CN104635115B - 一种有源配电网故障定位方法 - Google Patents

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Abstract

一种有源配电网故障定位方法，属于电力自动化技术。包括变电站（1）以及沿变电站（1）出线依次设置的变电站出线开关（2）以及多个分段开关，在变电站出线开关（2）和与其相邻的分段开关之间或/和各相邻分段开关之间形成的区段内，设置有一个或多个分布式电源，其特征在于：包括如下步骤：步骤a，FTU对配电网开关的电流值进行监测；步骤b，判断电流值是否超过整定值；步骤c，FTU上报主站；步骤d，主站逐区段判断故障点的位置；步骤e，值是否满足判定条件；步骤f，确定故障点位置。本方法无需增加电压互感器，即可实现配电网故障区段的定位，无需提高原有过电流整定值，保证了故障检测的灵敏度。

Description

一种有源配电网故障定位方法
技术领域
一种有源配电网故障定位方法，属于电力自动化技术。
背景技术
在常规单电源供电的配电网中，不存在有分布式电源。当配电网中发生故障时，较为常规的故障定位方法是利用故障点上游开关处能够检测到故障电流而故障点下游开关处检测不到故障电流的现象实现故障区段的定位。而在分布式电源(DistributedElectrical Resources，简称DER)高度渗透的有源配电网中，由于分布式电源的存在，分布式电源提供的短路电流可能使流过故障点下游开关的故障电流大于过电流整定值，导致常规的故障定位方法失效。
在现有技术中，国内外针对分布式电源对有源配电网故障区段定位的影响及相应解决方案的研究成果较少。目前较为常见的方法是：1、通过比较故障区段两侧开关处的故障电流方向实现对故障区段的识别，但该方法要求在馈线开关处加装电压互感器或传感器。2、根据馈线上所有分布式电源可以提供的最大短路电流提高过电流检测定值，基于短路电流计算，对分布式电源的最大接入容量作出限制，通过调整开关过电流整定值，将系统电源提供的最小短路电流及分布式电源提供的最大短路电流分开，然后采用传统故障区段定位方案进行故障定位，该方法会大大增加计算工作量，而且会降低故障检测灵敏度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种通过比较线路区段流过下游开关的电流与流过上游开关的电流的幅值之比，实现有源配电网的故障定位的有源配电网故障定位方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该有源配电网故障定位方法，包括变电站以及沿变电站出线依次设置的多个配电网开关，每个配电网开关均配备有FTU，相邻的两配电网开关之间形成多个区段，在其中一个或多个区段内设置分布式电源，在其特征在于：包括如下步骤：
步骤a，FTU对配电网开关的电流值进行监测；
每个配电网开关配备的FTU实时监测流过配电网开关的电流值；
步骤b，判断电流值是否超过整定值；
FTU判断流过配电网开关的电流值是否超过整定值，如果超过整定值，执行步骤c，如果未超过整定值，返回步骤a；
步骤c，FTU上报主站；
FTU将判断的结果上报主站，即认为线路中出现故障；
步骤d，主站逐区段判断故障点的位置；
主站自变电站出线开始，依次对每个区段内的电流幅值之比ρ进行计算；
步骤e，ρ值是否满足判定条件；
主站判断每区段内的电流幅值之比ρ值进行判断，如果不满足故障判定条件，返回步骤d；
如果满足故障判定条件，执行步骤f；
步骤f，确定故障点位置；
主站判断供电线路中的故障点位于满足故障判定条件的区段内，故障判定结束。
优选的，所述的每个区段内的电流幅值之比ρ为流经该区段内下游开关的电流值与流经上游开关的电流值之比，即：
ρ＝Idown/Iup
其中，为流过该区段内的上游开关的电流值，为流过该区段内下游开关的电流；
电流幅值之比ρ的判断依据为：
在非故障且无分布式电源的区段内，电流幅值之比ρ＝1；
在非故障且接有分布式电源的区段内，流幅值之比ρ为1.3；
故障点上游含分布式电源的非故障区段内，电流幅值之比ρ取值范围为1＜ρ＜1.3；
故障区段且故障区段下游含有分布式电源时，两端短路电流幅值之比ρ取值范围为：ρ≤0.3；
故障区段下游且无分布式电源的区段内，流幅值之比ρ值为0；
线路末端的故障区段，流幅值之比ρ值为0。
优选的，步骤e中所述的故障判定条件为：所述的区段内的电流幅值之比ρ取值范围为满足：
ρ≤ε
其中ε取值为0.5～0.7。
优选的，步骤b中所述的整定值设为线路额定电流的2倍。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：
本方法根据分布式电源短路电流特性以及有源配电网并网点电压偏移的限制，得出有源配电网中分布式电源提供的短路电流不会超过系统短路电流的30％。通过比较线路区段流过下游开关的故障电流与流过上游开关的故障电流的幅值之比ρ是否小于整定值，识别被监视的线路区段是否是故障区段，实现有源配电网故障区段的定位，无需提高原有过电流整定值，保证了故障检测的灵敏度，且该方案无需增加电压互感器。在满足分布式电源容量限制的情况下，该方法具有很强的实用性，可实现有源配电网内故障区段的快速判断。
附图说明
图1为有源配电网馈线示意图。
图2为有源配电网故障定位方法流程图。
其中：1、变电站 2、变电站出线开关 3、第一分段开关 4、第二分段开关 5、故障点6、第三分段开关 7、第一分布式电源 8、第二分布式电源。
具体实施方式
