有源配电网分布式馈线自动化故障定位方法技术

本发明专利技术提供一种有源配电网分布式馈线自动化故障定位方法，其为一种基于故障电流过流状态信息与故障电流相位差信息、利用配电线路上开关配设的智能分布式FA终端实施的新型有源配电网分布式FA故障定位方法；现场实施时，分布式电源接入配电网时均通过断路器接入，且在各分布式电源侧断路器、变电站出口断路器和线路各负荷开关上均配设智能分布式FA终端；智能分布式FA终端通过故障电流过流状态与故障电流相位的统计与分析，分别确定故障区段；故障定位准确，且能有效解决分布式电源的高渗透率接入以及多分支线路配电网络的故障定位难题，可靠性高，工程实施性强且能有铲减小对通信网络的依赖。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及有源配电网馈线自动化
，具体涉及一种有源配电网分布式馈线自动化故障定位方法。
技术介绍
分布式电源(Distributed Generator, DG)作为一种崭新的能源形式在世界范围内得到了广泛应用。但随着分布式电源的高渗透率接入，配电网变成了一个多端电源结构，其潮流与短路电流均可能双向流动，从而给配电网的继电保护和馈线自动化带来新的问题。受分布式电源注入短路电流的影响，传统的基于过流保护的故障定位方法可能失效。目前，针对有源配电网的故障定位，部分论文提及采用矩阵法、分布式电源脱网与重合闸的配合法、电流突变量方向法等解决方案，但此类方案在算法计算量、二次重合闸与可靠性等方面分别存在一些弊端，或只能适用于拓扑结构比较简单的线路。此外，申请号为201510103760.X的中国专利技术专利申请文献公开了一种有源配电网故障定位方法，其主要是针对集中式馈线自动化。随着分布式电源的高渗透率接入、配电网的网架结构日趋复杂以及智能分布式馈线自动化（FA）的不断发展，研究更为有效适用的智能分布式FA故障定位方法，对有源配电网的馈线自动化建设具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是：提供一种基于故障电流过流状态信息与故障电流相位差的有源配电网分布式馈线自动化故障定位方法，该方法能对有源配电网的线路故障进行准确定位。本专利技术的技术方案是：本专利技术的有源配电网分布式馈线自动化故障定位方法，其利用配电线路上开关配设的智能分布式FA终端基于故障电流过流状态信息与故障电流相位差信息实施；采用如下定义：定义一：开关：包括变电站出口断路器、分布式电源侧断路器和线路负荷开关；开关用S W 表示；本地FA终端：是指进行故障定位的智能分布式FA终端，其所配属的开关为本地开关；定义二：区段S ：表示配电线路某一区段内所有开关的集合；一个开关S W 的左端区段定义为S l ，右端区段定义为S r ；定义三：fco：表示智能分布式FA终端检测的其所配属开关的故障电流状态，fco =1，表示监测到故障电流；fco=0，表示没有监测到故障电流；定义四：表示开关S W 的左端区段S l 内不包括本地开关S W j的所有其他开关对应的故障电流状态总和； 表示开关S W 的右端区段S r 内不包括本地开关SWj的所有其他开关对应的故障电流状态总和；且将记作fcsum ；定义五：f ：表示本地FA终端故障定位的结果，即故障标志；f =1表示本地FA终端定位到故障发生在本地开关的左端区段S l 或者右端区段S r ；f =0表示左端区段S l 或者右端区段S r 未发生故障；定义六：Δθ ：表示电流相位差；δ ：表示计算电流相位差时考虑线路阻抗及故障电阻影响而预设的误差角；方法包括以下步骤：①本地FA终端判断其所属的本地开关是否为变电站出口断路器，若为变电站出口断路器，执行步骤②；若本地开关为负荷开关或分布式电源侧断路器，执行步骤⑤；②变电站出口断路器的右端区段S