[发明专利]一种适用于含分布式电源树状配电网的故障测距方法

说明书

一种含分布式电源树状配电网的故障测距方法，属于配电网继电保护领域。本发明解决了含DG树状配电网中多分支性、DG潮流不确定性影响测距结果的问题。它包括以下步骤：首先获得含分布式电源树状配电网的数据；其次分析正序故障分量网络，将电压源转换为等值的电流源，以故障点注入电流替代故障电阻支路，应用星网变换法等值故障支路，将故障点注入电流移置到故障支路相邻节点；然后基于正序故障分量等值网络的节点电压方程，构建故障测距模型；最后遍历所有支路，根据方程解的特征，确定故障支路与故障距离。本发明易于实现，测距精度高，且不受分布式电源的接入容量和数量、故障点位置、故障电阻与故障类型的影响，不存在测距伪根。

技术领域

本发明涉及一种含分布式电源树状配电网的故障测距方法，适用于各电源出口、负荷节点带有同步量测单元的配电网，属于配电网继电保护领域。

背景技术

故障测距有助于指导检修人员快速到达现场，缩短故障中断时间。当接入分布式电源(DG)后，改变了配电网单电源、辐射式的拓扑结构，进一步增大了测距实现的难度。由于故障发生的随机性，如何确定故障区段且定位故障点，已成为多分支、含DG配电网亟待解决的关键问题。

行波法利用暂态行波的到达时刻与传播时间计算故障距离，不适用于结构复杂的配电网。改进的阻抗法在对DG、中间分支、负荷的大型配网进行等效的前提下，建立故障测距方程，大多存在虚拟故障点相对于同一监测点的网络阻抗相似的情况，测距结果不唯一；特征值匹配的方法，利用各量测点电压、电流的计算值与量测值构造特征值，通过故障支路与故障电流组合进行特征值匹配，判断故障发生的区段，但故障定位结果受负荷电流的影响，且无法直接得到故障距离；基于神经网络、专家系统等智能算法需要收集大量的训练样本和测试样本集，当系统拓扑发生变化时不再适用。

本专利主要解决含分布式电源树状配电网的故障测距问题，在含分布式电源、多分支的情况下实现配电网故障时的精确测距，指导检修人员迅速到达现场，有着广泛的应用价值。

发明内容

本发明的目的在于解决含分布式电源树状配电网的故障测距问题，基于对正序故障分量等值网络的分析，提出故障测距模型。该方法测距精度高，不受分布式电源的接入容量和数量、故障点位置、故障电阻与故障类型的影响。其技术解决方案是：

本发明提供的一种适用于含分布式电源树状配电网的故障测距方法，包括以下步骤：

步骤1：获得含分布式电源树状配电网的数据，包括系统拓扑、线路和负荷的电气参数，正常运行与故障时各电源出口、负荷节点的同步电压相量以及各电源出口的同步电流相量。

步骤2：建立配电网的正序故障分量等值网络，其中，主电压源、分布式电压源转换为等值的电流源，以故障点注入电流替代故障电阻支路，应用星网变换法等值故障支路，将故障点注入电流移置到故障支路的相邻节点i、j，移置电流分别为：

式中，y_f、y_jf分别为节点i、j到故障点f对应的支路导纳。

设故障距离比值系数α_i等于支路发点i到故障点f的距离与支路长度的比值，通过电流移置后，相邻节点i、j的注入电流分别为

步骤3：构建故障测距模型，包括如下步骤：

S1：建立正序故障分量等值网络的节点电压方程：

式中，Z_{I I}、Z_{I II}、Z_{II I}、Z_{II II}为节点阻抗矩阵Z的分块子矩阵；分块矩阵代表非分布式电源节点的正序故障分量电压、电流，n为节点总个数，m为分布式电源节点的个数；分块矩阵代表分布式电源节点的正序故障分量电压、电流；为故障支路ij的移置电流。