【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种在不知道电网参数和特性的情况下，使用来自电网低压部分的测量数据识别和定位中低压配电网中单相和多相故障的方法。
技术介绍
1、电力配电网，包括一组中压(medium voltage，mv)和低压(low voltage，lv)物理节点、一组将mv节点彼此连接的物理mv分支、一组将lv节点彼此连接的物理lv分支、以及多个mv/lv变压器，每个变压器被布置成将mv节点连接到lv节点。这种中低压配电网通常经由hv/mv变压器连接到上游(输电)电网。
2、由于人为错误、自然事件或电网资产的老化和故障，配电网中可能会发生故障和断电。为了最大限度地缩短供电中断的持续时间，快速准确地了解中低压电网中的故障位置是配电网运营商最重要和最关键的责任。配电网运营商花费大量的精力(人力)以及投资于各种故障管理基础设施，仍然有很大一部分故障管理过程是手动执行的。顺便提一下，快速管理中压电网中出现的故障比低压电网中更重要，因为中压电网中受影响的最终客户数量要高得多。
3、高效和快速的故障管理机制变得越来越重要，因为i)社会越来越依赖不间断的电力供应，ii)许多配电网的基础设施陈旧且容易出现故障，iii)极端天气条件导致停电，iv)可再生能源生产和分布式能源的增长，以及运输和供暖及制冷的广泛电气化，给配电网带来了额外的压力。为了应对这些挑战，配电网运营商使用各种设备与其保护系统相配合，以进行故障识别和检测。
4、故障指示器的主要功能是检测故障发生和提供故障定位信息。所提供的故障定位数据可以是故障指示器相对于
5、1)故障通道指示方法：市场上现有的故障检测器大多提供上游和下游的故障方向信息。目前在工业产品中使用的方法，如故障通道指示器(fault passage indicator，fpi)和接地故障指示器(earth fault indicator，efi)，通常基于以下方法：
6、·零序列电流的测量或计算及其大小和谐波含量的分析。
7、·使用电压和电流零序列的符号，称为瓦特计量法(wattmetric method)。
8、·使用有功功率零序列的符号，称为威舍尔方法(wischer method)。
9、·使用无功功率零序列的符号。
10、·分析零序列电压(u0)和零序列电流积分(q0)之间的关系，称为qu
11、方法。
12、·各相导纳分析。
13、这些方法在中压电网故障识别方面面临以下几个挑战：
14、·需要用于测量中压电压和电流的电压及电流变压器。
15、这些传感器不仅昂贵，并且难于安装，需要中断供电，改变电网拓扑结构，并可能需要更换旧的基础设施，如电缆接入端。
16、·使用现有的mv电压传感器，例如环形主机的分压器，不能提供足够精确的测量，可能导致故障识别结果不准确。
17、·它们不能提供可靠的故障识别结果，特别是在隔离和补偿电网中，以及对于高阻抗故障而言。
18、2)基于阻抗的方法：基于阻抗的方法，通过使用电网阻抗的信息来估计多个测量点和故障位置之间的距离，以使用状态估计来识别电网状态的变化[3]，确定零序列谐振频率[1]，使用lv测量来分析电压降[4]，以及分析lv电网的负序列电压[5]、[6]和[7]。
19、使用基于状态估计的方法(例如在参考文献[3]中)的主要挑战是需要i)具有精确时间同步的mv电网中的相量测量单元，这是昂贵的测量基础设施，以及ii)精确的电网拓扑(即节点和线路之间的连接矩阵)和参数(即电力线电阻、电抗和电纳)。
20、在参考文献[1]中，提出了一种基于谐振频率的方法，通过分析被测零序列电流信号的谐振频率来估计计量单元与故障位置之间的距离。这些方法的主要挑战是需要i)中压电网中的计量单元ii)电网零序列参数(即零序列电感和电纳)的精确值，这些参数可以被估计，但不可以直接获取。
21、为了降低与安装中压计量单元相关的成本和困难，参考文献[4]、[5]、[6]和[7]提出了使用低压电网电压测量进行中压故障定位的方法。
22、在参考文献[4]中，将多个测量点的电网基频(50hz或60hz)的同步电压相位的压降以及电网拓扑和参数作为输入。这种方法的缺点在于，在某些接地配置中，例如补偿或隔离电网中，在单相mv故障的情况下，它不能提供可靠的信息，因为在这些接地配置中，故障电流很小，并且单相mv故障对基频相位的影响不明显。此外，该方法需要mv电网阻抗(即电阻、电抗和电纳)的准确信息作为另一个输入，但是这些信息并不总是可以获取或可信的。此外，该方法不能区分电压降是由于mv故障还是lv故障。
23、参考文献[5]提出了一种在非对称故障情况下，使用mv/lv变压器的lv侧测得的基频电压正负序列之比，识别mv电网中故障区段的方法。这种方法面临的主要挑战是：i)它适用于中性点接地的电网，不适用于电压基频分量不受故障影响的补偿电网和隔离电网；ii)它无法区分负序列的变化是由于lv故障还是mv故障造成的。
