基于μPMU的主动配电网故障定位方法研究

准确的故障定位有助于提高配电网络的稳定性。随着分布式发电和电动汽车的接入,传统配电网逐渐向主动配电网发展,传统故障和保护装置已无法满足,这对故障定位技术和装置提出了新的要求。文章提出了一种基于微型同步相量测量单元(也叫做μPMU或者微同步相量)的新方法对主动配电网的故障进行定位。该方法运用单端μPMU采集的电压电流信息,查找故障线路,得到候选故障点并计算其故障距离。并根据两端μPMU测量电压和故障电压之间的相位关系,排除伪故障点,确定故障点位置。仿真结果表明,在主动配电网下,该定位方法具有较高的定位精度,仅需在线路的两端配置μPMU即可满足对不同类型故障进行准确地定位。在高渗透率DG和高阻故障的情况下,该定位方法依然可以准确地对故障进行定位。     

考虑复故障的有源配电网故障定位方法

配电网受到极端扰动后可靠故障定位是提升配电网供电可靠性的重要手段.在极端扰动中,配电网中发生复故障的概率增大,主要体现在故障重数多、故障类型多、高阻接地等特征.文章提出一种考虑复故障的有源配电网故障定位方法.基于μPMU优化配置下的区域划分,形成各个监测域.通过搜索算法确定可疑监测域,并启动故障定位算法,利用不平衡电流分量幅值比较的故障区段检测判据定位故障.通过PSCAD/EMTDC和Matlab,验证了该方法不受故障位置和故障类型的影响,适用于多重、多类型故障等复杂场景,且有较高的抗过渡电阻能力.     

基于μPMU同步量测数据的配电网故障定位方法

通过在辐射型多分支配电网络配置微型同步相量测量单元(μPMU),提出了一种基于μPMU同步量测数据的配电网故障定位方法。该方法首先通过单端μPMU电压、电流同步相量求取初始故障距离。然后,根据双端μPMU电压、电流同步相量排除伪故障点,迭代确定故障在主网络上的具体位置,通过与初始故障距离比较,判断故障发生在主网络还是分支线路上。最后,通过伪故障点的迭代排除,确定分支上故障到主网络的距离。该方法考虑了线路电容对故障定位精度的影响,通过线路对地电容分析,减小了定位误差。仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于μPMU同步量测数据的配电网故障定位方法

通过在辐射型多分支配电网络配置微型同步相量测量单元(μPMU),提出了一种基于μPMU同步量测数据的配电网故障定位方法。该方法首先通过单端μPMU电压、电流同步相量求取初始故障距离。然后,根据双端μPMU电压、电流同步相量排除伪故障点,迭代确定故障在主网络上的具体位置,通过与初始故障距离比较,判断故障发生在主网络还是分支线路上。最后,通过伪故障点的迭代排除,确定分支上故障到主网络的距离。该方法考虑了线路电容对故障定位精度的影响,通过线路对地电容分析,减小了定位误差。仿真结果验证了该方法的有效性。     

计及PMU最优配置的输电线路广域自适应故障定位算法

针对电网信息不全条件下的输电线路故障定位问题,提出一种计及相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)最优配置的广域自适应故障定位方法。该文在分析基于故障可观测性的故障定位原理的基础上,建立了计及零注入节点实现全网线路故障可观测性的PMU最优配置模型;提出了基于定位域的广域故障定位策略,根据系统拓扑和PMU节点划分定位域,电网拓扑结构发生变化时,只需局部更新相应定位域。线路故障后,利用PMU测量结果快速界定故障的定位域,无需线路故障信息,提高了定位算法的自适应能力。基于PSCAD/EMTDC和Matlab的仿真结果表明,该文提出的计及零注入节点的PMU优化配置方法能有效减少PMU数量,基于定位域的故障定位算法自适应能力强,定位结果精度高,对系统拓扑结构变化、各种故障类型、过渡电阻、故障位置均有较好的适用性。     

