CN117477635A - 一种计及保护动作的分布式接入对停电影响判别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种计及保护动作的分布式接入对停电影响判别方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、判断分布式电源接入后对保护的影响分析；步骤二、对分布式电源出力能力进行预测；步骤三、模拟馈线不同故障位置下保护动作后分布式电源是否能对用户负荷供电及匹配程度；步骤四、对影响到的用户停电持续时间进行统计；本发明通过引入计及保护动作，兼顾了分布式电源对用户负荷的支撑作用，避免了单纯由于保护动作对用户造成的停电，对新型配电网有较好的适应性，是面向未来配电网运行新方法，具有可实施价值，能够对新型配电网规划起到决策性作用。

Description

一种计及保护动作的分布式接入对停电影响判别方法

技术领域

本发明涉及电网配电技术领域，尤其涉及一种计及保护动作的分布式接入对停电影响判别方法。

背景技术

随着我国社会经济发展水平的不断提高和现代科技的不断发展，工业化信息化进程的深入推进，各行各业对电力的依存程度越来越高，如果供电可靠性达不到要求，造成用户电网停电，不仅会直接影响供电公司的经济效益，还会给用户造成严重的经济损失，因此用户对配电网的供电可靠性要求越来越高。

电网公司首要的目标就是为电力用户提供连续、可靠和高质量的电能服务。停电事件严重降低用户的用电体验，并可能对社会正常的生产生活秩序造成严重影响。

近年来，人们的环境保护意识不断增强，可再生能源发电，尤其是光伏发电被视为取代传统高污染的火力发电的重要途径。随着分布式光伏渗透率的不断增加，电网与电力用户之间的关系也在发生着革命性的变化，传统单向的电力配送方式升级为电网与用户的双向能源流动。因此，在开展配电网故障停电损失评估的过程中需要充分考虑分布式光伏所带来的影响。

经过对现有技术文献的检索分析发现，现行停电损失影响判别方法主要存在以下不足：

(1)停电损失所使用的方法包括调查评估、统计法等,其通过对某个特定区域的典型客户调查所得到的数据和计算模型,不免会有一些局限性,一般仅可用于对该区域的停电损失研究提供参考其次,实现电力客户调查必须有一定的人力、物力支持和时间；

(2)大部分判别方法考虑的影响因素较单一，结果精确性较低，仅适用于配电网规划估算决策；

随着分布式光伏渗透率的逐步提高，配网的负荷特性发生了重大改变，传统的配网故障停电损失评估方法不再适用。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种计及保护动作的分布式接入对停电影响判别方法，通过引入计及保护动作，对新型配电网有较好的适应性，能够解决现行停电损失影响判别方法存在的精确度底及仅适用于配电网规划估算决策的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种计及保护动作的分布式接入对停电影响判别方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、判断分布式电源接入后对保护的影响分析；

步骤二、对分布式电源出力能力进行预测；

步骤三、模拟馈线不同故障位置下保护动作后分布式电源是否能对用户负荷供电及匹配程度；

步骤四、对影响到的用户停电持续时间进行统计。

进一步的，所述步骤一中，判断分布式电源接入后保护类型，分布式电源接入后其临近开关保护动作行为，是否影响上级断路器保护动作，影响则进一步判断上级断路器保护开关动作位置及整条馈线保护动作联动情况。

进一步的，所述判断分布式电源接入后保护类型的方式为：按照双侧电源电网的要求设置线路保护，宜配置过流保护，考虑到分布式电源的容量较小，提供的短路电流远小于系统提供短路电流，方向元件通常可不投入；对于短线路或因接入配电网的分布式电源容量较大导致继电保护不满足“四性”要求时，增配纵联差动电流保护。

进一步的，所述判断分布式电源接入后其临近开关保护动作行为的方式为：当分布式电源接入配电网时，如果继电保护配置和整定运行得当，能实现故障的有选择性切除。在有分布式电源接入后，如果在馈线出线断路器的系统侧或开关站的其他线路上发生故障，在该断路器上会流过由分布式电源提供的短路电流，对于不经过方向元件闭锁的过流保护此时会有误动作的可能。

