态变化，如：分布式电源的投切、负载的变化的影响，具有良好的自适应性；再次，本发明能够在结合故障判定时刻故障区段两端节点处的零序电流幅值和各相电流的相角差值的基础上实现输电线路三项平衡的电力系统中的非平衡故障与输电线路三相不平衡的电力系统中的各类故障的在线故障类型识别；最后，本发明原理简单，适用于电力系统状态信息的集中处理，对通信带宽要求较低，且集中的处理与控制有利于继电保护的协调配合。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
图1为电力系统等效分析图；
图2为含有多个分布式电源的电力系统区段的单相等效分析电路图；
图3为含有多个分布式电源的电力系统区段线路内发生故障的任意单相的等效分析电路图；
图4为本发明在三相电力系统中的基本原理图；
图5为本发明的具体实施方式的结构框图；
图6为实现本发明方法的流程图。
具体实施方式
图1为电力系统等效分析图。如图1所示，交流电源101位于电力系统的上游，整个等效的电力系统被n+1个节点任意的划分，其中含有n个等效区段102，且等效区段102两端的节点分别为i、j。各个节点处的电流相角为θ(x)，其中x＝1,2,…,n+1，若n→+∞，可认为θ(x)为电力系统的电流相角函数，且在该电力系统中径向上为连续。因此，位于任意的两个不相同的节点i、j之间的电力系统等效区段102的电流的相角差值Δθ(i,j)可定义为节点i、j处的电流相角之差，其表达式为：Δθ(i,j)＝θ(i)-θ(j)，式中：i、j为不相同的两个节点，i>0，j>i，且i、j均为整数，θ(x)为节点x处的电流相角，x＝1,2,…,n。
图2为含有多个分布式电源的电力系统区段的单相等效分析电路图。如图2所示，利用戴维宁等效原理，将被分析区段上游的电力系统201与下游的电力系统202均等效为电压源与阻抗串联形式的等效电源，节点i处的电压为节点j处的电压为被分析区段203的等效阻抗为被分析区段203两端的节点i、j处安装有保护装置和对应的测量装置，可测量节点i、j处的各相电流信息。当电力系统运行在非故障情况下时，被分析区段203两端的节点i、j处相电流相等，其相电流的相角均为θINF，此时节点i、j之间的被分析区段203的相电流的相角差值ΔθI＝0°，则被分析区段203的相电流的相角差值的绝对值小于等于阈值KΔθ，则判定该区段内没有故障发生。
图3为含有多个分布式电源的电力系统区段线路内发生故障的任意单相的等效分析电路图。如图3所示，相比非故障情况，发生故障后，位于节点i、j之间的故障区段301内的故障点302将故障区段301内的阻抗划分为两个部分：和且有若故障区段301内采用的是同一规格的线缆，则两段线路的阻抗角相等，即θsi＝θsj。具体的故障情况可以根据戴维宁定理，用一个等效故障源303来表示：该等效故障源303由一个电压源与一个等效阻抗串联而成，等效为故障点302处的对地电压：该等效故障源303可表示任意的接地故障与相间故障：当发生接地故障时，可令此时为短路故障的接地阻抗；当发生相间故障时，可表示相间短路的等效短路阻抗，可表示相间故障其他相对该相的等效电压。故障发生后，对于非纯阻性的电力系统，故障区段301故障相的相电流的相角差值的绝对值大于0°，当故障区段301内的某相电流的相角差值的绝对值大于阈值KΔθ时，则可依据此判定该相为故障相，且故障点302位于该故障区段301内部。
图4为本发明在三相电力系统中的基本原理图。如图4所示，位于某一区段403上游的电力系统和下游的电力系统被等效表示为等效上游电力系统401和等效下游电力系统402，均为等效的三相电压源。该区段403是位于节点i、j之间的电力系统区段，且该区段403两端的节点i、j处均配置有三相电流信息采集装置，可以同步的采集节点i处的三相电流信息和节点j处的三相电流信息，并可以得到节点i处的零序电流幅值和节点j处的零序电流幅值。两节点处的三相电流信息经过节点i处的傅里叶变换(Fourier Transform)和节点j处的傅里叶变换，可以得到节点i处的三相电流相角信息和节点j处的三相电流相角信息，进而可以通过对该区段403两端节点处的各相电流相角作差，得出该区段403的A相电流的相角差值、B相电流的相角差值以及C相电流的相角差值，然后通过将A、B、C相电流的相角差值的绝对值与设定的阈值KΔθ进行比较，得出故障判定结果。若判断出该区段403内有故障发生，则可以利用故障判定时刻该区段两端的节点i处的零序电流幅值I0i以及节点j处的零序电流幅值I0j与设定的阈值K0进行比较，得出故障类型识别结果。
