一种基于电流极性比较的主动配电网故障定位方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于电流极性比较的主动配电网故障定位方法，在主动配电网馈线的各检测点均装设有开关和FTU，FTU之间通过通信网络可以进行信息交互。FTU实时检测故障电流，将电流突变时刻作为故障起始点，记录故障后半个周波故障电流信号，根据半个周波的数据计算其极性，通过比较相邻检测点故障电流的极性，实现故障定位。此外，本发明专利技术在故障定位可信度较低或出现漏报时，由其下游检测的数据代替本检测点数据实现故障定位，使该方法具有一定的容错能力。本发明专利技术既能实现含分布式电源的主动配电网的高精度故障定位，又能实现快速故障定位，满足主动配电网的要求。本发明专利技术还支持高渗透率分布式电源的配电网，有利于促进节能减排和智能电网建设。

Method and system for fault location of active distribution network based on polarity comparison of current

The invention relates to an active distribution network fault location method based on current polarity comparison, in the detection of active feeders are installed between the switch and FTU, FTU can exchange information through communication network. FTU real-time detection of fault current, fault current will mutation moment as the starting point, the second half cycle recording fault fault current signal, calculating the polarity according to the half cycle of the data, the polarity of adjacent point detection of fault current, fault location. In addition, when the fault location reliability is low or missing occurs, the data detected by the downstream of the invention replaces the data of the detection point to realize the fault location, so that the method has a certain fault tolerance. The invention can not only realize high-precision fault location of active distribution network with distributed power supply, but also realize fast fault location to meet the requirement of active distribution network. The invention also supports the distribution network of the high permeability distributed power supply, and is favorable for promoting energy conservation and emission reduction and the construction of the smart grid.

【技术实现步骤摘要】
一种基于电流极性比较的主动配电网故障定位方法及系统
本专利技术属于电力系统电力线路故障定位的
，尤其涉及一种基于电流极性比较的主动配电网故障定位方法及系统。
技术介绍
在电力系统中，故障的快速、准确定位是一个非常重要的环节，以保证电力系统的正常运行进而降低系统平均停电持续时间指标。随着大量分布式电源(DistributedGeneration，DG)接入配电网，配电网的规划、运行和控制等环节已成为智能配电网的热点问题。能够实现主动规划、主动管理和主动控制等功能的主动配电网技术无疑是解决这些问题的新思路。主动配电网由原来的含单一电源的辐射状网络变成了一个正常运行时功率与故障电流双向流动的有源网络，致使传统的保护和控制方法失效。主动配电网在发生故障时要求迅速实现故障隔离和非故障区域的供电恢复，而实现故障隔离和供电恢复的前提是故障定位，因此，研究主动配电网故障定位具有重要的意义。传统的故障定位方法主要有阻抗法、电流比幅法、电流比相法、行波法和智能化方法等。