[发明专利]一种基于状态估计的有源配电网故障区段在线定位方法

说明书

本发明涉及一种基于状态估计的有源配电网故障区段在线定位方法，针对配电网中微型同步相量测量单元与馈线终端单元等量测数据长期共存的局面，基于混合量测统一变换技术，建立可快速求解的有源配电网线性状态估计模型；用虚拟节点表征线路上的故障点并形成对应拓扑下的增广状态估计，提出通过评价增广状态估计结果遍历出故障点所在支路的有源配电网故障区段定位方法及其实施流程，可有效弥补当前基于故障暂态量分析的传统配电网故障诊断技术在故障定位结果易受分布式电源接入位置和容量影响、故障定位算法复杂等不足之处，进一步提升有源配电网故障定位技术的自适应性，确保配电网的安全可靠运行与优化控制。

技术领域

本发明涉及一种基于状态估计的有源配电网故障区段在线定位方法，属于有源配电网保护与自愈控制技术领域。

背景技术

积极发展光伏发电、风机发电等分布式电源(distributed generation,DG)并网技术是国内调整能源结构、应对气候变化和实现可持续发展的战略选择。与此同时，DG能够向配电网注入电流并支撑接入点处电压，由此改变配电网原有的单向潮流特性，使其逐步转变为潮流复杂多变的有源配电网(active distribution network,ADN)，一旦网络中发生故障，其故障特征与传统配电网会存在较大差异，从而造成传统故障检测与定位方法的失效。

目前含高渗透率DG接入的有源配电网故障定位技术面临的主要问题为：DG出力易受环境等因素的影响，其接入配电网的容量和位置共同影响了故障后配电网的潮流特性，DG接入容量的大小可直接影响其对故障电流的贡献能力，而DG接入位置的确定可对位于其接入点上游的故障提供反向故障电流，由此会对其接入点下游发生故障后的检测与定位造成影响。这使得现有配电网故障检测与定位方法如行波分析法、阻抗法、暂态电压/电流比对法、高频分量法以及特征匹配法等不具备良好的自适应性，主要表现在易受非故障状态扰动(DG出力的波动、DG或负载的投切等)影响，此外算法本身设计也较复杂，不易于对复杂配电网故障区段的快速、准确定位。此外，现有故障定位方法过分依赖对故障时刻的暂态特征量进行分析，而当配电网线路发生单相接地故障时，故障电流等暂态特征信号微弱且不稳定，这使得对网络中发生的单相接地故障等进行准确定位成为棘手的技术难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于状态估计的有源配电网故障区段在线定位方法，有效弥补现有故障定位技术过分依赖故障暂态量特征分析、方法自适应性差以及实施原理复杂等不足，进一步提升有源配电网故障定位技术的自适应性，确保配电网的安全可靠运行与优化控制。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种基于状态估计的有源配电网故障区段在线定位方法，其中，有源配电网中包括馈线终端单元和微型同步相量测量单元，其特征在于，所述故障区段在线定位方法包括如下步骤：

步骤A.针对有源配电网，根据有源配电网中功率量测装置前后时刻量测到的功率差值，获得故障虚拟节点的注入功率值，然后进入步骤B；

步骤B.针对有源配电网中节点注入功率伪量测数据、量测装置所上传的实时量测数据，结合故障虚拟节点的注入功率值，构建系统量测矢量z；并基于量测变换技术，针对系统量测矢量z，将其中量测装置采集的支路功率量测量和电流幅值量测量，分别转换为相应的等效支路电流实部量测和等效支路电流虚部量测，以及将节点注入功率伪量测转换为相应的节点注入电流伪量测，进而更新系统量测矢量z，然后进入步骤C；

步骤C.根据有源配电网网络拓扑和支路参数数据，构建节点导纳矩阵Y，并根据系统量测矢量z，结合量测变换过程中的权重变换模型，获得系统线性量测函数，以及系统量测权重矩阵W，然后进入步骤D；

步骤D.分别针对有源配电网中的各条支路，将支路作为待分析支路，并执行如下步骤D1-D4，获得故障虚拟节点对应于待分析支路的状态估计，及相应加权量测残差平均值R_mean，进而获得故障虚拟节点分别对应于各条支路的状态估计，及相应加权量测残差平均值，然后进入步骤E；