一种适用于有源配电网的分布式故障自愈方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于有源配电网的分布式故障自愈方法，包括配电网馈线自愈控制步骤与分布式电源公共连接点处的保护控制步骤；所述配电网馈线自愈控制步骤中，设置在有源配电网馈线断路器处的智能终端单元之间对等通信，区段发生故障时，故障点所在区段两端的智能终端单元对故障进行判断并控制故障所在区段的短路器跳闸；若馈线断路器处智能终端单元检测到当地断路器的开关状态变化，则将变化后的断路器开关状态发送至各个分布式电源公共连接点处的智能终端单元，进行分布式电源公共连接点处的保护控制步骤；本发明专利技术在故障恢复过程中充分考虑该方案与分布式电源防孤岛保护的配合与协调，能够最大限度的保持分布式电源并网运行。

A distributed fault self healing method for active distribution network

The invention discloses a distributed fault self-healing method suitable for an active distribution network, which comprises a distribution network feeder self-healing control step and a protection control step at a common connecting point of a distributed generation; in the distribution network feeder self-healing control step, an intelligent terminal unit arranged at the feeder circuit breaker of an active distribution network is paired with the intelligent terminal unit. When a fault occurs in a section, the intelligent terminal unit at both ends of the section where the fault point is located judges the fault and controls the short circuit breaker tripping in the section where the fault is located; if the intelligent terminal unit at the feeder circuit breaker detects the change of the switch state of the local circuit breaker, the changed switch state of the circuit breaker is sent to each section. The intelligent terminal unit at the common connection point of the distributed power supply carries out the protection and control steps at the common connection point of the distributed power supply.