24、在参考文献[6]和参考文献[7]中，假设了mv馈线沿线上有多个可能的故障点，并计算了所有故障点的故障概率。作为输入，该方法需要mv电网的负序列导纳矩阵，以及mv/lv变压器的lv侧电压负序列的基频测量值和mv馈线各离线处的电流负序列测量值。这种方法的主要困难是：i)电网参数的信息不可信和/或不可获取，ii)mv和lv处所需的测量应该同步，iii)该方法不能区分电压负序列的变化是由于mv故障还是lv故障还是负载变化，iv)该方法仅定位mv电网接地故障，而不能提供对其他类型故障的洞察。
25、3)基于时间反转的方法：这些方法使用非常高的频率采样信号(在mhz范围内)和极其精确的时间同步(纳秒精度)来捕捉测量传感器和故障位置之间的波传播[2]，时间反转方法面临的主要挑战使它们不适合大规模部署，这些挑战包括需要i)mv电网中非常昂贵的传感器，ii)精确的电网拓扑(即节点和线路之间的连接矩阵)和参数(即电力线电阻、电抗和电纳)，以及iii)提供故障时间信息的外部系统。
26、故障探测器在lv电网中的实际应用非常有限，这是因为i)lv电网分布广泛，需要许多故障识别设备；ii)配电网缺乏监控基础设施；iii)与mv故障相比，对无源终端用户数量的影响较小。迄今为止，配电网运营商都是通过终端用户电话或智能电表通知获取lv电网故障情况。这些通知并不总是很及时，导致供电中断时间较长。
技术实现思路
1、因此，本专利技术的目的是缓解现有技术中的上述问题。本专利技术通过提供一种根据所附权利要求1所述的用于检测和定位中压(mv)及低压(lv)配电网中故障的方法来实现本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于检测和定位中压(MV)及低压(LV)配电网(3，4)中故障的方法，所述配电网(3，4)包括多个MV及LV节点和多个MV及LV分支，以及多个MV/LV变压器(2)，各变压器被设置成连接一个MV节点和一个LV节点，所述MV和LV配电网还配有监控基础设施，所述监控基础设施包括分配给配电网特定LV节点的计量装置(8)，各所述计量装置(8)被设置成测量其所分配的LV节点的节点电压，以及通过所述LV节点上的上游分支流入或流出所述LV节点的电流，各所述特定LV节点优选是MV/LV变压器(2)与MV节点连接的节点之一，所述监控基础设施还包括中央处理单元(10)和通信装置(9)，所述通信装置被设置成使得所述计量装置(8)与中央处理单元(10)之间进行通信；其中，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的用于检测和定位中压(MV)及低压(LV)配电网(3，4)中故障的方法，其中，步骤II还包括使各所述特定LV节点的计量装置(8)使用在步骤I中测量的电压和电流，为每个评估时间窗计算至少一个变量的平均值，所述变量选自以下组别，所述组别包括三相的节点电压(V3ph-rltv)
3.根据权利要求2所述的用于检测和定位中压(MV)及低压(LV)配电网(3，4)中故障的方法，其中步骤III_prior包括子步骤(子步骤III_a)，所述子步骤包括使各所述特定LV节点的计量装置(8)使用步骤II中所计算的平均值的变化，以检查配电网的任何部分是否发生三相故障，每当在特定评估时间窗内确认发生三相故障，则使所述计量装置(8)向所述中央处理单元(10)发送包括在特定评估时间窗所计算的变化的故障通知，并跳转至步骤IV。
4.根据权利要求3所述的用于检测和定位中压(MV)及低压(LV)配电网(3，4)中故障的方法，其中子步骤III_a包括所述计量装置(8)评估除第一个时间窗外的每个时间窗的以下两个标准的子步骤(子步骤D1)：
5.根据权利要求3或4所述的用于检测和定位中压(MV)及低压(LV)配电网(3，4)中故障的方法，其中子步骤III_a包括所述计量装置(8)评估除第一个时间窗外的每个时间窗的以下两个标准的子步骤(子步骤D2)：
6.根据权利要求3，4和5中任一项所述的用于检测和定位中压(MV)及低压(LV)配电网(3，4)中故障的方法，其中步骤III_prior包括子步骤(子步骤III_b)，所述子步骤包括使各所述特定LV节点的计量装置(8)使用步骤II中所计算的平均值的变化，以检查配电网LV部分是否发生两相或单相故障，每当在特定评估时间窗内确认发生两相或单相故障时，则使所述计量装置(8)向所述中央处理单元(10)发送包括在特定评估时间窗所计算的变化的故障通知，并跳转至步骤IV。
7.根据权利要求6所述的用于检测和定位中压(MV)及低压(LV)配电网(3，4)中故障的方法，其中子步骤III_b包括所述计量装置(8)评估除第一个时间窗外的每个时间窗的以下两个标准的子步骤(子步骤D3)：(i)“在步骤II中所计算的分支导纳平均值的变化(Y3ph-rltv)是否大于第四给定两相阈值”以及(ii)“步骤II中所计算的“QP比率”的变化(QPratio-rltv)是否大于第五给定阈值”，如果在特定的评估时间窗中，这两个评估结果均为肯定，则确认配电网LV部分发生了两相故障。