进一步的，所述步骤二中，依据分布式电源历史统计的出力概率分布，预测置信区间95％场景下分布式电源24小时出力时间曲线。

进一步的，所述出力概率分布计算公式如下：

P＝n/N (1)

X表示分布式电源出力水平的历史统计样本，记为X1，X2，X3，…，Xi；P表示分布式电源出力水平在对应区间的发生概率，n表示区间[a，b)有n个X；N表示分布式电源出力水平总样本数；以X为横坐标、P为纵坐标描绘出分布式电源出力水平—概率的分布曲线。

进一步的，所述步骤三中，针对馈线元件进行停电影响模拟，依次模拟馈线元件不同故障位置发生时，上游保护开关、临近设备，及下游隔离开关，对保护动作行为进行开断模拟，对故障段进行隔离模拟，对可转供的非故障段进行转供模拟，对不可转供进行停电修复及上游恢复模拟，在模拟过程中针对故障段与非故障失电段的分布式电源是否切除的保护动作行为进行模拟。

进一步的，所述步骤四中，判断非故障且不可转供的区段是否有分布式电源，按出力能力及区段内的负荷进行匹配，如果没有切除分布式电源且供电能力完全满足要求则区段内不停电，否则按故障位置判断，如果出线开关中断，则需全切除分布式电源，对模拟过程中影响到的负荷进行停电影响持续时间统计。

进一步的，如果没有切除分布式电源且供电能力完全满足要求则区段内不停电，否则按故障位置判断的过程为：

当分布式电源超过负荷容量时，分布式电源都应具有降低有功功率输出的能力，使功率趋于平衡；当分布式电源小于负荷容量时，频率和电压下降，频率小于48Hz,电压小于50％的额定电压时，通过低频减载或需求响应无法达成功率平衡，切除分布式电源，对非故障段进行转供。

进一步的，所述通过下式对影响到的负荷进行停电影响持续时间采用下式进行统计：

U＝∑h_li×λ_li×r_li+∑λ_b×r_b+∑λ_d×r_d (4)

式中，U为用户停电时间，h_li为线路长度，λ_li为线路故障率，r_li为线路修复时间，λ_b为母线故障率，r_b为母线修复时间，λ_d为断路器故障率，r_d为断路器修复时间。

本发明的有益效果是：

本发明通过引入计及保护动作，兼顾了分布式电源对用户负荷的支撑作用，避免了单纯由于保护动作对用户造成的停电，对新型配电网有较好的适应性，是面向未来配电网运行新方法，具有可实施价值，能够对新型配电网规划起到决策性作用。

为了让本申请的上述和其他目的、特征和优点更能明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图示，做详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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申请的其中两幅，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是本申请方法的流程框图；

图2是分布式电源接入配电网及故障发生示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，图1显示了本发明提供的一种计及保护动作的分布式接入对停电影响判别方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1、判断分布式电源接入后对保护的影响分析；

步骤S2、对分布式电源出力能力进行预测；

步骤S3、模拟馈线不同故障位置下保护动作后分布式电源是否能对用户负荷供电及匹配程度；

步骤四、对影响到的用户停电持续时间进行统计。

在上述步骤S1中，判断分布式电源接入后保护类型，分布式电源接入后其临近开关保护动作行为，是否影响上级断路器保护动作，影响则进一步判断上级断路器保护开关动作位置及整条馈线保护动作联动情况。

其中，所述的判断分布式电源接入后保护类型，包括通常应按照双侧电源电网的要求设置线路保护，宜配置(方向)过流保护，考虑到分布式电源的容量较小，提供的短路电流远小于系统提供短路电流，方向元件通常可以不投入；对于短线路或因接入配电网的分布式电源容量较大导致继电保护不满足“四性”要求时，可增配纵联差动电流保护。

其中，所述的分布式电源接入后其临近开关保护动作行为，是否影响上级断路器保护动作，影响则进一步判断上级断路器保护开关动作位置及整条馈线保护动作联动情况，包括当分布式电源接入配电网时，如果继电保护配置和整定运行得当，能实现故障的有选择性切除。在有分布式电源接入后，如果在馈线出线断路器的系统侧或开关站的其他线路上发生故障，在该断路器上会流过由分布式电源提供的短路电流。对于不经过方向元件闭锁的过流保护此时会有误动作的可能。在以负荷开关作为操作和保护电器的双环网中，在该网络中任意一点故障，分布式电源联络线以外的负荷线路，因负荷开关不具有切断故障电流的能力，都无法有选择性的切除故障。故障切除只有通过上级变电站出线断路器或分布式电源出口处的断路器完成。

