基于分层分区的有源配电网分布式故障自愈方法及系统技术方案

本发明专利技术属于电力系统有源配电网故障自愈技术领域，提供一种基于分层分区的有源配电网分布式故障自愈方法及系统。其中，该方法包括在有源配电网系统正常运行时，由智能终端装置利用自身配置的局部拓扑信息对所述有源配电网系统进行层次区域划分，并分布式存储层次区域信息；当有源配电网系统运行状态发生变化时，智能终端装置自适应地更新存储层次区域信息；当有源配电网系统中某段馈线发生故障时，基于自适应层次区域信息及差动保护原理进行故障区段的定位与隔离；故障区段隔离后，各相关智能终端装置利用其存储的网络层次区域信息进行分布式供电恢复。息进行分布式供电恢复。息进行分布式供电恢复。

【技术实现步骤摘要】
基于分层分区的有源配电网分布式故障自愈方法及系统


[0001]本专利技术属于电力系统有源配电网故障自愈
，尤其涉及一种基于分层分区的有源配电网分布式故障自愈方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]随着分布式电源(Distributed Generator，DG)的接入，实现故障准确定位、快速隔离与自主恢复的故障自愈技术在提升配电网整体性能中占据着非常重要的地位。而依靠终端之间对等通信的分布式控制，相较于集中式控制降低了单一依赖的风险，极大地减轻了计算和通信负担，运行方式灵活，响应更加快速。
[0004]在有源配电网的分布式馈线故障定位与隔离中，差动保护原理对双端电源网络具有很强的适应性，但受控制环节影响，逆变类DG的故障特性主要表现在故障电流的幅值限制和相角突变，使传统比率制动特性的差动保护灵敏度会受负荷电流以及分布式电源故障特性的影响。因此，有必要针对大量逆变类DG接入的有源配电网进行差动保护判据的改进，以提高保护的灵敏度。
[0005]现有完全分布式的故障恢复方法主要通过地位完全平等的终端之间的信息交互实现恢复过程，简单灵活、通信压力小。但专利技术人发现，现有恢复方法多基于预先固定的拓扑结构，未考虑运行方式变化时方法的自适应问题，而且恢复查询过程需要终端之间的接力逐级通信，在线路节点较多，或采用延时较大的分布式控制通信方式，如5G时会造成恢复时间的增加。