本发明方法通过本地测量与数据处理装置501和继电保护控制中心502实现。如图5所示，在电力系统的每个节点处配置本地测量与数据处理装置501，采集和测量各相电流信息和零序电流信息，本地测量与数据处理装置501利用傅里叶变换，将采集的三相电流信息变为三相电流的相角。本地测量与数据处理装置501通过通信链路向继电保护控制中心502实时发送三相电流的相角和零序电流信息，继电保护控制中心502设有数据存储装置，保存同时刻各个节点上传的信息，构成电力系统状态信息矩阵，继电保护控制中心502计算出各区段的各相电流的相角差值，利用含分布式电源的配电网的区段故障检测与定位方法判定电力系统故障与否，并在判定出电力系统故障后得出故障区段，继电保护控制中心502立即对故障区段两端的节点i、j处的继电保护装置发出保护动作信号，切除故障区段，保证电力系统的安全。此外，继电保护控制中心502还可以在判定出电力系统故障后，利用含分布式电源的配电网的区段故障检测与定位方法，结合故障判定时刻故障区段两端的节点i、j处的零序电流幅值，进行故障类型的识别并得出故障类型。其中，含分布式电源的配电网的区段故障检测与定位方法由故障判定与定位方法与故障类型识别方法组成。
本实施例的故障判定与定位方法的实现步骤如下：
步骤一、通过各个节点处配置的本地测量与数据处理装置501，采集三相电流信息与零序电流信息，利用傅里叶变换，得到三相电流的相角，将三相电流的相角与零序电流信息经通信链路上传继电保护控制中心502；
步骤二、继电保护控制中心502从数据存储装置中读取当前时刻的电力系统各个节点的状态信息，并生成当前时刻的电力系统状态信息矩阵，计算得出各区段的各相电流的相角差值，进行故障判定与故障定位，其判据是：若某一区段的A相电流的相角差值、B相电流的相角差值以及C相电流的相角差值的绝对值均小于等于KΔθ时，则该区段正常运行；若某一区段内的A相电流的相角差值、B相电流的相角差值以及C相电流的相角差值中任意一个的绝对值大于KΔθ时，则该区段内发生故障，且对应相为故障相；
步骤三、继电保护控制中心502记录判断出的故障区段标号以及相应的故障相，与此同时，继电保护控制中心502向故障区段两端的节点i、j处的保护装置发出动作信号，切除故障区段，完成保护。
本实施例的故障类型识别方法的实现步骤如下：
步骤一、继电保护控制中心502从电力系统状态信息矩阵中调出故障判定时刻故障区段两端的节点i、j处的零序电流信息；
步骤二、判断故障区段两端的节点i、j处的零序电流幅值是否均小于等于设定的阈值K0，以判定是否发生相间故障，否则为接地故障；
步骤三、结合所述的故障判定与定位方法判断出的故障相，得出故障的具体类型，为：某相相间故障或某相接地故障。
图6为继电保护控制中心502实现本发明方法的流程图。如图6所示，继电保护控制中心502包含有初始化设置模块601与电力系统实时故障检测与定位模块602，电力系统实时故障检测与定位模块602由数据输入与各相电流的相角差值计算模块603、区段故障检测与定位模块604和综合判断模块607组成，区段故障检测与定位模块604是由故障判定与定位模块605和故障类型识别模块606组成。
初始化设置模块601的运行流程为：
流程一、进行初始化设置；
流程二、对电力系统各个节点和区段进行标号，其中电力系统中编号为N的区段两端的节点分别为i、j，其中，N>0且N为整数，i>0且i为整数，j>i且j为整数，然后进入电力系统实时故障检测与定位模块602内的数据输入与各相电流的相角差值计算模块603。
数据输入与各相电流的相角差值计算模块603的运行流程为：
流程一、输入当前时刻各个节点处的A、B、C相电流相角信息和零序电流信息；
流程二、建立电力系统状态信息矩阵；
流程三、计算各个区段A、B、C相电流的相角差值，然后进入区段故障检测与定位模块604，令电力系统区段号N＝1，进入故障判定与定位模块605。
故障判定与定位模块605的运行流程为：
流程一、在该模块内对A、B、C相采用并行处理方法，分为并行执行的三个部分：一、判断区段N的A相电流的相角差值的绝对值是否大于阈值KΔθ，若是，则判定区段N的A相发生故障，然后向区段N两端的节点i、j处的继电保护装置发送动作信号，若否，则进入流程二；二、判断区段N的B相电流的相角差值的绝对值是否大于阈值KΔθ，若是，则判定区段N的B相发生故障，然后向区段N两端的节点i、j处的继电保护装置发送动作信号，若否，则进入流程二；三、判断区段N的C相电流的相角差值的绝对值是否大于阈值KΔθ，若是，则判定区段N的C相发生故障，然后向区段N两端的节点i、j处的继电保护装置发送动作信号，若否，则进入流程二；