在上述步骤S2中，依据分布式电源历史统计的出力概率分布，预测置信区间95％场景下分布式电源24小时出力时间曲线。

其中，所述出力概率分布计算公式如下：

P＝n/N (1)

X表示分布式电源出力水平的历史统计样本，记为X1，X2，X3，…，Xi；P表示分布式电源出力水平在对应区间的发生概率，n表示区间[a，b)有n个X；N表示分布式电源出力水平总样本数；以X为横坐标、P为纵坐标描绘出分布式电源出力水平—概率的分布曲线。

所述的预测置信区间95％场景下分布式电源24小时出力时间曲线，包括计算样本均值，以样本均值为中点向两侧取积分至95％为止，求出区域作为95％精度的置信区间，以出力水平置信区间/>与分布式电源装机容量的乘积，计算出相应的分布式电源24小时出力时间曲线。

在上述步骤S3中，针对馈线元件进行停电影响模拟，依次模拟馈线元件不同故障位置发生时，上游保护开关、临近设备，及下游隔离开关，对保护动作行为进行开断模拟，对故障段进行隔离模拟，对可转供的非故障段进行转供模拟，对不可转供进行停电修复及上游恢复模拟，在模拟过程中针对故障段与非故障失电段的分布式电源是否切除的保护动作行为进行模拟。

其中，所述的不同故障位置包括图2中的S1到S5，当发生故障S1，变电站内保护动作跳开关A1和A2，接入的分布式电源向非故障段供电，当系统失稳时，切除分布式电源，对非故障段进行转供；当发生故障S2，线路纵差保护动作跳开关A2、E1，对故障段进行隔离，当系统失稳时，切除分布式电源，对非故障段进行转供；当发生故障S3，切除故障段所有开关和分布式电源，对非故障段进行转供；当发生故障S4，线路纵差保护动作跳开E2、F1，对故障段进行隔离，当系统失稳时，切除分布式电源，对非故障段进行转供；当发生故障S5，切除故障段所有开关和分布式电源，非故障段正常供电。

在上述步骤S4中，判断非故障且不可转供的区段是否有分布式电源，按出力能力及区段内的负荷进行匹配，如果没有切除分布式电源且供电能力完全满足要求则区段内不停电，否则按故障位置判断，如果出线开关中断，则需全切除分布式电源，对模拟过程中影响到的负荷进行停电影响持续时间统计。

其中，所述的发生故障时，首先判断非故障段内是否有分布式电源。然后对非故障段内的分布式电源出力能力与负荷进行匹配，包括当分布式电源超过负荷容量时，分布式电源都应具有降低有功功率输出的能力，使功率趋于平衡；当分布式电源小于负荷容量时，频率和电压下降，频率小于48Hz,电压小于50％的额定电压时，通过低频减载或需求响应无法达成功率平衡，切除分布式电源，对非故障段进行转供。切除分布式电源，会造成电力用户的停电时间发生变化。

并所述通过下式对影响到的负荷进行停电影响持续时间采用下式进行统计：

U＝∑h_li×λ_li×r_li+∑λ_b×r_b+∑λ_d×r_d (4)

式中，U为用户停电时间，h_li为线路长度，λ_li为线路故障率，r_li为线路修复时间，λ_b为母线故障率，r_b为母线修复时间，λ_d为断路器故障率，r_d为断路器修复时间。

以上仅为本发明的实施例，并非因此限值本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

以上仅为本发明的实施例，并非因此限值本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种计及保护动作的分布式接入对停电影响判别方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、判断分布式电源接入后对保护的影响分析；

