CN110535109B - 一种分布式电源不同渗透率的故障处理方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种分布式电源不同渗透率的故障处理方法及装置，通过实时采集各输电线路、分布式电源及负荷的运行信息，计算分布式电源的渗透率；判断计算得到的分布式电源的渗透率在某一渗透率范围内且配电网发生故障时，控制与该渗透率范围的故障特征组合匹配的故障处理策略对发生的故障进行处理。实现了配电网主站系统自适应分布式电源不同渗透率下的故障处理，提高了分布式电源的利用率，同时降低了分布式电源接入配电网渗透率变化时的故障分析处理的时间，提高了故障处理的效率。
Description
技术领域
本发明属于配电网技术领域，特别涉及一种分布式电源不同渗透率的故障处理方法及装置。
背景技术
随着电力电子技术和新能源利用技术的不断突破及节能减排能源战略的具体实施，可再生能源的利用越来越受到重视，可再生能源的利用能够明显的缓解能源需求增长压力，同时又可降低对环境的污染，可再生能源是改善能源结构、促进电网可持续发展的重要能源形式，随着可再生能源的发展，以风力发电、光伏发电等为代表的分布式电源在电网的规模化接入和应用成为电网未来的发展趋势。分布式电源(distributed generation，DG)，大量、分散地接入成为未来配电网的发展趋势之一。一方面，由于经济的快速发展和电力用户对电能质量严格的需求，使得配电网高可靠运行受到广泛重视，如何及时快速有效的对故障进行处理、缩短因配电网故障造成的停电时间是提高供电可靠的关键；另一方面，DG随机性、波动性和接入渗透率的日益提高，给配电网的稳定运行带来了一定的负面影响，而配电网故障频发、供电可靠性降低时又会严重影响DG的就地消纳，对其接入容量造成一定的限制。
目前，DG配置灵活与分散的特点极好地适应了分散的电力需求及资源分布的特点，延缓了输、配电网扩容改造所需的巨额投资，不同渗透率的可再生能源发展路径正逐步成为人类能源可持续发展的重要选择。但随着DG在配电网中渗透率逐年提高，其在配网故障条件下的输出特性对故障检测及处理的负面影响也逐渐凸显。如公开号为“CN107528320A”，名称为“基于连续潮流的配电网分布式电源渗透率评估方法”的中国专利，该专利对于连续变化的分布式电源出力曲线，采用分线性化的方法，对每一段线性出力段，利用连续潮流的方法追踪出力的连续变化，能够更加准确评估系统的分布式电源渗透率。由于DG接入配电网后，其不同接入渗透率将对配电网的潮流分布造成影响，在一定渗透率下可能改变配电网的潮流方向，使得配电网在不同的运行环境下呈现不同的故障特征，从而延迟配电网故障处理的时间、降低故障处理的效率。因此，在DG不同接入渗透率尤其高渗透率的情况下，如何提高配电网故障处理的效率和准确性，缩短其故障停运时间，具有十分重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种分布式电源不同渗透率的故障处理方法及装置，用于解决分布式电源不同渗透率情况下配电网故障难以快速处理的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种分布式电源不同渗透率的配电网故障处理方法，包括如下步骤：
1)实时采集各输电线路、分布式电源及负荷的运行信息，计算分布式电源的渗透率；
2)当判断计算得到的分布式电源的渗透率在某一渗透率范围内且配电网在该渗透率范围内发生故障时，控制与该渗透率范围的故障特征组合匹配的故障处理策略对发生的故障进行处理。
为了在配电网发生故障时，设置有对应的故障处理策略对故障进行处理，所述故障处理策略通过采集分布式电源各渗透率范围内的配电网故障特征组合，并为分布式电源各渗透率范围内的配电网故障特征组合配置对应的故障处理策略得到。
