微電網(wǎng)并入配電網(wǎng)的故障定位研究

安徽理工大學(xué) 劉 偉

0 引言

作為一種新興的節(jié)能環(huán)保型發(fā)電技術(shù)，分布式電源近年來蓬勃發(fā)展。然而，當(dāng)大量分布式電源接入傳統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)時(shí)，會(huì)對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和配電網(wǎng)絡(luò)中的短路電流大小和分布產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，這將導(dǎo)致原有的配電網(wǎng)故障定位將不再適用，因此研究新的故障定位變得尤其重要。

1 并入分布式電源后對(duì)短路電流的影響

傳統(tǒng)配電網(wǎng)的輸電方式是徑向單向流動(dòng)方式，傳統(tǒng)的繼電保護(hù)也是基于此特點(diǎn)設(shè)計(jì)的。當(dāng)分布式電源接入時(shí)，配電網(wǎng)部分結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化，如果線路某處發(fā)生故障時(shí)，短路電流是由系統(tǒng)電源和分布式電源共同提供的[2]。 另外，連接配電網(wǎng)的分布式電源(DG)的種類，容量，安裝位置等因素都會(huì)影響保護(hù)的正常運(yùn)行。

1.1 分布式電源的并入降低了所在線路的保護(hù)靈敏度

當(dāng)分布式電源（DG）接入配電網(wǎng)時(shí)，假如故障點(diǎn)發(fā)生在K1處，那么故障點(diǎn)的短路電流除了配電網(wǎng)提供之外，還有分布式電源（DG）提供，這樣帶來的后果將會(huì)是給原有的繼電保護(hù)誤判，隨之而來的是K點(diǎn)的保護(hù)開關(guān)可能會(huì)誤判，降低了系統(tǒng)的靈敏度。

1.2 當(dāng)相鄰線路發(fā)生故障時(shí)，在含分布式電源（DG）的線路發(fā)生誤動(dòng)作

同樣，假設(shè)故障點(diǎn)發(fā)生在K處，那么對(duì)于故障點(diǎn)的短路電流來說，分布式電源（DG）還提供了反向的短路電流，那么對(duì)于保護(hù)開關(guān)K2來說，將會(huì)產(chǎn)生誤動(dòng)，這會(huì)導(dǎo)致分布式電源側(cè)將會(huì)發(fā)生無故障時(shí)跳閘，這對(duì)現(xiàn)在配電網(wǎng)系統(tǒng)來說，危害性很大的。

2 關(guān)于節(jié)點(diǎn)故障電流的實(shí)用化判據(jù)

首先我們用區(qū)域劃分的方案，根據(jù)多代理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)劃分原理，采用混合式結(jié)構(gòu)，即包含了集中式結(jié)構(gòu)和分布式結(jié)構(gòu)兩種。這是因?yàn)楹植际诫娫吹呐潆娋W(wǎng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)選出了混合式的結(jié)構(gòu)。

2.1 故障定位的具體流程

（1）首先對(duì)配電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行拓?fù)浞治?，根?jù)配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的特性定位每個(gè)代理的位置，并在決策控制模塊中定位好故障線路判斷標(biāo)準(zhǔn)[3]。

（2）當(dāng)電網(wǎng)電源或是分布式電源的代理檢測(cè)到輸出電流（短路電流）明顯升高時(shí)，控制模塊啟動(dòng)故障定位功能。

（3）當(dāng)所有的代理完成故障定位判斷后，將結(jié)果上傳到電網(wǎng)電源的中心代理點(diǎn)，進(jìn)行分析。

（4）系統(tǒng)電源代理根據(jù)節(jié)點(diǎn)故障電流的判據(jù)，判斷發(fā)生故障線路，完成配電網(wǎng)的故障定位功能。

從以上的流程發(fā)現(xiàn)，節(jié)點(diǎn)故障電流的判據(jù)是故障定位的核心部分。

2.2 節(jié)點(diǎn)故障電流判據(jù)設(shè)計(jì)

根據(jù)含分布式電源的配電網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以分為兩種類型，一種為有源節(jié)點(diǎn)和無源節(jié)點(diǎn)。

對(duì)于有源節(jié)點(diǎn)，先以有源三分支節(jié)點(diǎn)來舉例：

判據(jù)如下：

（1）先確定發(fā)生故障線路在上游還是下游。

（2）確定上游或是下游的故障線路具體在哪一條支路上。

（3）通過比較下游線路中，電流相位的大小，即可判斷故障線路具體在那一條支路上。

當(dāng)節(jié)點(diǎn)A的上游發(fā)生故障時(shí)，線路AB和AC上的電流方向都是線路側(cè)流向母線側(cè)；當(dāng)節(jié)點(diǎn)A的下游發(fā)生故障時(shí)，現(xiàn)假設(shè)故障發(fā)生在線路AC上，那么線路AB上的電流方向是有線路側(cè)流向母線側(cè)，而線路AC上的電流，則是由母線側(cè)流向線路側(cè)，所以AB和AC的電流方向相反。那么故障線路就可以判斷是在上游還是在下游側(cè)了。

當(dāng)確定了上下游線路時(shí)，下一步就是確定具體在哪一條支路上了，那么根據(jù)基爾霍夫定律可知，電流AC的大小是其他兩條線路電流的和，那么IAC＞IAB，那么就確定了具體線路了，因此故障定位完成。

第二種特殊的情況是有源二分支節(jié)點(diǎn)：

判據(jù)如下：

根據(jù)電流方向的相位角方向的不同來判斷，如果是系統(tǒng)電源側(cè)發(fā)生故障時(shí)，那么故障電流的方向由含分布式電源側(cè)流向系統(tǒng)電源側(cè)，如果是分布式電源側(cè)發(fā)生故障時(shí)，那么故障電流的方向是由系統(tǒng)電源側(cè)流向分布式電源側(cè)。

對(duì)于無源節(jié)點(diǎn)，

對(duì)于此類節(jié)點(diǎn)來說，因?yàn)椴缓蟹植际诫娫?，所以就可以運(yùn)用傳統(tǒng)的故障定位方法了，當(dāng)IAB為故障電流時(shí)，說明故障線路在AB上，當(dāng)IAC為故障電流時(shí)，說明故障線路在AC上，如果AB，AC，都不是故障線路，那么故障線路就在A點(diǎn)的上游側(cè)嗎，因此故障定位完成。

3 結(jié)語

隨著分布式電源的大力發(fā)展和發(fā)電成本的減少，分布式電源的技術(shù)的發(fā)展逐漸成為未來的發(fā)展趨勢(shì)[2]。然而，傳統(tǒng)的故障定位因?yàn)榉植际诫娫吹牟⑷?，變得不在精?zhǔn)了，因此急需一種新的故障定位方法，來保證含分布式電源的配電網(wǎng)的正常運(yùn)行。

[1]分布式發(fā)電條件下的配電網(wǎng)故障定位研究[D].保定:華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文,2012,3.

[2]程榮.分布式電源并網(wǎng)對(duì)配電網(wǎng)保護(hù)影響的研究[J].機(jī)械管理開發(fā),2016(9):122-123.

[3]黃楠,劉斌.基于多Agent技術(shù)的電力系統(tǒng)的研究[J].微計(jì)算機(jī)信息(管控一體化),2009,25(12):42-44.