【技术实现步骤摘要】
一种适用于有源配电网的分布式故障自愈方法
本专利技术涉及电力系统有源配电网故障自愈
，特别是涉及一种适用于有源配电网的分布式故障自愈方法。
技术介绍
传统配电网一般为单电源、辐射型结构，其潮流方向恒定，保护配置简单。当配电网中接入大量的、高渗透率的分布式电源后，配网的结构与潮流方向均会发生改变，从而影响配电网原有的保护与重合闸功能，导致保护误动、拒动或是重合闸失败。为保证有源配电网的安全稳定运行，提高供电可靠性，需要根据有源配电网的特点制定一种新的故障自愈方法，以达到故障区段定位、故障区段隔离、非故障区段供电恢复的目的。分布式电源孤岛运行有诸多弊端，不利于系统安全，因此大部分分布式电源都具有防孤岛保护功能。在分布式电源接入配电网的早期，电网要求在系统发生故障，分布式电源孤岛运行时，防孤岛保护动作，退出分布式电源的运行。虽然这种做法有利于系统安全，但是并没有发挥分布式电源在系统故障时期的电源支撑能力。为了使分布式电源尽可能地并网运行，一些国家与电网公司的规定中又要求分布式电源具有低电压穿越能力，即在一定条件下保持分布式电源的并网运行。分布式电源的防孤岛保护与低电压穿越能力需要相互协调，二者还需要与馈线保护、重合闸功能相配合，这就对分布式电源并网点处的保护与控制提出了较高的要求。所以，为了适应分布式电源大量接入配电网的情况，需要为有源配电网提供一种较为完善的故障自愈方法。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种适用于有源配电网的分布式故障自愈方法，利用安装于配电网馈线断路器与分布式电源公共连接点断路器处的智能终端单元实现故障自愈，该方法充分利用了智能终端单元之间的通信能力，各智能终端单元能够进行信息交换与网络拓扑识别，从而实现有源配电网快速故障定位、故障隔离和故障恢复。该方法中分布式电源公共连接点处的智能终端单元能够协调防孤岛保护与低电压穿越控制，还可以与馈线保护、重合闸功能相配合。一种适用于有源配电网的分布式故障自愈方法，包括配电网馈线自愈控制步骤与分布式电源公共连接点处的保护控制步骤；所述配电网馈线自愈控制步骤中，设置在有源配电网馈线断路器处的智能终端单元之间对等通信，区段发生故障时，故障点所在区段两端的智能终端单元对故障进行判断并控制故障所在区段的短路器跳闸；若馈线断路器处智能终端单元检测到当地断路器的开关状态变化，则将变化后的断路器开关状态发送至各个分布式电源公共连接点处的智能终端单元，进行分布式电源公共连接点处的保护控制步骤；所述分布式电源公共连接点处的保护控制步骤中，在收到开关变位信息后，分布式电源公共连接点处的智能终端单元判断发生故障，进入低电压穿越进程，在低电压穿越进行期间，如果分布式电源公共连接点处电压低于设定值，则跳开分布式电源公共连接点处的开关，退出分布式电源运行，在低电压穿越完成后，分布式电源公共连接点处智能终端单元根据当前的网络拓扑判断分布式电源是否处于孤岛状态，若是，也退出分布式电源运行。进一步的，所述配电网馈线自愈控制步骤中，区段发生故障时，故障点所在区段两端的智能终端单元中本地智能终端单元检测到电流突变量而启动时，本地智能终端单元计算本侧故障电流数据，并向本区段的对端智能终端单元发送故障电流数据请求；对端智能终端单元收到本地的故障电流数据请求后，对端智能终端单元将本侧已经计算好的故障电流数据发送给本地智能终端单元；在接收到对方发送来的故障电流数据后，本地智能终端单元利用两端电流数据判别故障是否在本区段内，如果是，则立即跳开本端断路器，在收到对端故障电流数据的同时，判别对端是否发生弱馈情况，如果是，且故障位于区内，则本地智能终端单元向对端发送跳闸控制命令。进一步的，所述配电网馈线自愈控制步骤中，区段发生故障时，在区段两端断路器均跳闸后，靠近系统电源侧的智能终端单元在延时一段时间后开始重合闸操作，若重合成功，则通知远电源侧的智能终端单元重合，若重合不成功，则向联络开关发送合闸命令；联络开关处智能终端单元在收到遥控合闸命令后，合上联络开关，以恢复非故障区域供电。进一步的，所述本地智能终端单元计算本侧故障电流数据，并向本区段的对端智能终端单元发送故障电流数据请求中故障电流数据是指利用电流突变时刻之后一个周波的三相电流数据采样点所计算出的相关电流数据，保护方案所采用的保护原理不同，所需故障电流数据也不同，应根据实际需要进行计算。进一步的，所述配电网馈线自愈控制步骤中，区段发生故障时，故障点所在区段两端的智能终端单元中本地智能终端单元检测到电流突变量而启动时，对端智能终端单元的突变量检测元件未启动，在收到数据请求命令后，将发送全为零的故障电流数据至本地智能终端单元。进一步的，所述配电网馈线自愈控制步骤中所采用的故障保护方案是正序故障分量电流差动保护、电流幅值比较式保护或全电流差动保护，故障电流数据应包含正序故障分量电流与故障后全电流幅值。进一步的，所述配电网馈线自愈控制步骤中，若对端智能终端单元发送来的电流幅值小于某设定值，则判断对端智能终端单元发生弱馈情况，为实现故障隔离，本地智能终端单元需要向对端智能终端单元发送遥控跳闸信号。进一步的，靠近电源侧智能终端单元在开始重合闸操作时，首先进行检无压，若下游馈线没有电压，则发出合闸命令，合上近电源侧断路器；远电源侧智能终端在接收到对端合闸成功的消息后，首先进行检无压，若其下游分布式电源已退出运行，则下游馈线无电压，远电源侧智能终端单元直接发出合闸指令，完成整个重合闸过程；若下游馈线仍然有电压，远电源侧智能终端单元还要进行检同期操作，在符合并网条件后合闸。进一步的，所述联络开关处智能终端单元也将进行检无压与检同期操作，在符合合闸条件后合闸。进一步的，所述分布式电源公共连接点处的保护控制步骤中，分布式电源公共连接点处的智能终端根据馈线处智能终端单元发送的开关信息识别网络拓扑，具体为：将所有馈线、分布式电源自身的公共连接点、联络开关视为区段，对各区段事先编号，各个分布式电源公共连接点处的智能终端单元形成一个表明本区段与其他区段是否存在连接关系的邻接矩阵L；分布式电源公共连接点处的智能终端单元接到其他智能终端单元发送的开关变位信息后，更新表述网络开关状态的行相量S；分布式电源公共连接点处的智能终端单元存储矩阵D，矩阵D为行向量，存储有连接系统电源的区段号；以S中的元素为对角线元素，生成方阵S′，将L与S′相乘得到矩阵R，找到S中“0”所在的列号x，将矩阵R中的x行元素设置为全零，得到矩阵R′，矩阵R′中最后一列“1”所在的行号代表该智能终端单元连接的区段；找到R′最后一列中“1”所在的行号，并依次存入行相量G；判断上述中找到的行号是否属于矩阵D，如是，则停止查找，形成从系统侧到分布式电源侧的供电路径；如果不存在，则查找上述所找到的行中，另一个“1”所在的列号，顺序存入矩阵G；以找到的列号为待搜索行的行号，找到待搜索行中“1”所在的列号，要求该列号不在矩阵G中，并将此列号存入矩阵G，判断该列号是否属于矩阵D，如是，则停止查找，形成从系统侧到分布式电源侧的供电路径；如果不是，继续查找，直到“1”所在的列号属于矩阵D为止；矩阵G中存有从系统电源到该智能终端单元的整条供电路径，该路线上的任一开关跳开，本侧分布式电源就处于孤岛状态本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于有源配电网的分布式故障自愈方法，其特征是，包括配电网馈线自愈控制步骤与分布式电源公共连接点处的保护控制步骤；所述配电网馈线自愈控制步骤中，设置在有源配电网馈线断路器处的智能终端单元之间对等通信，区段发生故障时，故障点所在区段两端的智能终端单元对故障进行判断并控制故障所在区段的短路器跳闸；若馈线断路器处智能终端单元检测到当地断路器的开关状态变化，则将变化后的断路器开关状态发送至各个分布式电源公共连接点处的智能终端单元，进行分布式电源公共连接点处的保护控制步骤；所述分布式电源公共连接点处的保护控制步骤中，在收到开关变位信息后，分布式电源公共连接点处的智能终端单元判断发生故障，进入低电压穿越进程，在低电压穿越进行期间，如果分布式电源公共连接点处电压低于设定值，则跳开分布式电源公共连接点处的开关，退出分布式电源运行，在低电压穿越完成后，分布式电源公共连接点处智能终端单元根据当前的网络拓扑判断分布式电源是否处于孤岛状态，若是，也退出分布式电源运行。