为了解决原有的故障处理策略不再适应配电网不断出现的新故障，分布式电源各渗透率范围内的配电网故障特征组合及对应的故障处理策略，根据配电网工程的配电网负荷实际功率需求、外部实际发电条件的变化情况进行升级。
为了解决配电网故障处理效率低的问题，每种配电网故障特征组合包括不同的故障类型，故障处理策略包括与各故障类型对应的故障处理方案，所述故障类型包括单相短路接地故障、两相相间短路故障、两相短路接地故障、三相短路故障。
进一步地，所述分布式电源的渗透率的计算过程为：采集分布式电源接入配电网的电压、电流信息，将所述电压与所述电流相乘得到分布式电源输入配电网的视在功率，将分布式电源输入配电网的视在功率除以配电网系统总视在功率得到分布式电源的渗透率。
本发明还提供了一种分布式电源不同渗透率的配电网故障处理装置，包括配电网主站系统及配电终端，所述配电网主站系统与所述配电终端通信连接，所述配电终端用于实时采集各输电线路、分布式电源及负荷的运行信息，并将实时采集的各输电线路、分布式电源及负荷的运行信息发送给所述配电网主站系统，所述配电网主站系统用于根据接收到的各输电线路、分布式电源及负荷的运行信息计算分布式电源的渗透率，当判断所述渗透率在某一渗透率范围内且配电网在该渗透率范围内发生故障时，控制与该渗透率范围的故障特征组合匹配的故障处理策略对发生的故障进行处理。
为了在配电网发生故障时，设置有对应的故障处理策略对故障进行处理，所述故障处理策略通过采集分布式电源各渗透率范围内的配电网故障特征组合，并为分布式电源各渗透率范围内的配电网故障特征组合配置对应的故障处理策略得到。
为了解决原有的故障处理策略不再适应配电网不断出现的新故障，分布式电源各渗透率范围内的配电网故障特征组合及对应的故障处理策略，可根据配电网工程实际情况进行升级。
为了解决配电网故障处理效率低的问题，每种配电网故障特征组合包括不同的故障类型，故障处理策略包括与各故障类型对应的故障处理方案。
进一步地，配电网主站系统用于根据配电终端采集的分布式电源的电压、电流信息，将所述电压与所述电流相乘得到分布式电源输入配电网的视在功率，将分布式电源输入配电网的视在功率除以配电网系统总视在功率得到分布式电源的渗透率。
本发明的有益效果是：
本发明通过实时采集各输电线路、分布式电源及负荷的运行信息，计算分布式电源的渗透率；判断计算得到的分布式电源的渗透率在某一渗透率范围内且配电网发生故障时，控制与该渗透率范围的故障特征组合匹配的故障处理策略对发生的故障进行处理。实现了配电网主站系统自适应分布式电源不同渗透率下的故障处理，提高了分布式电源的利用率，同时降低了分布式电源接入配电网渗透率变化时的故障分析处理的时间，提高了故障处理的效率。
附图说明
图1为本发明的配电网系统架构示意图；
图2为本发明的分布式电源不同渗透率范围下故障特征组合与处理策略模块的构成示意图；
图3为本发明的配电网系统通信架构示意图；
图4为本发明配电网故障处理流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：
一种配电网包括分布式电源及分布式电源不同渗透率的配电网故障处理装置，该故障处理装置包括配电网主站系统、配电终端，配电网主站系统与配电终端通信连接，配电终端用于实时采集各输电线路、分布式电源及负荷的运行信息，并将实时采集的各输电线路、分布式电源及负荷的运行信息发送给配电网主站系统，配电网主站系统用于根据接收到的各输电线路、分布式电源及负荷的运行信息计算分布式电源的渗透率，当判断渗透率在某一渗透率范围内且配电网在该渗透率范围内发生故障时，控制与该渗透率范围的故障特征组合匹配的故障处理策略对发生的故障进行处理。其中，分布式电源的渗透率的技术过程为：根据配电网的电压U、电流I等信息，通过公式SDG＝UI计算DG输入配电网的视在功率SDG，然后将DG输入配电网的视在功率SDG与配电网系统总视在功率S进行对比，进而得到分布式电源接入配电网的渗透率即SDG/S。