流程二、判断区段N内A、B、C相是否均无故障发生：若是，则进入综合判断模块607；若否，则进入故障类型识别模块606。
故障类型识别模块606的运行流程为：
流程一、记录故障区段的区段标号N与该区段两端对应的节点标号i、j；
流程二、调取故障判定时刻节点i、j处的零序电流信息；
流程三、在该模块内对节点i、j处的零序电流信息采用并行处理方法，分为并行执行的两个部分：一、判断节点i处的零序电流幅值是否大于阈值K0，若是，则判定区段N内发生接地故障，若否，则判定区段N内发生相间故障；二、判断节点j处的零序电流幅值是否大于阈值K0，若是，则判定区段N内发生接地故障，若否，则判定区段N内发生相间故障；
流程四、判断区段N内是否判定出发生接地故障：若是，则判定区段N内发生接地故障；若否，则判定区段N内发生相间故障；
流程五、将判定出的故障相与故障类型结合，形成故障类型的识别结果；
流程六、记录并输出故障定位与类型识别结果：区段N内发生某相相间故障或某相接地故障，然后进入综合判断模块607。
综合判断模块607的程序流程为：
流程一、判断电力系统区段号N是否小于区段总数，若是，则执行N＝N+1，对下一个区段执行区段故障检测与定位模块604内的运行流程；若否，则进入流程二；
流程二、判断电力系统各个区段是否无故障，若是，则判定电力系统各区段无故障，然后进入数据输入与各相电流的相角差值计算模块603；若否，则判定电力系统区段N1、N2、…、Nn故障并输出故障定位和类型识别结果，然后进入数据输入与各相电流的相角差值计算模块603。
Claims (14)
1.一种含分布式电源的配电网的区段故障检测与定位方法，其特征在于，所述的区段故障检测与定位方法包括：故障判定与定位和故障类型识别两部分；所述的故障判定与定位方法通过对电力系统区段的相电流的相角差值在非故障情况与故障情况下的分析，对是否发生故障以及故障所在的区段进行判定：在电力系统为非纯阻性系统的条件下，若某个区段的各相电流的相角差值的绝对值均为0°，则该区段内部无故障；若某个区段内的某相电流的相角差值的绝对值大于0°，则该区段内的该相为故障相，且故障点位于该区段内部；
所述的故障类型识别方法对故障判定与定位方法检测出的故障进行故障类型的识别：在故障判定与定位方法利用区段内各相电流的相角差值识别出故障相的基础上，将故障判定时刻故障区段两端节点处的零序电流幅值与设定的阈值比较，判断故障判定时刻故障区段两端节点处的零序电流幅值是否均小于等于设定的阈值，从而判定故障是相间故障还是接地故障；
所述相电流的相角差值为电力系统等效区段两端节点处的电流相角之差；
所述的区段定义为：采用n个节点将电力系统任意划分为n+1个部分，n>0，且n为整数，令电力系统中任意两个不相同节点之间的部分称为这两个节点之间的区段。
2.根据权利要求1所述的含分布式电源的配电网的区段故障检测与定位方法，其特征在于，所述的故障判定与定位方法的判定方法为：若某一区段的A相电流的相角差值、B相电流的相角差值和C相电流的相角差值的绝对值均为0°，则该区段内部无故障；若某一区段内的A相电流的相角差值、B相电流的相角差值和C相电流的相角差值中任意一个的绝对值大于0°，则该区段内部有故障，且故障点位于该区段内部。
3.根据权利要求1所述的含分布式电源的配电网的区段故障检测与定位方法，其特征在于，所述的故障类型识别方法是：若故障判定时刻发生故障的区段两端节点i处的零序电流幅值I0i小于等于设定的阈值K0，且节点j处的零序电流幅值I0j小于等于设定的阈值K0，则所发生的故障为相间故障，否则为接地故障。
4.根据权利要求1所述的含分布式电源的配电网的区段故障检测与定位方法，其特征在于，在实际应用中，可以通过设置阈值K△θ，K△θ>0，以进行故障的判定，即：当电力系统的某一区段的A相电流的相角差值、B相电流的相角差值以及C相电流的相角差值的绝对值均小于等于阈值K△θ时，判定该区段内没有故障；当电力系统的某一区段内的A相电流 的相角差值、B相电流的相角差值以及C相电流的相角差值中任意一个的绝对值大于阈值K△θ时，判定该区段内发生故障，且对应相为故障相。
5.根据权利要求1所述的含分布式电源的配电网的区段故障检测与定位方法，其特征在于，所述的故障判定与定位方法包括以下实现步骤：
步骤一、通过各个节点处配置的本地测量与数据处理装置(501)，采集三相电流信息与零序电流信息，利用傅里叶变换，得到三相电流的相角，将三相电流的相角与零序电流信息经通信链路上传继电保护控制中心(502)；