【技术特征摘要】
1.一种适用于有源配电网的分布式故障自愈方法，其特征是，包括配电网馈线自愈控制步骤与分布式电源公共连接点处的保护控制步骤；所述配电网馈线自愈控制步骤中，设置在有源配电网馈线断路器处的智能终端单元之间对等通信，区段发生故障时，故障点所在区段两端的智能终端单元对故障进行判断并控制故障所在区段的短路器跳闸；若馈线断路器处智能终端单元检测到当地断路器的开关状态变化，则将变化后的断路器开关状态发送至各个分布式电源公共连接点处的智能终端单元，进行分布式电源公共连接点处的保护控制步骤；所述分布式电源公共连接点处的保护控制步骤中，在收到开关变位信息后，分布式电源公共连接点处的智能终端单元判断发生故障，进入低电压穿越进程，在低电压穿越进行期间，如果分布式电源公共连接点处电压低于设定值，则跳开分布式电源公共连接点处的开关，退出分布式电源运行，在低电压穿越完成后，分布式电源公共连接点处智能终端单元根据当前的网络拓扑判断分布式电源是否处于孤岛状态，若是，也退出分布式电源运行。2.如权利要求1所述的一种适用于有源配电网的分布式故障自愈方法，其特征是，所述配电网馈线自愈控制步骤中，区段发生故障时，故障点所在区段两端的智能终端单元中本地智能终端单元检测到电流突变量而启动时，本地智能终端单元计算本侧故障电流数据，并向本区段的对端智能终端单元发送故障电流数据请求；对端智能终端单元收到本地的故障电流数据请求后，对端智能终端单元将本侧已经计算好的故障电流数据发送给本地智能终端单元；在接收到对方发送来的故障电流数据后，本地智能终端单元利用两端电流数据判别故障是否在本区段内，如果是，则立即跳开本端断路器，在收到对端故障电流数据的同时，判别对端是否发生弱馈情况，如果是，且故障位于区内，则本地智能终端单元向对端发送跳闸控制命令。3.如权利要求2所述的一种适用于有源配电网的分布式故障自愈方法，其特征是，所述配电网馈线自愈控制步骤中，区段发生故障时，在区段两端断路器均跳闸后，故障点所在区段两端的智能终端单元中均检测到电流突变量而启动时，靠近系统电源侧的智能终端单元在延时一段时间后开始重合闸操作，若重合成功，则通知远电源侧的智能终端单元重合，若重合不成功，则向联络开关发送合闸命令；联络开关处智能终端单元在收到遥控合闸命令后，合上联络开关，以恢复非故障区域供电。4.如权利要求2所述的一种适用于有源配电网的分布式故障自愈方法，其特征是，所述本地智能终端单元计算本侧故障电流数据，并向本区段的对端智能终端单元发送故障电流数据请求中故障电流数据是指利用电流突变时刻之后一个周波的三相电流数据采样点所计算出的相关电流数据。5.如权利要求2所述的一种适用于有源配电网的分布式故障自愈方法，其特征是，所述配电网馈线自愈控制步骤中，区段发生故障时，故障点所在区段两端的智能终端单元中本地智能终端单元检测到电流突变量而启动时，对端智能终端单元的突变量检测元件未启动，在收到数据请求命令后，将发送全为零的故障电流数...

【专利技术属性】
技术研发人员：田健，康耕强，武志刚，高厚磊，吴悦华，王志涛，马帅，石鑫，李勇，亓延峰，李岩，吴丽娟，李晓亮，吴观斌，许乃媛，李笋，倪广魁，刘锦泉，梁园斌，刘跃文，赵遵龙，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司莱芜供电公司，国家电网公司，山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37