基于μPMU和二分搜索法的辐射状配电网电压暂降源定位

快速准确地定位电压暂降源,对提高供电可靠性和明确供需双方责任具有重要意义。文中提出一种基于微型同步相量测量装置(micro-phasor measurement unit,μPMU)和二分搜索法的辐射状配电网电压暂降源精确定位方法,首先利用装设μPMU的分层电路求解暂降源电流,在各分层电路分别假设暂降源电流注入各母线节点,进而计算末端母线虚拟电压变化量,并与实测的末端母线电压变化量求误差,根据误差大小确定暂降源邻近母线。然后在暂降源邻近母线相邻区段的中点设置虚拟母线,利用二分搜索法快速缩小定位区间,实现暂降源的精确定位。最后在MATLAB中利用IEEE 33节点模型对文中方法进行验证,结果表明该方法对辐射状配电网中不同位置、不同类型的电压暂降源定位精度高,且具有一定的抗干扰能力。     

故障导致电力系统不可观情况下的故障定位方法

故障发生后电网的拓扑结构发生变化,可能会造成电力系统失去可观性。现有的辨识方法忽略了这种特殊情况下对定位准确性的影响,而若能准确地辨识故障位置则可以在故障发生后采取保护策略,阻止故障的扩大。针对这一问题首先分析了在常规电网结构中不平衡电流的计算方法,研究了故障发生后不平衡电流与故障线路之间的关系。然后分析了几类可能的同步相量测量装置(phasor measurement unit,PMU)配置情况,研究了PMU配置位置与故障发生后的系统不可观性的关系,揭示了几种失去可观性情况下的不平衡电流值的变化规律。利用不平衡电流计算值反推故障位置的方法提出了故障定位方法,制定了故障定位流程。最后基于BPA仿真软件搭建了一个35节点的电力系统,分别在不同的PMU配置位置下仿真对比了定位效果。结果表明所提出的方法能够准确地定位故障。所提方法的适用于结合保护装置动作信息进行广域后备保护,并且扩充了短路故障定位的适用范围。     

基于节点电压差值的配电网故障定位方法

针对基于微型同步相量量测(μPMU)的配电网故障定位方法存在经济性与定位精度有待提高的问题,提出了一种基于节点电压差值的配电网故障定位方法。通过分析配电网节点电压的故障特性,定义了节点电压计算值与量测值的差值指标W。然后,利用节点电压计算值与量测值之间的数值关系,建立了有限量测装置情形下的配电网故障支路辨识原则。进而,根据故障支路两端节点的量测数据,利用末端节点注入电流后线路间节点电压变化值与末端节点量测电压变化值间的关系,提出一种基于线路末端节点电压差值的故障定位方法。仿真表明,所提方法可以实现有限量测装置情形下的故障准确定位,且定位结果受故障类型、过渡电阻、量测误差的影响较小,具有较好的抗线路参数和节点负荷变化的能力。     

基于子系统划分和注入电流比的配电网故障定位方法

针对配电网因结构复杂、分支众多而难以实现准确故障定位的问题,提出了一种基于子系统划分和注入电流比的配电网故障定位方法。首先,根据末端节点数将配电网划分成若干相互独立的子系统,并在任意子系统内计算首末端节点的等效虚拟注入电流,继而可得故障点的注入电流。然后,假设将该电流在各子系统的不同节点分别注入,根据末端节点电压计算值与实测值的误差大小确定故障子系统。最后,在故障子系统内,利用首末端节点注入电流比与真实故障点的位置关系进行故障定位。所提方法仅需在首末端节点配置微型同步相量测量单元,具有较好的经济性。经Matlab/Simulink仿真测试,所提方法不仅受故障类型、过渡电阻、故障位置、初相角的影响较小,而且对负荷变化和噪声不敏感。     