r 配设的智能分布式FA终端与本地FA终端通信且传递过流状态信息；本地FA终端统计fcsum 的值，并根据fcsum 的值相应执行步骤③或步骤④；③若fcsum =0，本地FA终端判定故障发生在S r 区段，赋值故障标志f =1，并执行步骤⑧；④若fcsum =1，本地FA终端判定S r 区段不带分支线，本地FA终端接收S r 区段内另一开关配设的智能分布式FA终端发送的电流波形信息并计算变电站出口断路器与S r 区段内另一开关的电流相位差，若相位差满足Δθ ∈[180°-δ ，180°+δ ]，则判定故障发生在S r 区段，赋值故障标志f =1；否则判定无故障发生，赋值故障标志f =0，并执行步骤⑧；若fcsum >1，本地FA终端判定S r 区段带分支线，S r 区段内不包括本地开关的所有开关配设的智能分布式FA终端将电流波形信息传递给本地FA终端，本地FA终端分别计算S r 区段内所有过流开关的电流相位差，若有任意一组电流相位差满足Δθ ∈[180°-δ ，180°+δ ]，则判定故障发生在S r 区段，赋值故障标志f =1；否则判定无故障发生，赋值故障标志f =0，并执行步骤⑧；⑤本地开关为负荷开关或者DG侧断路器，其左端区段S l 或者右端区段S r 配设的智能分布式FA终端分别与本地FA终端通信且传递过流状态信息，本地FA终端统计fcsum 的值，并根据fcsum 的值相应执行步骤⑥或步骤⑦；⑥若fcsum =0，则判定无故障发生，赋值故障标志f =0，并执行步骤⑧；若fcsum =1，则判定故障发生在S r或者S l 区段，赋值故障标志f =1，并执行步骤⑧；⑦若fcsum ≥2，本地FA终端接收Sr 区段内不包括本地开关的所有开关配设的智能分布式FA终端发送的电流波形信息并分别计算S r 区段内所有过流开关的电流相位差，若有任意一组电流相位差满足Δθ ∈[180°-δ ，180°+δ ] ，则判定故障发生在S r 区段，赋值故障标志f =1，并执行步骤⑧；若S r 区段内所有过流开关的电流相位差均不满足Δθ ∈[180°-δ ，180°+δ ]，本地FA终端接收S l 区段内不包括本地开关的所有开关配设的智能分布式FA终端发送的电流波形信息并分别计算S l 区段内所有过流开关的电流相位差，若有任意一组电流相位差满足Δθ ∈[180°-δ，180°+δ ] ，则判定故障发生在S l 区段，赋值故障标志f =1，并执行步骤⑧；若S l 区段内所有过流开关的电流相位差也均不满足Δθ ∈[180°-δ ，180°+δ ]，则判定S l 区段和S r 区段均无故障发生，赋值故障标志f =0，并执行步骤⑧；⑧完成故障定位，执行步骤⑨；⑨若故障标志f =1，则进行故障隔离；若故障标志f =0，则无需进行故障隔离。本专利技术具有积极的效果：（1）本专利技术的有源配电网分布式馈线自动化故障定位方法，其采用分布式决策方式，无需主站、子站的配合，通过分布式拓扑计算规定了各个智能分布式FA终端的通信范围，减小了对通信网络的依赖。（2）本专利技术的有源配电网分布式馈线自动化故障定位方法，其由配电线路上的智能分布式FA终端通过故障电流过流状态与故障电流相位的统计与分析，分别确定故障区段，故障定位准确，且能有效解决分布式电源的高渗透率接入以及多分支线路配电网络的故障定位难题，可靠性高，工程实施性强。（3）本专利技术的有源配电网分布式馈线自动化故障定位方法，其完全适用于不带分布式电源的传统配电网，兼容性高。附图说明图1为本专利技术优选的一条简单的双端电源网络，用以说明故障电流的相位差特性；图2为本专利技术的流程图；图3为本专利技术应用例的一种有源配电网网络结构图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。