步骤二、继电保护控制中心(502)从数据存储装置中读取当前时刻的电力系统各个节点的状态信息，并生成当前时刻的电力系统状态信息矩阵，计算得出各区段的各相电流的相角差值，进行故障判定与故障定位，其判据是：若电力系统的某一区段的A相电流的相角差值、B相电流的相角差值以及C相电流的相角差值的绝对值均小于等于设定的阈值K△θ时，则该区段正常运行；若电力系统的某一区段内的A相电流的相角差值、B相电流的相角差值以及C相电流的相角差值中任意一个的绝对值大于设定的阈值K△θ时，则该区段内发生故障，且对应相为故障相；
步骤三、继电保护控制中心(502)记录判断出的故障区段标号以及相应的故障相，与此同时，继电保护控制中心(502)向故障区段两端的节点i和节点j处的保护装置发出动作信号，切除故障区段，完成保护。
6.根据权利要求1所述的含分布式电源的配电网的区段故障检测与定位方法，其特征在于，所述的故障类型识别方法为：利用电力系统的某一区段内的A相电流的相角差值、B相电流的相角差值以及C相电流的相角差值判断故障相，以确定故障为单相故障、两相故障还是三相故障，实现故障类型的初步识别，在此基础上，将故障判定时刻故障区段两端节点处的零序电流幅值与设定的阈值比较，判断故障判定时刻故障区段两端节点处的零序电流幅值是否均小于等于设定的阈值，从而判定故障是相间故障还是接地故障，得出故障类型的识别结果，具体为：
令电力系统各个节点处的零序电流幅值的定义为其中， 分别为A、B、C相电流；测量故障判定时刻发生故障的区段两端节点i处的零序电流幅值I0i和节点j处的零序电流幅值I0j，利用故障判定时刻区段两端节点i处的零序电流幅值I0i以及节点j处的零序电流幅值I0j进一步判断故障是否为接地故障；对于输电线路三相不平衡的电力系统中发生的故障，利用检测发生故障的区段两端节点i处的零序电流幅值I0i以及节点j处的零序电流幅值I0j是否均小于等于设定的阈值K0来判断故障是否为相间故障，若节 点i处的零序电流幅值I0i小于等于阈值K0，且节点j处的零序电流幅值I0j小于等于阈值K0，则为相间故障，否则为接地故障；当输电线路三相平衡的电力系统中发生非平衡故障：单相接地故障或两相相间故障或两相接地故障时，利用检测故障判定时刻发生故障的区段两端节点i处的零序电流幅值I0i和节点j处的零序电流幅值I0j是否均小于等于设定的阈值K0来判断故障是否为相间故障，若节点i处的零序电流幅值I0i小于等于阈值K0，且节点j处的零序电流幅值I0j小于等于阈值K0，则为相间故障，否则为接地故障；当输电线路三相平衡的电力系统发生平衡故障：三相接地故障或三相相间故障时，由于在故障判定时刻，发生三相接地故障情况下的区段两端节点i处的零序电流幅值I0i和节点j处的零序电流幅值I0j，与发生三相相间故障情况下的区段两端节点i处的零序电流幅值I0i和节点j处的零序电流幅值I0j比较，差距均不明显，且均小于等于阈值K0，均识别为三相相间故障。
7.根据权利要求1所述的含分布式电源的配电网的区段故障检测与定位方法，其特征在于，所述的故障类型识别方法包括以下实现步骤：
步骤一、继电保护控制中心(502)从电力系统状态信息矩阵中调出故障判定时刻故障区段两端的节点i、j处的零序电流幅值；
步骤二、判断故障区段两端的节点i、j处的零序电流幅值是否均小于等于设定的阈值K0，以判定是否发生相间故障，否则为接地故障；
步骤三、结合所述的故障判定与定位方法判断出的故障相，得出故障的具体类型，为：某相相间故障或某相接地故障。
8.根据权利要求1所述的含分布式电源的配电网的区段故障检测与定位方法，其特征在于，所述的配电网的区段故障检测与定位方法通过本地测量与数据处理装置(501)和继电保护控制中心(502)实现；在电力系统的每个节点处配置本地测量与数据处理装置(501)，采集和测量各相电流信息和零序电流信息，利用傅里叶变换将采集的三相电流信息变为三相电流的相角，并通过通信链路向继电保护控制中心(502)实时发送三相电流的相角和零序电流信息；继电保护控制中心(502)设有的数据存储装置保存同时刻各个节点上传的信息，计算出各区段的各相电流的相角差值，利用含分布式电源的配电网的区段故障检测与定位方法判定电力系统故障与否，并得出故障区段；继电保护控制中心(502)对故障区段两端的节点i、j处的继电保护装置发出保护动作信号，切除故障区段；继电保护控制中心(502)在判定出电力系统故障后，利用含分布式电源的配电网的区段故障检测与定位方法，结合故障判定时刻故障区段两端的节点i、j处的零序电流幅值，进行故障类型的识别。
9.根据权利要求8所述的含分布式电源的配电网的区段故障检测与定位方法，其特征在 于，所述的继电保护控制中心(502)包含初始化设置模块(601)与电力系统实时故障检测与定位模块(602)，电力系统实时故障检测与定位模块(602)由数据输入与各相电流的相角差值计算模块(603)、区段故障检测与定位模块(604)与综合判断模块(607)组成，区段故障检测与定位模块(604)由故障判定与定位模块(605)和故障类型识别模块(606)组成。
