[发明专利]基于电流相位比较的有源配电网故障隔离方法

说明书

本发明涉及一种基于电流相位比较的有源配电网故障隔离方法，其利用配电线路上各配电自动化终端在故障前后电流相位相同的特点，以故障前的负荷电流相位为基准，计算故障电流分量与负荷电流分量的相位关系，通过比较相邻配电自动化终端的相位关系构成故障隔离判据，即若相邻配电自动化终端所测量到故障电流分量方向相同，则判定为区外故障，否则为区内故障。该方案对通信要求低，无需装设电压互感器。大量的仿真表明，新方案能够解决传统故障隔离方案应用于有源配电网所带来的故障隔离误判以及失效等问题，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于配电网故障隔离领域，具体涉及一种基于电流相位比较的有源配电网故障隔离方法。

背景技术

随着新能源发电技术的日渐成熟，分布式电源被更多的用户所接受，大量的分布式电源接入配电网，一定程度上改变了传统配电网辐射性的单电源网络结构，使配电网网络中的潮流流向由单向变为双向潮流。

我国配电自动化系统所采用的故障定位策略是根据短路电流上报信息进行故障定位，传统故障定位原理如下：如果一个区域的入点经历了故障电流，并且该区域的所有末点(或是末梢点)均未经历故障电流，则故障在该区域内；若至少有一个末点经历了故障电流，则故障不在该区域内。

例如对于图1所示的配电网，QF是变电站出线断路器，A、B、C、D、E是分段开关。当开关C、D、E所围的区域λ(C,D,E)内发生故障时，开关S、A和C会流过短路电流并上报短路电流信息，其余节点不流过短路电流。对于区域λ(S,A)，其端点S、A都上报了短路电流信息，因此依据传统故障定位原理，故障不在该区域中。对于区域λ(A,B,C)，其有两个端点A、C上报了短路电流信息，因此依据传统故障定位原理，故障不在该区域中。对于区域λ(C,D,E)，其端点C上报了短路电流信息，而所有其他端点均未上报短路电流信息，因此依据传统故障定位原理，故障就在该区域中。

对于接入了分布式电源的配电网，当配电网中的分布式电源渗透率较低时，通过设定合适的电流阈值，消除分布式电源提供的短路电流的影响，传统的故障隔离方案仍能可靠地隔离故障。但是，若分布式电源的渗透率较高(通常为超过30％)时，其提供短路电流的能力与主电源相差不大时，此时很难单独利用故障电流的幅值实现可靠地隔离故障。

也就是说，分布式发电接入馈线时，某个区域发生故障后，除了该区域的主电源侧端点会流过短路电流以外，该区域与分布式电源DG连接的端点也会流过由分布式电源DG提供的短路电流。若故障发生在近主网电源侧，此时主网电源所提供的短路电流与分布式电源DG提供的短路电流相差较大时，可以通过设置短路电流上报阈值，来区分主网电源与分布式电源DG所供出的短路电流，从而根据短路电流分布信息进行故障定位。当故障发生在近分布式电源DG侧，或者发生在馈线末端，此时主电网源与分布式电源DG供出的短路电流相差很小时，则难以进行区分，依靠短路电流信息的传统故障定位方法可能发生误判。

以图2为例，当发生如图所示故障，断路器QF和分段开关A感受到由主电源所供出的短路电流，上报故障信息，分段开关B、C、D和E感受到由DG供出的短路电流，也上报故障信息。若两者相差较大时，则可以通过设置短路电流上报阈值，使得只有感受到主电源故障电流的QF和A上报短路电流，此时依据短路电流信息的传统故障定位方法可以正确判断出故障发生在区域λ(A,B,C)内。若主网电源与分布式电源DG两者供出的短路电流差别较小时，则找到适当的电流上报阀值将两者进行区分，可能造成QF、A、B、C、D和E均上报短路电流信息，依靠短路电流信息的传统故障定位方法无法正确地判断出故障区域，即传统配电网利用配电自动化终端(FTU)测量电流的大小进行故障区段定位，从而进行隔离故障的方案失效。

因此，研究适用于有源配电网的故障隔离方案具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种克服以上现有技术存在的缺陷，能够针对含有分布式电源的配电网，尤其是含有高渗透率分布式电源的配电网而快速识别并隔离故障，从而增加故障隔离可靠性的基于电流相位比较的有源配电网故障隔离方法。