基于μPMU相量信息的配电网络故障测距方法

配电网参数不准确是影响配电网故障测距精度的主要原因之一,同时实际中配电线路不对称较为严重,也在一定程度上影响了故障测距精度。传统配电网阻抗法故障测距多采用电压电流序分量幅值信息,其精度受到互感器及现场条件制约,难以有本质提高。随着微型同步相量测量单元(micro phasor measurement unit,?PMU)在配电网中的应用,可以获取高精度的相位信息,为基于在线参数辨识的配电网故障测距提供了条件。提出了一种基于μPMU相量信息的配电线路故障测距方法。首先,量化分析了实际配电线路参数误差对故障测距结果的影响,采用考虑线路耦合与线路三相不平衡的集中参数模型。其次,结合μPMU高精度测量的线路正常运行数据与故障数据,以线路参数与故障距离同时作为未知参数,挖掘线路首、末端信息得到的故障点电压相量特性,以电压相量差模值最小作为目标函数,以相角相等作为约束条件,利用内点法优化同时求取实时线路参数与故障距离。最后,在PSCAD中搭建了仿真模型进行验证,仿真结果表明文中提出的算法可以根据故障前后的信息辨识线路参数,并具有较高的故障测距精度。     

电力系统失去可观性情况下的故障定位方法

故障发生后电网的拓扑结构发生变化,可能会造成电力系统失去可观性。现有的辨识方法忽略了这种特殊情况下对定位准确性的影响,而若能准确地辨识故障位置则可以在故障发生后采取保护策略,阻止故障的扩大。针对这一问题首先分析了在常规电网结构中不平衡电流的计算方法,研究了故障发生后不平衡电流与故障线路之间的关系。然后分析了几类可能的同步相量测量装置(phasormeasurementunit,PMU)配置情况,研究了PMU配置位置与故障发生后的系统不可观性的关系,揭示了几种失去可观性情况下的不平衡电流值的变化规律。利用不平衡电流计算值反推故障位置的方法提出了故障定位方法,制定了故障定位流程。最后基于BPA仿真软件搭建了一个35节点的电力系统,分别在不同的PMU配置位置下仿真对比了定位效果。结果表明所提出的方法能够准确地定位故障。所提方法的适用于结合保护装置动作信息进行广域后备保护,并且扩充了短路故障定位的适用范围。     

基于有限PMU配置的配电网故障定位

提出一种仅需要有限的相量测量单元(PMU)便能实现单故障和多重故障定位的配电网故障定位方法.首先通过叠加原理和等效变换推导故障网络节点电压方程,基于此建立压缩感知模型.然后利用l1正则化最小二乘法求解近似故障电流并进行归一化处理,确定疑似故障区间.通过电压残差公式和故障测距公式依次计算可能故障数目下对应的电压残差和故障...     

大电网下基于故障域的PMU配置和故障定位新方法

提出一种基于故障域的PMU配置和故障定位新方法。根据故障时PMU可观性的配置要求,在假想故障下划分全网的故障配置域,进行了基于故障配置域的PMU整数线性规划配置。系统发生故障时,根据各故障域内附加差动电流的响应,确定实时故障域,在实时故障域内采用虚拟电流法对故障进行了精确测距。算例分析表明,所提方法以少数的PMU配置实现故障网络的拓扑可观,为构建可靠经济的强壮电网监测系统提供了参考;故障域的实时响应使得快速锁定故障区域,防备连锁跳闸误动作成为可能;并且文中的故障测距技术对各种故障类型、故障位置以及线路结构均有良好的定位效果。     

基于电流相位变化的有源配电网故障区段定位

随着配电网中分布式电源(DG)接入的日益增加,配电网结构由传统的单端电源系统逐渐转变为有源配电网,传统配电网保护已经不能满足配电网故障保护的需求。提出一种适用于有源配电网的故障区段定位方法,该方法利用同步相量测量装置(PMU)得到两端故障电流相角变化量,无需安装方向元件和互感器,降低了经济成本,计算快速简单,提升了配电网整体稳定化、快速性和自适应能力,具有广泛应用前景。     

基于随机矩阵理论的故障时刻确定和故障区域定位方法

针对目前基于广域测量系统(wide-area measurement system,WAMS)数据的故障诊断方法容易受到WAMS不良数据干扰的问题,该文将随机矩阵理论应用于WAMS量测数据的信息提取上,分别提出了基于平均谱半径(mean spectral radius,MSR)指标的故障时刻确定方法和基于相量测量单元(phasor measurement units,PMU)数据相关性分析的故障区域定位方法,通过PMU数据的随机矩阵模型的建立和平均谱半径指标及PMU数据相关性的计算,实现了基于MSR指标的故障时刻确定和基于PMU数据相关性分析的故障区域定位,且对不良数据具有非常好的鲁棒性。分别以10机39节点算例和某实际区域电力系统为例,仿真验证了所提方法的有效性和准确性。     