图1～2是本发明的最佳实施例，下面结合附图1～2对本发明做进一步说明：
在如图1所示的有源配电网中，包含有变电站1，变电站1的出线依次连接变电站出线开关2、第一分段开关3、第二分段开关4和第三分段开关6，配电网中的所有配电网开关均配有FTU，通过FTU可将流经对应的配电网开关的电流值进行上传。将变电站出线开关2与第一分段开关3之间、第一分段开关3与第二分段开关4之间、第二分段开关4与第三分段开关6之间的区域以及第三分段开关6的下游的区域依次定义为区段1～区段4，在第一分段开关3与第二分段开关4之间的区段2上并连接有第二分布式电源8，在第三分段开关6下游的区段4上并连接有第一分布式电源7。
在现在电力系统行业标准中，分布式电源接入后引起的供电线路的电压变化量不应超过供电线路的5％，即分布式电源的额定电流与并网点短路时系统短路电流之比小于5％，同时分布式电源短路电流不会大于其额定电流的6倍，因此可以得出结论：在实际有源配电网中，分布式电源提供的短路电流不会超过系统提供的短路电流的30％。
以图1所示的有源配电网为例，设流过变电站出线开关2、第一分段开关3、第二分段开关4和第三分段开关6的电流依次为同时设第二分布式电源8和第一分布式电源7提供的电流分别为和而对于上述的区段1～区段4，记流过某区段内的上游开关的电流为流过该区段内下游开关的电流为同时定义ρ为流过线路区段下游开关的电流与流过上游开关的电流幅值之比，即ρ＝Idown/Iup。
如图1所示，当配电网中发生故障，并假设故障点5位于第二分段开关4与第三分段开关6之间的区段3内。此时在变电站出线开关2与第一分段开关3之间区段1内无分布式电源，此时在区段1内流经变电站出线开关2和第一分段开关3内的短路电流相等，即ICB＝IS1，所以在该区段1内两端短路电流幅值之比ρ为：
ρ＝IS1/ICB＝1
即在非故障且无分布式电源的区段内，该区段下游开关与上游开关的短路电流幅值之比ρ＝1。
在第一分段开关3和第二分段开关4之间的区段2内，由于存在第二分布式电源8，使得流过该区段两端开关的短路电流不再相等。在区段2内，流经第二分段开关4的短路电流等于流过该区段上游开关的短路电流与第二分布式电源8提供的短路电流之和，即所以该区段的两端短路电流幅值之比ρ为
在非故障且接有分布式电源的区段内，考虑到分布式电源并网容量的限制，第二分布式电源8提供的短路电流IDER1不会超过IS1的30％，当第二分布式电源8容量达到极限值，且与同相时，IS2取得最大值为1.3IS1，此时该区段ρ取得最大值1.3。
在实际配电网中，分布式电源端口电压与系统电压相位近似相等，且其短路回路阻抗均呈感性，所以分布式电源提供短路电流与系统提供短路电流的相位差不大，不会超过90°，所以公式可得，ρ值大于1。考虑到DER并网容量的限制，IDER1不会超过IS1的30％，当DER1容量达到极限值，且与同相时，IS2取得最大值1.3IS1，此时该区段ρ取得最大值1.3。即故障点上游的非故障区段内含分布式电源时的两端短路电流幅值之比ρ取值范围为1＜ρ＜1.3。
在第二分段开关4与第三分段开关6之间的区段3内，如上所述，已确定故障点5位于该区段内。此时流经区段3下游开关即第三分段开关6的电流由第一分布式开关7提供，即根据上面的分析，第一分布式开关7提供的短路电流不会超过系统提供短路电流的30％，所以该区段两端短路电流幅值之比ρ为
ρ＝IS3/IS2≤0.3
即在故障区段且故障区段下游含有分布式电源时，两端短路电流幅值之比ρ取值范围为：ρ≤0.3。
在故障区段下游且无分布式电源的区段内，在该种区段内该区段上游开关检测到故障电流，而下游开关没有故障电流流过，所以其ρ值为0。对于位于线路末端的故障区段，由于只存在上游开关，所以定义其ρ值为0。
通过上述分析可得，当输电线路内出现故障之后，依次得到每个区段内流过其上游开关的电流和流过其下游开关的电流，并求得电流幅值之比ρ，即可确认发生故障的区段。在有源配电网馈线发生短路故障时，对于故障点上游的非故障区段，其线路区段的ρ不小于1，即ρ≥1；对于故障区段，其ρ不超过0.3，即ρ≤0.3。因此，可以通过判断ρ是否小于0.3识别该区段是否为故障区段，考虑到负荷电流及电流互感器测量误差等因素的影响，对故障定位判据通常留有一定的裕度，所以设置识别故障区段判据如下：
ρ≤ε (1)
其中ε的取值位于0.5～0.7之间。
如图2所示，有源配电网故障定位方法，包括如下步骤：
步骤a，FTU对配电网开关的电流值进行监测；
每个配电网开关配备的FTU实时监测流过相应配电网开关的电流值；
步骤b，判断电流值是否超过整定值；
FTU判断流过配电网开关的电流值是否超过整定值，如果超过整定值，执行步骤c，如果未超过整定值，返回步骤a；
配电网开关电流的整定值设为线路额定电流的2倍。
步骤c，FTU上报主站；
FTU将判断的结果上报主站，即认为线路中出现故障；
步骤d，主站逐区段判断故障点的位置；
主站自变电站出线开关开始，主站逐区段对相应区段内下游开关的下游开关的电流与流过上游开关的电流幅值之比，即ρ＝Idown/Iup进行判断；
步骤e，ρ值是否满足判定条件；
主站判断每区段内下游开关的下游开关的电流与流过上游开关的电流幅值之比ρ值进行判断，如果不满足公式(1)，返回步骤d；如果满足公式(1)执行步骤f；
步骤f，确定故障点位置；
当某区段内的ρ值满足公式(1)，则可判定故障点位于该区段，故障判定结束。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (3)