10.根据权利要求9所述的含分布式电源的配电网的区段故障检测与定位方法，其特征在于，所述的初始化设置模块(601)的运行流程为：
流程一、进行初始化设置；
流程二、对电力系统各个节点和区段进行标号，其中电力系统中编号为N的区段两端的节点分别为i、j，其中，N>0且N为整数，i>0，j>i，且i、j均为整数，然后进入电力系统实时故障检测与定位模块(602)内的数据输入与各相电流的相角差值计算模块(603)。
11.根据权利要求9所述的含分布式电源的配电网的区段故障检测与定位方法，其特征在于，所述的数据输入与各相电流的相角差值计算模块(603)的运行流程为：
流程一、输入当前时刻各个节点处的A、B、C相电流相角信息和零序电流信息；
流程二、建立电力系统状态信息矩阵；
流程三、计算各个区段A、B、C相电流的相角差值，然后进入区段故障检测与定位模块(604)，令电力系统区段号N＝1，进入故障判定与定位模块(605)。
12.根据权利要求9所述的含分布式电源的配电网的区段故障检测与定位方法，其特征在于，所述的故障判定与定位模块(605)的运行流程为：
流程一、在该模块内对A、B、C相采用并行处理方法，分为并行执行的三个部分：一、判断区段N的A相电流的相角差值的绝对值是否大于阈值K△θ，若是，则判定区段N的A相发生故障，然后向区段N两端的节点i、j处的继电保护装置发送动作信号，若否，则进入流程二；二、判断区段N的B相电流的相角差值的绝对值是否大于阈值K△θ，若是，则判定区段N的B相发生故障，然后向区段N两端的节点i、j处的继电保护装置发送动作信号，若否，则进入流程二；三、判断区段N的C相电流的相角差值的绝对值是否大于阈值K△θ，若是，则判定区段N的C相发生故障，然后向区段N两端的节点i、j处的继电保护装置发送动作信号，若否，则进入流程二；
流程二、判断区段N内A、B、C相是否均无故障发生：若是，则进入综合判断模块(607)；若否，则进入故障类型识别模块(606)。
13.根据权利要求9所述的含分布式电源的配电网的区段故障检测与定位方法，其特征在于，所述的故障类型识别模块(606)的运行流程为：
流程一、记录故障区段的区段标号N与该区段两端对应的节点标号i、j；
流程二、调取故障判定时刻节点i、j处的零序电流信息；
流程三、在该模块内对节点i、j处的零序电流信息采用并行处理方法，分为并行执行的两个部分：一、判断节点i处的零序电流幅值是否大于阈值K0，若是，则判定区段N内发生接地故障，若否，则判定区段N内发生相间故障；二、判断节点j处的零序电流幅值是否大于阈值K0，若是，则判定区段N内发生接地故障，若否，则判定区段N内发生相间故障；
流程四、判断区段N内是否判定出发生接地故障：若是，则判定区段N内发生接地故障；若否，则判定区段N内发生相间故障；
流程五、将判定出的故障相与故障类型结合，形成故障类型的识别结果；
流程六、记录并输出故障定位与类型识别结果：区段N内发生某相相间故障或某相接地故障，然后进入综合判断模块(607)。
14.根据权利要求9所述的含分布式电源的配电网的区段故障检测与定位方法，其特征在于，所述的综合判断模块(607)的运行流程为：
流程一、判断电力系统区段号N是否小于区段总数，若是，则执行N＝N+1，对下一个区段执行区段故障检测与定位模块(604)内的运行流程；若否，则进入流程二；
流程二、判断电力系统各个区段是否无故障，若是，则判定电力系统各区段无故障，然后进入数据输入与各相电流的相角差值计算模块(603)；若否，则判定电力系统区段N1、N2、…、Nn故障并输出故障定位和类型识别结果，然后进入数据输入与各相电流的相角差值计算模块(603)。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410410044.1A CN104297629B (zh) | 2014-08-19 | 2014-08-19 | 含分布式电源的配电网的区段故障检测与定位方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410410044.1A CN104297629B (zh) | 2014-08-19 | 2014-08-19 | 含分布式电源的配电网的区段故障检测与定位方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104297629A CN104297629A (zh) | 2015-01-21 |