主动配电网多目标PMU最优配置

随着大规模的分布式电源(distributed generation,DG)接入及电网与用户互动增加,主动配电网状态估计结果与量测配置需要考虑更多不确定性因素。为加强对配电网的实时监测与控制,提高配电网运行态势感知能力,需要发展同步相量测量装置(phasor measurement unit,PMU)。在计及DG与负荷不确定性的基础上,建立了考虑经济性、配电网状态估计精度以及节点电压越限概率的多目标PMU最优配置模型。以拟蒙特卡洛方法模拟DG与负荷的不确定性;基于两步式加权最小二乘方法,构建混合量测配电网状态估计模型,并利用改进的自适应多目标二进制差分进化算法进行求解,从而得到特定状态估计误差精度下的PMU最优配置Pareto非劣解集。通过IEEE 33节点配电网系统进行仿真计算分析,验证了所提模型与算法的可行性与有效性。     

基于电网脆弱性和经济性评估的PMU 最优配置新方法

基于 GPS 时钟同步技术的同步相量测量装置(phasor measurement unit,PMU)为直接观测电力系统的动态行为提供了重要手段.若电网发生 N?1故障,传统的 PMU 配置不能满足全网可观的要求.若考虑 N?1情况,PMU 配置个数较传统配置多,成本大大增加.针对上述问题,提出一种新的 PMU 最优配置方案.该方案利用广义特勒根定理对电网母线与支路进行脆弱度分析,然后对全网进行 PMU 配置及考虑 N?1情况的 PMU 配置.通过脆弱度排序、经济指标、鲁棒性分析,确定 PMU 配置新方案.以 IEEE 14标准节点系统为算例,验证了该方法的可行性.     

基于μPMU的智能配电网预想故障集组合筛选方法

智能配电网预想故障集筛选是系统安全态势评估的重要基础。为了全面精准感知智能配电网的安全风险，引入具有实时性、同步性、准确性和量测数据全面性的微型同步相量测量单元（μPMU），提出一种基于其高密集采样数据的融合类内与类间距离的加权K-means聚类方法（KICIC）和云理论的预想故障集组合筛选排序方法。首先遍历智能配电网各节点发生各故障类型的场景构建故障数据集；然后采用KICIC算法进行故障数据集聚类分析，进而基于云模型的云数字特征客观量化评估故障类严重度不确定性的危害并输出预想故障集；最后算例结果表明：融合KICIC聚类和云模型的预想故障集组合筛选排序方法从数据挖掘层面实现高风险预想故障集的可靠筛选。     

主动配电网三相电压优化及校正控制方法

研究主动配电网三相电压的优化与校正控制技术,提出了全网集中优化、局部协调校正的控制方法。在长时间尺度内,协调全网有功和无功资源,基于半定规划理论建立计及本支路相间互感的主动配电网三相电压优化的数学模型,实现全网优化控制。在短时间尺度内,利用电压相量对节点注入功率的三相灵敏度建立电压相量校正二次规划模型,实现电压相量校正控制。IEEE 33节点三相标准测试系统的仿真表明,全网优化控制能有效降低网损,局部校正控制能利用最小的功率调整量快速校正越限节点的电压幅值,并减少三相不平衡度。     

一种新的考虑电力系统潮流直接可解的PMU最优配置

同步相量测量单元(PMU)可以直接量测节点电压相量和与该节点相连的支路电流相量。通过在适当位置配置PMU,便可使潮流方程不需迭代直接可解,为此提出了计及PMU支路电流相量的潮流方程直接可解法,并采用粒子群优化算法解决了PMU的最优配置问题。算例结果表明本方法有效,并可以减少所需PMU的个数,因此具有实际的应用价值。