具体而言，如图1和图3所示，配电网主要由馈线线路、分布式电源DGi(i＝0，1，2，…，n)、负荷Li(i＝1，2，…，m)和Lj(j＝1，2，…，n)、相关配电终端和断路器等构成，配电网主站系统与各配电终端通过交换机通信连接。
当分布式电源接入配电网，分布式电源不同渗透率下的配电网故障处理方法，包括如下步骤：
1)根据配电网系统架构和分布式电源DG的渗透率预测值，配电网主站系统中预先置入分布式电源DG不同渗透率范围内的配电网故障特征组合以及该运行环境下故障处理策略模块，其中，分布式电源DG不同渗透率范围内的配电网故障特征组合可通过配电终端采集，也可以通过独立设置的采集装置采集。其中，分布式电源DG接入配电网的不同渗透率预测值，可以由配电网设计规划和实际运行状况等资料得到，配电网设计规划和实际运行状况包括配电网负荷实际功率需求、外部实际发电条件所造成的分布式电源出力的变化、配电网拓扑结构的变化等工况。
2)配电终端采集各个线路、分布式电源DG和负荷的运行信息，通过交换机网络将整个配电网的运行信息上送到配电网主站系统，并接收配电网主站系统下发的各种命令信息，如图3所示。
3)配电网主站系统实时分析分布式电源DG接入渗透率和整个系统的运行状态，若分布式电源DG接入配电网的渗透率在某一渗透率范围内且配电网发生故障时，则配电网主站系统控制与该渗透率范围内的故障特征组合对应的故障处理策略对配电网故障进行处理。如图2所示，包括i(i＝1，2，…，n)个故障处理策略，各个故障处理策略之间相互独立，能够根据工程实际情况进行升级，当需要升级时，可通过外部电脑或其他移动设备把包含新故障处理策略的处理程序输入到配网主站系统，实现故障处理策略升级更新。且在同一分布式电源DG渗透率范围内，配电网故障特征组合包含所有可能的不同故障类型，其中，不同故障类型主要分为单相短路接地故障、两相相间短路故障、两相短路接地故障、三相短路故障等，该运行环境下故障处理策略包括与各故障类型对应的故障处理方案。不同故障情况下，由于流过断路器的电压或电流矢量不同，从而使得功率方向或设定的保护动作值不同；即使出现两种或两种以上不同类型的故障，在同一时刻断路器功率方向、电压、电流只能有一种组合，根据此种组合，只能做出断路器跳闸或合闸的一种选择。本实施例中，在同一分布式电源渗透率范围内，针对不同的渗透率，发生地点和类型完全相同的故障，具有相同的故障处理策略；不同配电网故障特征组合所对应的故障处理策略可以相同，也可以不同。
4)当分布式电源DG在该渗透率范围内配电网系统整体运行信息正常时，则保持配电网稳定运行；当分布式电源DG接入配电网某一渗透率范围内发生故障时，配电网主站系统根据预先切换至的对应故障处理模块对应的故障处理策略发送到相关的配电终端，对发生的故障进行自适应处理，如图4所示。若配电网主站系统故障特征组合和故障处理策略处于热备用状态，在分布式电源DG不同渗透率运行环境下发生故障时，根据相应的故障特征，直接采用对应的故障处理策略对故障进行处理。
综上所述，本发明根据配电网系统架构和分布式电源的渗透率预测，在配电网主站系统中预先置入分布式电源不同渗透率范围下配电网故障特征组合以及该运行环境下故障处理策略模块；配电终端通过交换机构成的网络将所采集的整个配电网系统运行信息传输至配电网主站系统，并接收主站系统下发的各种命令信息；配电网主站系统计算分布式电源的渗透率和整个系统的运行状态，若分布式电源的渗透率在某一渗透率范围内，且分布式电源在该渗透率范围内发生故障时，则配电网主站系统控制与该渗透率范围内的故障特征组合对应的故障处理策略。本发明能够实现配电网主站系统自适应处理分布式电源不同渗透率下的故障，有利于降低分布式电源在某一渗透率发生故障时的故障分析处理的时间，提高配电网故障处理的效率和分布式电源的利用率。