阻抗法由于配电网的阻抗受环境因素影响较大，故障定位精度受限。电流比幅法仅适用于不含分布式电源的传统配电网，在主动配电网中失效。电流比相法虽然适用于含分布式电源的配电网，但是需要有电压互感器配合，而配电网馈电线路上一般不装设电压互感器，不能应用于主动配电网。行波法虽然不受分布式电源的影响，但是行波波头识别较困难。智能化方法是采用遗传算法、粒子群优化算法和神经网络等智能算法提高故障定位的搜索速度和容错能力，但是不适用于含分布式电源的主动配电网。传统配电网中具有馈线终端单元(FeederTerminalUnit，FTU)，但是FTU仅实现其数据采集的功能，FTU将采集到的数据上传至控制中心，由控制中心进行信息处理和智能决策，在控制中心中进行分析判断实现对配电网中线路故障的识别与定位，FTU根据控制中心的指令进行故障的隔离。在传统配电网中FTU没有主动控制功能，然而包含分布式电源的主动配电网要求配电终端和电力用户主动参与电网的管理和控制，要求FTU具有主动控制功能，实现故障定位和故障隔离。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，克服传统的故障定位方法无法应用于含有分布式电源的主动配电网中，或传统的故障定位方法在应用于主动配电网过程中故障定位精度低、识别困难、需要额外安装设备的问题，提供一种基于电流极性比较的主动配电网故障定位方法及系统。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于电流极性比较的主动配电网故障定位方法，所述方法步骤包括：(1)主动配电网馈线各检测点的FTU实时检测馈线的相电流和零序电流，每个所述FTU依次根据其连续三个采样的相电流值和零序电流的变化量判断该检测点是否发生故障；如果是，启动故障定位，进入步骤(2)；如果否，故障定位结果为无，进入步骤(6)；(2)故障起始点的FTU记录自故障起始时刻开始的半个周波的电流信号，其他检测点的FTU以故障起始点FTU的故障起始时刻作为数据起始点，进行数据同步，记录半个周波的电流信号；(3)各个检测点的FTU分别根据其记录的半个周波的电流信号计算电流极性值；(4)从主动配电网馈线起始点起，各检测点FTU依次获取与本检测点相邻的下游检测点FTU计算的电流极性值，并且计算本检测点的电流极性值与下游检测点电流极性值的差值，并且根据该电流极性值的差值的绝对值判断本检测点与其下游检测点之间是否为故障区段；(5)计算步骤(4)中判断出的故障区段中检测点的可信度，当可信度较低时进行故障定位容错处理，得到故障定位结果；(6)将故障定位结果发送至控制中心。优选的，所述步骤(1)的具体步骤为：(1-1)：判断主动配电网的系统类型：若所述主动配电网为小电流接地系统，进入步骤(1-2)；若所述主动配电网为大电流接地系统，进入步骤(1-4)；(1-2)：各检测点的FTU实时检测馈线的相电流和零序电流；(1-3)：各检测点的FTU根据相电流故障定位启动判据判断是否发生短路故障；各检测点的FTU根据零序电流故障定位启动判据判断是否发生小电流接地故障；进入步骤(1-6)；(1-4)：各检测点的FTU实时检测馈线的相电流；(1-5)：各检测点的FTU根据相电流故障定位启动判据判断是否发生短路故障；(1-6)：如果是，启动故障定位，进入步骤(2)；如果否，故障定位结果为无，进入步骤(6)。优选的，所述小电流接地系统的判断依据为所述主动配电网为中性点非有效接地系统，所述大电流接地系统的判断依据为所述主动配电网为中性点直接接地系统。优选的，为了避免干扰信号误启动故障定位，所述步骤(1-6)中在启动故障定位之前对步骤(1-3)以及步骤(1-5)的结果进行校验，若故障相电流有效值Ikp大于等于相电流故障可靠系数Kekp与系统无故障时的相电流有效值Ip的乘积，则确定发生了短路故障；若故障零序电流有效值Ik0大于等于零序电流故障可靠系数Kek0与系统无故障时的不平衡电流有效值Iun的乘积，则确定发生了小电流接地故障；Ikp≥KekpIp，其中，Kekp＝2～3；Ik0≥Kek0Iun，其中，Kek0＝2～3。优选的，所述故障相电流有效值Ikp的计算公式为：其中，ip(k)为故障相第k个检测点的相电流瞬时值；N为半个周波的采样点数；所述故障零序电流有效值Ik0的计算公式为：其中，i0(k)为故障零序电流第k个检测点的零序电流瞬时值；N为半个周波的采样点数。优选的，所述步骤(3)中的电流极性值表示各检测点电流的极性，极性值为半个周波故障电流信号中正采样值或负采样值的个数；当为正采样值时，判断为正极；当为负采样值时，判断为负极；当半个周波数据存在过零点时，即半个周波内既有正采样值又有负采样值，若正采样值个数和负采样值个数比较接近，则无法判断其极性；因此，本专利技术只计算故障起始采样点至过零采样点之间的正采样值或负采样值个数，并将其作为该检测点的极性值。在采集的半个周波故障电流数据中既存在正采样值又存在负采样值时，只将初始的正采样值或初始的负采样值作为其极性值，不存在半个周波内正采样值和负采样值个数比较接近时无法判断其极性问题。