| CN104297629B true CN104297629B (zh) | 2017-09-12 |
Family
ID=52317433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410410044.1A Expired - Fee Related CN104297629B (zh) | 2014-08-19 | 2014-08-19 | 含分布式电源的配电网的区段故障检测与定位方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104297629B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109239523A (zh) * | 2018-07-15 | 2019-01-18 | 天津大学 | 基于改进Karrenbauer变换的有源配电网故障定位方法 |
Families Citing this family (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104597378B (zh) * | 2015-01-26 | 2017-09-15 | 福州大学 | 基于暂态非工频零序电流的含dg配电网的故障选线方法 |
| CN105759173B (zh) * | 2016-03-31 | 2018-05-08 | 中国科学院电工研究所 | 含分布式电源的配电网的自适应故障区段定位方法 |
| CN106058827B (zh) * | 2016-07-04 | 2018-06-19 | 王金全 | 一种独立微电网故障保护方法 |
| CN106154116B (zh) * | 2016-08-09 | 2018-12-04 | 国电南瑞科技股份有限公司 | 一种配电网接地故障定位方法 |
| EP3396802B1 (en) * | 2017-04-26 | 2021-12-29 | ABB S.p.A. | A method for identifying a fault event in an electric power distribution grid sector |
| CN107064748A (zh) * | 2017-04-27 | 2017-08-18 | 衢州学院 | 一种基于区域配电系统的状态监测方法 |
| CN107462810B (zh) * | 2017-07-19 | 2020-04-21 | 中国科学院电工研究所 | 一种适用于有源配电网的故障区段定位方法 |
| CN108318779A (zh) * | 2017-12-26 | 2018-07-24 | 国网河北省电力有限公司景县供电分公司 | 线路故障监测方法、装置、计算机可读存储介质及设备 |
| CN108919054A (zh) * | 2018-07-05 | 2018-11-30 | 国网上海市电力公司 | 基于负荷及分支线估计的智能配电网短路故障定位方法 |
| CN109239531A (zh) * | 2018-10-17 | 2019-01-18 | 国电南瑞科技股份有限公司 | 基于继电保护在线监视与分析系统的故障录波在线分析方法 |
| CN109507526B (zh) * | 2018-10-29 | 2020-01-07 | 山东大学 | 基于同步相量测量和协方差矩阵理论配电网故障诊断方法 |
| CN109521321B (zh) * | 2019-01-30 | 2020-05-29 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种可控电压源全补偿的补偿电压预测方法 |
| CN109521322B (zh) * | 2019-01-30 | 2020-05-29 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种可控电压源接地电流全补偿的补偿电压确定方法 |
| CN109713654B (zh) * | 2019-02-13 | 2020-04-07 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 基于可控电压源的分布式柔性接地故障的定位及保护方法 |