1.一种有源配电网故障定位方法，包括变电站(1)以及沿变电站(1)出线依次设置的多个配电网开关，每个配电网开关均配备有FTU，相邻的两配电网开关之间形成多个区段，在其中一个或多个区段内设置分布式电源，其特征在于：
包括如下步骤：
步骤a，FTU对配电网开关的电流值进行监测；
每个配电网开关配备的FTU实时监测流过配电网开关的电流值；
步骤b，判断电流值是否超过整定值；
FTU判断流过配电网开关的电流值是否超过整定值，如果超过整定值，执行步骤c，如果未超过整定值，返回步骤a；
步骤c，FTU上报主站；
FTU将判断的结果上报主站，即认为线路中出现故障；
步骤d，主站逐区段判断故障点的位置；
主站自变电站(1)出线开始，依次对每个区段内的电流幅值之比ρ进行计算；
步骤e，ρ值是否满足判定条件；
主站判断每区段内的电流幅值之比ρ值进行判断，如果不满足故障判定条件，返回步骤d；
如果满足故障判定条件，执行步骤f；
步骤f，确定故障点位置；
主站判断供电线路中的故障点位于满足故障判定条件的区段内，故障判定结束；
所述的每个区段内的电流幅值之比ρ为流经该区段内下游开关的电流值与流经上游开关的电流值之比，即：
<mrow> <mi>&amp;rho;</mi> <mo>=</mo> <msub> <mover> <mi>I</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mrow> <mi>d</mi> <mi>o</mi> <mi>w</mi> <mi>n</mi> </mrow> </msub> <mo>/</mo> <msub> <mover> <mi>I</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mrow> <mi>u</mi> <mi>p</mi> </mrow> </msub> </mrow>
其中，为流过该区段内的上游开关的电流值，为流过该区段内下游开关的电流；
电流幅值之比ρ的判断依据为：
在非故障且无分布式电源的区段内，电流幅值之比ρ＝1；
在非故障且接有分布式电源的区段内，流幅值之比ρ为1.3；
故障点上游含分布式电源的非故障区段内，电流幅值之比ρ取值范围为1＜ρ＜1.3；
故障区段且故障区段下游含有分布式电源时，两端短路电流幅值之比ρ取值范围为：ρ≤0.3；
故障区段下游且无分布式电源的区段内，流幅值之比ρ值为0；
线路末端的故障区段，流幅值之比ρ值为0。
2.根据权利要求1所述的有源配电网故障定位方法，其特征在于：步骤e中所述的故障判定条件为：所述的区段内的电流幅值之比ρ取值范围为满足：
ρ≤ε
其中ε取值为0.5～0.7。
3.根据权利要求1所述的有源配电网故障定位方法，其特征在于：步骤b中所述的整定值设为线路额定电流的2倍。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106646100B (zh) * 2016-09-14 2019-01-29 杭州电力设备制造有限公司 一种不完全测控配电网的故障定位方法
CN106887829B (zh) * 2017-03-28 2019-01-11 国网江西省电力公司电力科学研究院 一种单电源10千伏线路两级保护配置和定值整定方法
CN106998061B (zh) * 2017-03-28 2019-01-15 国网江西省电力公司电力科学研究院 一种单电源10千伏线路保护三级配置和定值整定方法
CN108548987A (zh) * 2017-10-31 2018-09-18 国网江苏省电力公司扬州供电公司 基于电流相位变化的有源配电网故障定位方法
CN108287306A (zh) * 2018-01-25 2018-07-17 国网江苏省电力有限公司徐州供电分公司 实时检测电压互感器二次空气开关系统及故障判别方法
DE112018006983T5 (de) 2018-01-31 2020-10-08 Siemens Aktiengesellschaft Fehlererkennungsverfahren und fehlererkennungsvorrichtung für ein stromnetz mit einer verteilten energiequelle