电流极性值PO的具体计算公式：其中，PO为检测点极性值；sign(x)为符号函数；i(k)为故障电流的第k个采样值；M为故障电流在半个周波内穿越零点的起始采样点序号；N为半个周波的采样点数。优选的，所述步骤(4)中，所述电流极性值的差值DI为本检测点的电流极性值POup减相邻下游检测点的电流极性值POdown；DI＝POup-POdown；所述判断为故障区段的具体判据为：所述电流极性值的差值DI的绝对值大于等于可靠系数krel与阈值的乘积Th；|DI|≥krelTh；其中，当故障电流在半个周波内不穿越零点时，Th＝N；当故障电流在半个周波内穿越零点时，Th＝M；krel取0.5～0.8。优选的，所述步骤(5)中，所述检测点的可信度F为电流极性可信度函数FA和极性比较可信度函数FP之和。当所述检测点的可信度F大于等于0.5时，则可信度较高，即所述检测点与相邻下游检测点之间确定为故障区段，同时所述检测点的FTU将其故障定位结果发送至与其相邻的下游检测点FTU；当所述检测点的可信度F小于0.5时，则可信度较低，所述检测点FTU向相邻下游本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电流极性比较的主动配电网故障定位方法，其特征是：所述方法步骤包括：(1)主动配电网馈线各检测点的FTU实时检测馈线的相电流和零序电流，每个所述FTU依次根据其连续三个采样的相电流值和零序电流的变化量判断该检测点是否发生故障；如果是，启动故障定位，进入步骤(2)；如果否，故障定位结果为无，进入步骤(6)；(2)故障起始点的FTU记录自故障起始时刻开始的半个周波的电流信号，其他检测点的FTU以故障起始点FTU的故障起始时刻作为数据起始点，进行数据同步，记录半个周波的电流信号；(3)各个检测点的FTU分别根据其记录的半个周波的电流信号计算电流极性值；(4)从主动配电网馈线起始点起，各检测点FTU依次获取与本检测点相邻的下游检测点FTU计算的电流极性值，并且计算本检测点的电流极性值与下游检测点电流极性值的差值，并且根据该电流极性值的差值的绝对值判断本检测点与其下游检测点之间是否为故障区段；(5)计算步骤(4)中判断出的故障区段中检测点的可信度，当可信度较低时进行故障定位容错处理，得到故障定位结果；(6)将故障定位结果发送至控制中心。

【技术特征摘要】
1.一种基于电流极性比较的主动配电网故障定位方法，其特征是：所述方法步骤包括：(1)主动配电网馈线各检测点的FTU实时检测馈线的相电流和零序电流，每个所述FTU依次根据其连续三个采样的相电流值和零序电流的变化量判断该检测点是否发生故障；如果是，启动故障定位，进入步骤(2)；如果否，故障定位结果为无，进入步骤(6)；(2)故障起始点的FTU记录自故障起始时刻开始的半个周波的电流信号，其他检测点的FTU以故障起始点FTU的故障起始时刻作为数据起始点，进行数据同步，记录半个周波的电流信号；(3)各个检测点的FTU分别根据其记录的半个周波的电流信号计算电流极性值；(4)从主动配电网馈线起始点起，各检测点FTU依次获取与本检测点相邻的下游检测点FTU计算的电流极性值，并且计算本检测点的电流极性值与下游检测点电流极性值的差值，并且根据该电流极性值的差值的绝对值判断本检测点与其下游检测点之间是否为故障区段；(5)计算步骤(4)中判断出的故障区段中检测点的可信度，当可信度较低时进行故障定位容错处理，得到故障定位结果；(6)将故障定位结果发送至控制中心。2.如权利要求1所述的一种基于电流极性比较的主动配电网故障定位方法，其特征是：所述步骤(1)的具体步骤为：(1-1)：判断主动配电网的系统类型：若所述主动配电网为小电流接地系统，进入步骤(1-2)；若所述主动配电网为大电流接地系统，进入步骤(1-3)；(1-2)：各检测点的FTU实时检测馈线的相电流和零序电流；(1-3)：各检测点的FTU根据相电流故障定位启动判据判断是否发生短路故障；各检测点的FTU根据零序电流故障定位启动判据判断是否发生小电流接地故障；进入步骤(1-6)；(1-4)：各检测点的FTU实时检测馈线的相电流；(1-5)：各检测点的FTU根据相电流故障定位启动判据判断是否发生短路故障；(1-6)：如果是，启动故障定位，进入步骤(2)；如果否，故障定位结果为无，进入步骤(6)。3.如权利要求1所述的一种基于电流极性比较的主动配电网故障定位方法，其特征是：所述小电流接地系统的判断依据为所述主动配电网为中性点非有效接地系统，所述大电流接地系统的判断依据为所述主动配电网为中性点直接接地系统。4.如权利要求1所述的一种基于电流极性比较的主动配电网故障定位方法，其特征是：为了避免干扰信号误启动故障定位，所述步骤(1-6)中在启动故障定位之前对步骤(1-3)以及步骤(1-5)的结果进行校验，若故障相电流有效值Ikp大于等于相电流故障可靠系数Kekp与系统无故障时的相电流有效值Ip的乘积，则确定发生了短路故障；若故障零序电流有效值Ik0大于等于零序电流...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞清乐，朱礼营，杨福刚，张艳丽，李希年，
申请(专利权)人：山东工商学院，
类型：发明
国别省市：山东,37