步骤二、对分布式电源出力能力进行预测；

步骤三、模拟馈线不同故障位置下保护动作后分布式电源是否能对用户负荷供电及匹配程度；

步骤四、对影响到的用户停电持续时间进行统计。

2.根据权利要求1所述的一种计及保护动作的分布式接入对停电影响判别方法，其特征在于：所述步骤一中，判断分布式电源接入后保护类型，分布式电源接入后其临近开关保护动作行为，是否影响上级断路器保护动作，影响则进一步判断上级断路器保护开关动作位置及整条馈线保护动作联动情况。

3.根据权利要求1所述的一种计及保护动作的分布式接入对停电影响判别方法，其特征在于：所述判断分布式电源接入后保护类型的方式为：按照双侧电源电网的要求设置线路保护，宜配置过流保护，考虑到分布式电源的容量较小，提供的短路电流远小于系统提供短路电流，方向元件通常可不投入；对于短线路或因接入配电网的分布式电源容量较大导致继电保护不满足“四性”要求时，增配纵联差动电流保护。

4.根据权利要求1所述的一种计及保护动作的分布式接入对停电影响判别方法，其特征在于：所述判断分布式电源接入后其临近开关保护动作行为的方式为：当分布式电源接入配电网时，如果继电保护配置和整定运行得当，能实现故障的有选择性切除。在有分布式电源接入后，如果在馈线出线断路器的系统侧或开关站的其他线路上发生故障，在该断路器上会流过由分布式电源提供的短路电流，对于不经过方向元件闭锁的过流保护此时会有误动作的可能。

5.根据权利要求1所述的一种计及保护动作的分布式接入对停电影响判别方法，其特征在于：所述步骤二中，依据分布式电源历史统计的出力概率分布，预测置信区间95％场景下分布式电源24小时出力时间曲线。

6.根据权利要求5所述的一种计及保护动作的分布式接入对停电影响判别方法，其特征在于：所述出力概率分布计算公式如下：

P＝n/N(1)

X表示分布式电源出力水平的历史统计样本，记为X1，X2，X3，…，Xi；P表示分布式电源出力水平在对应区间的发生概率，n表示区间[a，b)有n个X；N表示分布式电源出力水平总样本数；以X为横坐标、P为纵坐标描绘出分布式电源出力水平—概率的分布曲线。

7.根据权利要求1所述的一种计及保护动作的分布式接入对停电影响判别方法，其特征在于：所述步骤三中，针对馈线元件进行停电影响模拟，依次模拟馈线元件不同故障位置发生时，上游保护开关、临近设备，及下游隔离开关，对保护动作行为进行开断模拟，对故障段进行隔离模拟，对可转供的非故障段进行转供模拟，对不可转供进行停电修复及上游恢复模拟，在模拟过程中针对故障段与非故障失电段的分布式电源是否切除的保护动作行为进行模拟。

8.根据权利要求1所述的一种计及保护动作的分布式接入对停电影响判别方法，其特征在于：所述步骤四中，判断非故障且不可转供的区段是否有分布式电源，按出力能力及区段内的负荷进行匹配，如果没有切除分布式电源且供电能力完全满足要求则区段内不停电，否则按故障位置判断，如果出线开关中断，则需全切除分布式电源，对模拟过程中影响到的负荷进行停电影响持续时间统计。

9.根据权利要求7所述的一种计及保护动作的分布式接入对停电影响判别方法，其特征在于：如果没有切除分布式电源且供电能力完全满足要求则区段内不停电，否则按故障位置判断的过程为：

当分布式电源超过负荷容量时，分布式电源都应具有降低有功功率输出的能力，使功率趋于平衡；当分布式电源小于负荷容量时，频率和电压下降，频率小于48Hz,电压小于50％的额定电压时，通过低频减载或需求响应无法达成功率平衡，切除分布式电源，对非故障段进行转供。

10.根据权利要求7所述的一种计及保护动作的分布式接入对停电影响判别方法，其特征在于：所述通过下式对影响到的负荷进行停电影响持续时间采用下式进行统计：

U＝∑h_li×λ_li×r_li+∑λ_b×r_b+∑λ_d×r_d (4)

式中，U为用户停电时间，h_li为线路长度，λ_li为线路故障率，r_li为线路修复时间，λ_b为母线故障率，r_b为母线修复时间，λ_d为断路器故障率，r_d为断路器修复时间。