（实施例1）本实施例的有源配电网分布式馈线自动化故障定位方法，其为一种基于故障电流过流状态信息与故障电流相位差信息、利用配电线路上开关配设的智能分布式FA终端实施的新型有源配电网分布式FA故障定位方法。现场实施时，分布式电源接入配电网时均通过断路器接入，且在各分布式电源侧断路器、变电站出口断路器和线路各负荷开关上均配设智能分布式FA终端，为了便于方法的描述，作如下定义：定义一：开关：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有源配电网分布式馈线自动化故障定位方法，其特征在于：其利用配电线路上开关配设的智能分布式FA终端基于故障电流过流状态信息与故障电流相位差信息实施；采用如下定义：定义一：开关：包括变电站出口断路器、分布式电源侧断路器和线路负荷开关；开关用S W 表示；本地FA终端：是指进行故障定位的智能分布式FA终端，其所配属的开关为本地开关；定义二：区段S ：表示配电线路某一区段内所有开关的集合；一个开关S W 的左端区段定义为S l ，右端区段定义为S r ；定义三：f c o：表示智能分布式FA终端检测的其所配属开关的故障电流状态， fco=1，表示监测到故障电流；f c o=0，表示没有监测到故障电流；定义四：表示开关S W 的左端区段S l 内不包括本地开关S W j 的所有其他开关对应的故障电流状态总和；表示开关SW的右端区段Sr内不包括本地开关SWj的所有其他开关对应的故障电流状态总和；且将记作fcsum ；定义五：f ：表示本地FA终端故障定位的结果，即故障标志；f =1表示本地FA终端定位到故障发生在本地开关的左端区段S l 或者右端区段S r ；f =0表示左端区段S l 或者右端区段S r 未发生故障；定义六：Δθ ：表示电流相位差；δ ：表示计算电流相位差时，考虑线路阻抗及故障电阻影响而预设的误差角；方法包括以下步骤：①本地FA终端判断其所属的本地开关是否为变电站出口断路器，若为变电站出口断路器，执行步骤②；若本地开关为负荷开关或分布式电源侧断路器，执行步骤⑤；②变电站出口断路器的右端区段S r 配设的智能分布式FA终端与本地FA终端通信且传递过流状态信息；本地FA终端统计fcsum 的值，并根据fcsum 的值相应执行步骤③或步骤④；③若fcsum =0，本地FA终端判定故障发生在S r 区段，赋值故障标志f =1，并执行步骤⑧；④若fcsum =1，本地FA终端判定S r 区段不带分支线，本地FA终端接收S r 区段内另一开关配设的智能分布式FA终端发送的电流波形信息并计算变电站出口断路器与S r 区段内另一开关的电流相位差，若相位差满足Δθ ∈[180°‑δ ，180°+δ ]，则判定故障发生在S r 区段，赋值故障标志f =1；否则判定无故障发生，赋值故障标志f =0，并执行步骤⑧；若fcsum >1，本地FA终端判定S r 区段带分支线，Sr 区段内不包括本地开关的所有开关配设的智能分布式FA终端将电流波形信息传递给本地FA终端，本地FA终端分别计算S r区段内所有过流开关的电流相位差，若有任意一组电流相位差满足Δθ ∈[180°‑δ ，180°+δ]，则判定故障发生在S r 区段，赋值故障标志f =1；否则判定无故障发生，赋值故障标志f =0，并执行步骤⑧；⑤本地开关为负荷开关或者DG侧断路器，其左端区段S l 或者右端区段S r 配设的智能分布式FA终端分别与本地FA终端通信且传递过流状态信息，本地FA终端统计fcsum 的值，并根据fcsum 的值相应执行步骤⑥或步骤⑦；⑥若fcsum =0，则判定无故障发生，赋值故障标志f =0，并执行步骤⑧；若fcsum =1，则判定故障发生在S r 或者S l 区段，赋值故障标志f =1，并执行步骤⑧；⑦若fcsum ≥2，本地FA终端接收S r 区段内不包括本地开关的所有开关配设的智能分布式FA终端发送的电流波形信息并分别计算S r 区段内所有过流开关的电流相位差，若有任意一组电流相位差满足Δθ ∈[180°‑δ ，180°+δ ] ，则判定故障发生在S r 区段，赋值故障标志f =1，并执行步骤⑧；若S r 区段内所有过流开关的电流相位差均不满足Δθ ∈[180°‑δ ，180°+δ ]，本地FA终端接收S l 区段内不包括本地开关的所有开关配设的智能分布式FA终端发送的电流波形信息并分别计算S l 区段内所有过流开关的电流相位差，若有任意一组电流相位差满足Δθ ∈[180°‑δ ，180°+δ ] ，则判定故障发生在S l 区段，赋值故障标志f =1，并执行步骤⑧；若S l 区段内所有过流开关的电流相位差也均不满足Δθ ∈[180°‑δ ，180°+δ ]，则判定S l 区段和S r 区段均无故障发生，赋值故障标志f =0，并执行步骤⑧；⑧完成故障定位，执行步骤⑨；⑨若故障标志f =1，则进行故障隔离；若故障标志f =0，则无需进行故障隔离。...

【技术特征摘要】
1.一种有源配电网分布式馈线自动化故障定位方法，其特征在于：其利用配电线路上开关配设的智能分布式FA终端基于故障电流过流状态信息与故障电流相位差信息实施；采用如下定义：定义一：开关：包括变电站出口断路器、分布式电源侧断路器和线路负荷开关；开关用S W 表示；本地FA终端：是指进行故障定位的智能分布式FA终端，其所配属的开关为本地开关；定义二：区段S ：表示配电线路某一区段内所有开关的集合；一个开关S W 的左端区段定义为S l ，右端区段定义为S r ；定义三：f c o：表示智能分布式FA终端检测的其所配属开关的故障电流状态， fco=1，表示监测到故障电流；f c o=0，表示没有监测到故障电流；定义四：表示开关S W 的左端区段S l 内不包括本地开关S W j的所有其他开关对应的故障电流状态总和； 表示开关SW的右端区段Sr内不包括本地开关SWj的所有其他开关对应的故障电流状态总和；且将记作fcsum ；定义五：f ：表示本地FA终端故障定位的结果，即故障标志；f =1表示本地FA终端定位到故障发生在本地开关的左端区段S l 或者右端区段S r ；f =0表示左端区段S l 或者右端区段S r 未发生故障；定义六：Δθ ：表示电流相位差；δ ：表示计算电流相位差时，考虑线路阻抗及故障电阻影响而预设的误差角；方法包括以下步骤：①本地FA终端判断其所属的本地开关是否为变电站出口断路器，若为变电站出口断路器，执行步骤②；若本地开关为负荷开关或分布式电源侧断路器，执行步骤⑤；②变电站出口断路器的右端区段S r 配设的智能分布式FA终端与本地FA终端通信且传递过流状态信息；本地FA终端统计fcsum 的值，并根据fcsum 的值相应执行步骤③或步骤④；③若fcsum =0，本地FA终端判定故障发生在S r 区段，赋值故障标志f =1，并执行步骤⑧；④若fcsum =1，本地FA终端判定S r 区段不带分支线，本地FA终端接收S r 区段内另一开关配设的智能分布式FA终端发送的电流波形信息并计算变电站出口断路器与S r 区段内另一开关的电流相位差，若相位差满足Δθ ∈[180°-δ ，180°+δ ]，则判定故障发生...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦勇明，虞坚阳，王曙宁，王科龙，黄艳飞，凌万水，
申请(专利权)人：国网江苏省电力公司常州供电公司，国网江苏省电力公司，国家电网公司，上海金智晟东电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32