8.根据权利要求6或7所述的用于检测和定位中压(MV)及低压(LV)配电网(3，4)中故障的方法，其中子步骤III_b包括所述计量装置(8)评估除第一个时间窗外的每个时间窗的以下两个标准的子步骤(子步骤D4)：
9.根据权利要求6，7和8中任一项所述的用于检测和定位中压(MV)及低压(LV)配电网(3，4)中故障的方法，其中步骤III_prior包括子步骤(子步骤III_c)，所述子步骤包括使各所述特定LV节点的计量装置(8)使用步骤II中所计算的平均值的变化，以检查配电网MV部分是否发生两相故障，每当在特定评估时间窗内确认发生两相故障时，则使所述计量装置(8)向所述中央处理单元(10)发送包括在特定评估时间窗所计算的变化的故障通知，并跳转至步骤IV。
10.根据权利要求9所述的用于检测和定位中压(MV)及低压(LV)配电网(3，4)中故障的方法，其中子步骤III_c包括所述计量装置(8)评估除第一个时间窗外的每个时间窗的以下两个标准的子步骤(子步骤D5)：(i)“在步骤I...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于检测和定位中压(mv)及低压(lv)配电网(3，4)中故障的方法，所述配电网(3，4)包括多个mv及lv节点和多个mv及lv分支，以及多个mv/lv变压器(2)，各变压器被设置成连接一个mv节点和一个lv节点，所述mv和lv配电网还配有监控基础设施，所述监控基础设施包括分配给配电网特定lv节点的计量装置(8)，各所述计量装置(8)被设置成测量其所分配的lv节点的节点电压，以及通过所述lv节点上的上游分支流入或流出所述lv节点的电流，各所述特定lv节点优选是mv/lv变压器(2)与mv节点连接的节点之一，所述监控基础设施还包括中央处理单元(10)和通信装置(9)，所述通信装置被设置成使得所述计量装置(8)与中央处理单元(10)之间进行通信；其中，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的用于检测和定位中压(mv)及低压(lv)配电网(3，4)中故障的方法，其中，步骤ii还包括使各所述特定lv节点的计量装置(8)使用在步骤i中测量的电压和电流，为每个评估时间窗计算至少一个变量的平均值，所述变量选自以下组别，所述组别包括三相的节点电压(v3ph-rltv)，在150hz至1000hz的基频范围内，作为三相在基频的每个倍数上的电压谐波的最大值的节点电压谐波(vhrm)，三相的分支有功功率和无功功率(p3ph,，q3ph)、三相的分支导纳(y3ph)和“qp比率”
3.根据权利要求2所述的用于检测和定位中压(mv)及低压(lv)配电网(3，4)中故障的方法，其中步骤iii_prior包括子步骤(子步骤iii_a)，所述子步骤包括使各所述特定lv节点的计量装置(8)使用步骤ii中所计算的平均值的变化，以检查配电网的任何部分是否发生三相故障，每当在特定评估时间窗内确认发生三相故障，则使所述计量装置(8)向所述中央处理单元(10)发送包括在特定评估时间窗所计算的变化的故障通知，并跳转至步骤iv。
4.根据权利要求3所述的用于检测和定位中压(mv)及低压(lv)配电网(3，4)中故障的方法，其中子步骤iii_a包括所述计量装置(8)评估除第一个时间窗外的每个时间窗的以下两个标准的子步骤(子步骤d1)：
5.根据权利要求3或4所述的用于检测和定位中压(mv)及低压(lv)配电网(3，4)中故障的方法，其中子步骤iii_a包括所述计量装置(8)评估除第一个时间窗外的每个时间窗的以下两个标准的子步骤(子步骤d2)：
6.根据权利要求3，4和5中任一项所述的用于检测和定位中压(mv)及低压(lv)配电网(3，4)中故障的方法，其中步骤iii_prior包括子步骤(子步骤iii_b)，所述子步骤包括使各所述特定lv节点的计量装置(8)使用步骤ii中所计算的平均值的变化，以检查配电网lv部分是否发生两相或单相故障，每当在特定评估时间窗内确认发生两相或单相故障时，则使所述计量装置(8)向所述中央处理单元(10)发送包括在特定评估时间窗所计算的变化的故障通知，并跳转至步骤iv。
7.根据权利要求6所述的用于检测和定位中压(mv)及低压(lv)配电网(3，4)中故障的方法，其中子步骤iii_b包括所述计量装置(8)评估除第一个时间窗外的每个时间窗的以下两个标准的子步骤(子步骤d3)：(i)“在步骤ii中所计算的分支导纳平均值的变化(y3ph-rltv)是否大于第四给定两相阈值”以及(ii)“步骤ii中所计算的“qp比率”的变化(qpratio-rltv)是否大于第五给定阈值”，如果在特定的评估时间窗中，这两个评...
【专利技术属性】
技术研发人员：O·阿里扎德穆萨维，S·季米特拉科普拉斯，
申请(专利权)人：克拉肯富莱克斯有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。