以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于以上所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种分布式电源不同渗透率的配电网故障处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)实时采集各输电线路、分布式电源及负荷的运行信息，计算分布式电源的渗透率；
2)当判断计算得到的分布式电源的渗透率在某一渗透率范围内且配电网在该渗透率范围内发生故障时，控制与该渗透率范围的故障特征组合匹配的故障处理策略对发生的故障进行处理；分布式电源不同渗透率范围下配电网故障特征组合以及对应的故障处理策略是预先置入配电网主站系统中的；所述故障处理策略通过采集分布式电源各渗透率范围内的配电网故障特征组合，并为分布式电源各渗透率范围内的配电网故障特征组合配置对应的故障处理策略得到；在同一分布式电源渗透率范围内，配电网故障特征组合包含所有可能的不同故障类型，不同故障类型包括单相短路接地故障、两相相间短路故障、两相短路接地故障、三相短路故障，故障处理策略包括与各故障类型对应的故障处理方案。
2.根据权利要求1所述的分布式电源不同渗透率的配电网故障处理方法，其特征在于，分布式电源各渗透率范围内的配电网故障特征组合及对应的故障处理策略，根据配电网工程的配电网负荷实际功率需求、外部实际发电条件的变化情况进行升级。
3.根据权利要求2所述的分布式电源不同渗透率的配电网故障处理方法，其特征在于，所述分布式电源的渗透率的计算过程为：采集分布式电源接入配电网的电压、电流信息，将所述电压与所述电流相乘得到分布式电源输入配电网的视在功率，将分布式电源输入配电网的视在功率除以配电网系统总视在功率得到分布式电源的渗透率。
4.一种分布式电源不同渗透率的配电网故障处理装置，其特征在于，包括配电网主站系统及配电终端，所述配电网主站系统与所述配电终端通信连接，所述配电终端用于实时采集各输电线路、分布式电源及负荷的运行信息，并将实时采集的各输电线路、分布式电源及负荷的运行信息发送给所述配电网主站系统，所述配电网主站系统用于根据接收到的各输电线路、分布式电源及负荷的运行信息计算分布式电源的渗透率，当判断所述渗透率在某一渗透率范围内且配电网在该渗透率范围发生故障时，控制与该渗透率范围的故障特征组合匹配的故障处理策略对发生的故障进行处理；
分布式电源不同渗透率范围下配电网故障特征组合以及对应的故障处理策略是预先置入配电网主站系统中的；所述故障处理策略通过采集分布式电源各渗透率范围内的配电网故障特征组合，并为分布式电源各渗透率范围内的配电网故障特征组合配置对应的故障处理策略得到；在同一分布式电源渗透率范围内，配电网故障特征组合包含所有可能的不同故障类型，不同故障类型包括单相短路接地故障、两相相间短路故障、两相短路接地故障、三相短路故障，故障处理策略包括与各故障类型对应的故障处理方案。
5.根据权利要求4所述的分布式电源不同渗透率的配电网故障处理装置，其特征在于，分布式电源各渗透率范围内的配电网故障特征组合及对应的故障处理策略，根据配电网工程实际情况进行升级。
6.根据权利要求5所述的分布式电源不同渗透率的配电网故障处理装置，其特征在于，配电网主站系统用于根据配电终端采集的分布式电源的电压、电流信息，将所述电压与所述电流相乘得到分布式电源输入配电网的视在功率，将分布式电源输入配电网的视在功率除以配电网系统总视在功率得到分布式电源的渗透率。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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