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62177462A (ja) * 1986-01-30 1987-08-04 Mitsubishi Electric Corp 配電線故障区間判定装置
CN102565631A (zh) * 2012-02-23 2012-07-11 广东电网公司电力科学研究院 基于分布式监测的跨区输电线路故障区间定位方法
CN103250063A (zh) * 2010-10-14 2013-08-14 Abb研究有限公司 仅使用电流的故障方向参数指示器装置和有关的方法
CN103927459A (zh) * 2014-05-04 2014-07-16 华北电力大学（保定） 一种用于含分布式电源配电网故障定位的方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6215473A (ja) * 1985-07-13 1987-01-23 Fuji Electric Co Ltd 送電線故障点の標定方法
CN101201380A (zh) * 2006-12-11 2008-06-18 淄博科汇电气有限公司 电力系统小电流接地故障分段定位方法
US9279847B2 (en) * 2013-02-21 2016-03-08 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. Method for locating faults in ungrounded power distribution systems
CN104237742A (zh) * 2014-10-10 2014-12-24 华北电力大学 利用故障电流相对误差提高配电网故障定位容错性的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62177462A (ja) * 1986-01-30 1987-08-04 Mitsubishi Electric Corp 配電線故障区間判定装置
CN103250063A (zh) * 2010-10-14 2013-08-14 Abb研究有限公司 仅使用电流的故障方向参数指示器装置和有关的方法
CN102565631A (zh) * 2012-02-23 2012-07-11 广东电网公司电力科学研究院 基于分布式监测的跨区输电线路故障区间定位方法
CN103927459A (zh) * 2014-05-04 2014-07-16 华北电力大学（保定） 一种用于含分布式电源配电网故障定位的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
含分布式电源的配电网智能电流保护策略;林霞 等;《电网技术》;20090331;第33卷(第6期);第82-89页 *
含分布式电源配电网的故障定位;刘健 等;《电力系统自动化》;20130125;第37卷(第2期);第36-42、48页 *

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