| CN109799427A (zh) * | 2019-02-28 | 2019-05-24 | 深圳供电局有限公司 | 故障自适应识别方法、电子设备 |
| CN110045232B (zh) * | 2019-05-16 | 2021-08-27 | 长沙理工大学 | 一种中性点非有效接地系统接地故障相辨识方法 |
| CN110261721B (zh) * | 2019-08-06 | 2021-02-02 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 有源补偿方式下的单相接地判别及判相方法 |
| CN110988600B (zh) * | 2019-12-23 | 2020-10-13 | 武汉大学 | 一种配电网断线故障区间定位方法 |
| CN111650470B (zh) * | 2020-05-21 | 2023-08-08 | 中国矿业大学(北京) | 微电网线路区段快速自适应故障检测与识别方法 |
| CN112415325A (zh) * | 2020-10-22 | 2021-02-26 | 中国矿业大学 | 基于边缘计算的单相接地故障区段辨识方法 |
| CN112327104B (zh) * | 2020-11-19 | 2023-10-20 | 国网安徽省电力有限公司 | 一种含分布式电源配电网的故障检测与定位方法 |
| CN112782528B (zh) * | 2020-12-31 | 2023-07-18 | 西安理工大学 | 一种利用pmu的配电网故障区段定位方法 |
| CN113325264B (zh) * | 2021-04-28 | 2022-03-18 | 威胜信息技术股份有限公司 | 一种基于自适应差值接地算法的配电网故障保护方法 |
| CN113325333A (zh) * | 2021-05-14 | 2021-08-31 | 青岛鼎信通讯股份有限公司 | 一种适用于故障指示器的小电流接地系统断线检测方法 |
| CN113325271A (zh) * | 2021-06-17 | 2021-08-31 | 南京工程学院 | 基于小波奇异性检测理论的含iidg配电网故障检测方法 |
| CN113567811B (zh) * | 2021-08-13 | 2023-02-17 | 广东电网有限责任公司 | 一种配电线路单相故障检测方法及相关装置 |
| CN114089098A (zh) * | 2021-10-25 | 2022-02-25 | 珠海许继电气有限公司 | 一种配电网故障类型识别方法及装置 |
| CN115308536B (zh) * | 2022-09-29 | 2022-12-20 | 西华大学 | 一种基于μPMU的含DG的配电网故障区段识别方法 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103109429B (zh) * | 2010-08-13 | 2015-08-19 | Abb研究有限公司 | 故障参数指示器装置和有关的方法 |
| WO2012049294A1 (en) * | 2010-10-14 | 2012-04-19 | Abb Research Ltd | Fault direction parameter indicator device using only current and related methods |
| CN102508103B (zh) * | 2011-11-11 | 2014-07-23 | 中国电力科学研究院 | 基于分布式智能的配电网隐短路故障风险定位方法 |
| CN102590700B (zh) * | 2011-12-23 | 2015-09-30 | 国家电网公司 | 基于时间同步的架空线快速故障定位方法及装置 |
| CN202433480U (zh) * | 2011-12-23 | 2012-09-12 | 山东电力集团公司淄博供电公司 | 基于时间同步的架空线快速故障定位装置 |
| CN102981103A (zh) * | 2012-11-19 | 2013-03-20 | 山东理工大学 | 利用故障信号自同步实现闭环网故障定位的方法 |
| CN103048587B (zh) * | 2012-12-12 | 2016-01-20 | 深圳供电局有限公司 | 具有分布式电源的配电网的故障定位方法、装置及系统 |
| CN104297628B (zh) * | 2014-08-19 | 2017-03-08 | 中国科学院电工研究所 | 含dg的配电网的区段故障检测与定位方法 |