技术实现思路

[0006]为了解决上述
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提供一种基于分层分区的有源配电网分布式故障自愈方法及系统，其在充分发挥分布式控制灵活性的基础上对配网拓扑进行层次区域划分，使恢复过程中信息交互的层级尽可能地少，从而缩短恢复时间。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]本专利技术的第一个方面提供一种基于分层分区的有源配电网分布式故障自愈方法，其包括：
[0009]在有源配电网系统正常运行时，由智能终端装置利用自身配置的局部拓扑信息对所述有源配电网系统进行层次区域划分，并分布式存储层次区域信息；
[0010]当有源配电网系统运行状态发生变化时，智能终端装置自适应地更新存储层次区域信息；
[0011]当有源配电网系统中某段馈线发生故障时，基于自适应层次区域信息及差动保护原理进行故障区段的定位与隔离；
[0012]故障区段隔离后，各相关智能终端装置利用其存储的网络层次区域信息进行分布
式供电恢复。
[0013]作为一种实施方式，所述智能终端装置安装在所述有源配电网系统中各母线节点处。
[0014]作为一种实施方式，所述差动保护原理的判据为：动作电流大于制动系数与制动电流的乘积，动作电流大于正常情况下不发生误动的门槛值。
[0015]作为一种实施方式，所述制动电流为线路两侧的电流幅值两者中的最小值与补偿系数和比例系数之积。
[0016]作为一种实施方式，所述动作电流为线路两侧的电流相量之和的幅值大小。
[0017]作为一种实施方式，故障定位与隔离策略为：
[0018]智能终端装置检测到扰动后，计算流经各开关的电流相量，然后向闭合开关对应的相邻智能终端装置发送；
[0019]接收方智能终端装置收到电流数据后根据发送方智能终端装置编号确定对应的自身开关，然后进行区段内、外故障的判断，以及判断区内故障的区段断开相应的开关。
[0020]作为一种实施方式，在联络节点智能终端装置不启动的情况下，其收到相邻电流数据后进行故障判断并返回全0数据。
[0021]作为一种实施方式，各相关智能终端装置采用正向故障信息传递与逆向恢复查询相结合的方式进行完全分布式的故障恢复。
[0022]作为一种实施方式，故障区段隔离后恢复过程开始，包括确定故障区域末端节点，末端节点向下游转发故障信息，联络节点接收到故障信息后开始恢复查询，恢复查询结束后闭合联络开关恢复失电区域的供电。
[0023]本专利技术的第二个方面提供一种基于分层分区的有源配电网分布式故障自愈系统，其包括安装在所述有源配电网系统中各母线节点处的智能终端装置；
[0024]所述智能终端装置被配置为：
[0025]在有源配电网系统正常运行时，利用其自身配置的局部拓扑信息对所述有源配电网系统进行层次区域划分，并分布式存储层次区域信息；
[0026]当有源配电网系统运行状态发生变化时，自适应地更新存储层次区域信息；
[0027]当有源配电网系统中某段馈线发生故障时，基于自适应层次区域信息及差动保护原理进行故障区段的定位与隔离；
[0028]故障区段隔离后，利用存储的网络层次区域信息进行分布式供电恢复。
[0029]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0030](1)本专利技术的基于分层分区的有源配电网分布式故障自愈方法，对网络进行分层分区，使得自愈时间不会随网络规模的增大而线性增加，利用改进电流差动保护判据，具有绝对的选择性，灵敏度高，隔离速度快。
[0031](2)本专利技术的基于分层分区的有源配电网分布式故障自愈方法，能够很好地适用于多分支多联络的有源配电网，使分布式控制的优势进一步扩大，各STU只需配置自身及相邻的局部信息，能够随网络运行方式的变化自适应地获取网络拓扑信息，提高了分布式故障自愈的灵活性和可靠性。
[0032](3)本专利技术的基于分层分区的有源配电网分布式故障自愈方法，通过网络拓扑识别来判断分布式电源是否处于孤岛状态，判别方法简单可靠；既能应用于监控所有进线的
终端装置，也可通过设置母线代理的方式应用于监控单个开关的终端装置，适应性较强。
[0033]本专利技术附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0034]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0035]图1为本专利技术实施例中有源配电网目标系统图；
[0036]图2为本专利技术的电源S1侧的拓扑查询过程信息传递过程图；
[0037]图3为本专利技术的一次拓扑查询过程得到的整体拓扑识别结果图；
[0038]图4为所提保护判据与比率制动特性判据在幅相平面上的动作特性；
[0039]图5为本专利技术实施例第一次恢复过程信息传递次序及恢复后的系统图；
[0040]图6为本专利技术实施例第一次恢复过程RTDs故障录波图；
[0041]图7为本专利技术实施例第二次恢复过程信息传递次序及恢复后的系统图；
[0042]图8为本专利技术实施例第二次恢复过程RTDs故障录波图。
具体实施方式
[0043]下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。
[0044]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于分层分区的有源配电网分布式故障自愈方法，其特征在于，包括：在有源配电网系统正常运行时，由智能终端装置利用自身配置的局部拓扑信息对所述有源配电网系统进行层次区域划分，并分布式存储层次区域信息；当有源配电网系统运行状态发生变化时，智能终端装置自适应地更新存储层次区域信息；当有源配电网系统中某段馈线发生故障时，基于自适应层次区域信息及差动保护原理进行故障区段的定位与隔离；故障区段隔离后，各相关智能终端装置利用其存储的网络层次区域信息进行分布式供电恢复。2.如权利要求1所述的基于分层分区的有源配电网分布式故障自愈方法，其特征在于，所述智能终端装置安装在所述有源配电网系统中各母线节点处。3.如权利要求1所述的基于分层分区的有源配电网分布式故障自愈方法，其特征在于，所述差动保护原理的判据为：动作电流大于制动系数与制动电流的乘积，动作电流大于正常情况下不发生误动的门槛值。4.如权利要求3所述的基于分层分区的有源配电网分布式故障自愈方法，其特征在于，所述制动电流为线路两侧的电流幅值两者中的最小值与补偿系数和比例系数之积。5.如权利要求3所述的基于分层分区的有源配电网分布式故障自愈方法，其特征在于，所述动作电流为线路两侧的电流相量之和的幅值大小。6.如权利要求1或3所述的基于分层分区的有源配电网分布式故障自愈方法，其特征在于，故障定位与隔离策略为：智能终端装置检测到扰动后，计算流经各开关的电流相量，然后向闭合开关对应的相邻智能终端装置发送...

【专利技术属性】
技术研发人员：高厚磊，张运驰，彭放，李林，袁通，徐彬，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：