-
2014
- 2014-08-19 CN CN201410410044.1A patent/CN104297629B/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109239523A (zh) * | 2018-07-15 | 2019-01-18 | 天津大学 | 基于改进Karrenbauer变换的有源配电网故障定位方法 |
| CN109239523B (zh) * | 2018-07-15 | 2020-03-24 | 天津大学 | 基于改进Karrenbauer变换的有源配电网故障定位方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104297629A (zh) | 2015-01-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104297629B (zh) | 含分布式电源的配电网的区段故障检测与定位方法 | |
| CN105242176B (zh) | 一种适用于监测分支线路的小电流接地系统故障定位方法 | |
| CN109324269B (zh) | 基于分布式测量的配电网单相断线故障辨识方法 | |
| US10073148B2 (en) | Fault detection in energy supply networks | |
| CN106443292B (zh) | 一种基于零序电流测量的架空线路单相接地故障检测方法 | |
| RU2583452C2 (ru) | Направленное детектирование резистивного замыкания на землю и разрыва проводника среднего напряжения | |
| CN107453484B (zh) | 一种基于wams信息的scada数据校准方法 | |
| CN104297628B (zh) | 含dg的配电网的区段故障检测与定位方法 | |
| CN107884682A (zh) | 基于故障点与监测点距离的配电网故障定位方法 | |
| CN111983510B (zh) | 基于相电压和电流突变量的单相接地故障选相方法及系统 | |
| CN101872964A (zh) | 基于广域测量系统的多端高压输电区域后备保护方法 | |
| CN106646130B (zh) | 一种基于电流极性比较的主动配电网故障定位方法及系统 | |
| CN102565619A (zh) | 小电流接地故障选线装置状态诊断方法 | |
| CN105548719A (zh) | 一种对地绝缘电阻的检测电路及方法 | |
| CN105425107A (zh) | 一种有源配电网故障诊断与定位的方法及其系统 | |
| CN108845225B (zh) | 电力电容器、电抗器二次电流回路接线正确性分析方法 | |
| CN115656702A (zh) | 一种基于边缘计算的配电网单相接地故障定位方法及系统 | |
| CN106646138B (zh) | 基于多采样频率小波特征能量折算的配电网接地故障定位方法 | |
| CN109596934A (zh) | 一种二次回路多点接地双钳表测量法 | |
| CN113671315A (zh) | 基于比例差动原理的ITn供电绝缘故障定位方法 | |
| Tutvedt et al. | Smart fault handling in medium voltage distribution grids | |
| CN116500499A (zh) | 一种三芯电缆故障检测装置、系统和方法 | |
| CN116087684A (zh) | 小电流接地故障选段方法、装置、电子设备和存储介质 | |
| Qin et al. | Single-phase disconnection fault location method based on negative sequence current distribution feature | |
| WO2021186769A1 (ja) | 電力系統監視装置、電力系統監視方法、及び電力系統監視プログラム |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170912 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |