适应分布式电源接入的双模式馈线自动化研究

随着分布式电源接入配电网的容量越来越大,现有馈线自动化(feeder automation,FA)模式存在适应性问题。在分析分布式电源接入对电压—时间型FA、分布智能FA以及集中智能FA影响的基础上,提出了不受分布式电源影响的基于暂态能量的方向元件和基于负序电压不对称度的"分闸"判据;针对电压—时间型FA,采用负序电压"分闸判据"以实现故障的就地定位与隔离;针对分布智能FA模式和集中智能FA模式,利用基于暂态能量的方向元件实现故障识别与隔离。最后提出了一种集中型和电压—时间型双模式馈线自动化方案,可进一步提高含分布式电源配电网的故障处理水平。     

配电网故障处理研究进展

为了反映在配电网故障处理方面的研究现状,对近20年来的研究成果进行了综述。主要论述了配电网单相接地故障处理技术、配电网继电保护配合技术、基于自动化开关相互配合的馈线自动化技术、智能分布式配电自动化技术、集中智能配电网故障定位技术、容错故障定位技术、含分布式电源故障处理技术、健全区域供电恢复策略等领域的研究进展,指出了配电网故障处理技术的发展趋势。     

含分布式电源的配电网自动化故障处理方案

为了实现配电自动化系统故障处理与分布式电源接入的协调配合,对分布式电源接入对配电网故障处理可能产生的影响进行了分析,在此基础上分别提出架空配电网和电缆配电网的改进配电自动化故障处理方案.对于含分布式电源的架空配电网,探讨了其重合闸延时时间的设定问题,指出只有确保重合闸前分布式电源已从电网脱离才能保证重合成功,并提出利用重合闸过程中再次经历的故障电流信息进行故障定位的方案.对于含分布式电源的电缆配电网,提出1种基于方向过流判据的改进配电自动化故障处理方案.结合实例说明了所建议的故障处理过程.仿真分析表明所提出的电缆配电网的配电自动化故障处理方案是可行的.     

含分布式电源配电网的故障定位

为解决含分布式电源配电网的故障定位问题,对分布式电源的故障电流特性和含分布式电源配电网的短路电流进行了分析,探讨了根据故障电流信息和传统故障定位规则,对含分布式电源配电网进行故障定位的可行性分析.文中提出一种针对架空配电网且根据故障电流信息的改进故障定位策略,利用重合闸与分布式电源脱网的配合,解决含分布式电源架空配电网故障定位难题.研究结果表明:对于分布式电源接入母线的情形,可以根据故障电流信息,依靠传统的故障定位规则进行故障定位;在适当限制分布式电源接入馈线容量比例的条件下,对电缆配电网和供电距离较短的架空配电网,根据故障电流信息采用传统故障定位规则基本上都能正确进行故障定位,而对于供电距离较长、接纳电机类分布式电源容量偏高的架空配电网,需采用根据故障电流信息的改进故障定位策略.     

含分布式电源的馈线电流序分量比较式保护

分布式电源的接入对传统配电网保护带来了严重的影响。此外,逆变型DG的故障特性以及系统的故障穿越电流均会影响到常规纵联保护的动作性能。对此,提出了一种含DG馈线的电流序分量比较式保护。针对非对称性故障,根据保护区域两侧负序电流的相位差异,构造了负序电流相位比较式保护判据。针对对称性故障,根据系统侧与DG侧提供短路电流的大小差异,构造了正序电流幅值比较式保护判据。基于上述保护原理,开发了保护样机,仿真分析与动模测试结果验证了所提含DG馈线保护的有效性。     

基于5G的含分布式电源智能分布式馈线自动化实现方法

分布式电源(distributed generation,DG)接入比例的增高,改变了配电网的馈线结构,影响了短路电流分布及流向,使得配电网故障处理更加复杂。由于光纤通信无法实现全覆盖,分布式馈线自动化(feeder automation,FA)的处理时效面临新的挑战。针对以上问题,结合5G网络通信技术,提出一种基于5G的含DG智能分布式FA实现方法。采用相邻终端划分为基本单元区域的模式,以基本单元区域为单元,通过5G网络共享实时信息数据,引入电流算式实现含DG配电网的故障快速定位,并结合DG特性实现故障隔离及恢复。基于以上方法,研制了新型智能配电自动化终端,在试点工程成功投入使用,验证了该技术的正确性和可行性。     

分布式发电配电网故障区间定位的自适应矩阵算法

准确定位分布式发电配电网故障区段是有效利用清洁能源的前提。基于馈线终端单元(FTU)的配电网故障定位矩阵算法,提出一种适合分布式发电配电网故障定位自适应算法。根据流过FTU的过电流及其方向,首先判断分布式电源是否投入运行和母线及分布式电源是否发生故障,初步确定配电网的故障区域;再根据故障区域结构和FTU过电流信息自适应构成故障矩阵,定位故障所在线路;为排除畸变故障信息的干扰,比较故障线路两端检测到的故障电流差值,提出了故障电流差值比较判据。算例验证了算法的准确性、高效性和良好的容错机制。     

主动配电网智能分布式馈线自动化故障定位方法

随着分布式电源的高渗透率接入,配电网的结构由传统的辐射型变成了一个多端电源结构。受分布式电源注入短路电流的影响,传统的基于过流保护的配电网故障定位方案可能失效。通过研究主动配电网故障电流的特性,得出了电流相位差与故障位置的关系,提出了一种新型的主动配电网分布式馈线自动化(feeder automation,FA)故障定位方法,各终端根据自身和相邻设备的故障过流信息及故障电流相位进行分布式计算,共同实现主动配电网的故障定位。该方法适用于多电源、多分支、多联络的复杂主动配电网,且不依赖于电压信息,各终端采用分布式决策,故障定位准确。最后利用DIg SILENT仿真与工程实例验证了本文所提故障定位方法的可行性与有效性。     

智能配电网馈线自动化功能优化研究

对配电自动化智能终端判据及馈线自动化功能等进行分析与研究,提出智能化终端的模块化程序结构,详细论述配电终端在故障隔离、励磁涌流判别、定值自适应、抗干扰方面的实用方案,讨论断路器控制回路及供电电源系统的优化,研究配电网自愈问题、故障就近隔离举措、负荷分支切除可靠性、断路器失灵功能及依托零序电流波形的接地故障点定位应用技术。     

基于状态量信息的含分布式电源配电网保护新方案

为消除分布式电源(DG)接入对保护的影响,同时尽量减少改造成本,提出了一种基于多点状态量信息的含DG配电网保护新方案。对于DG下游辐射状线路和无DG接入的馈线,所提方案根据过电流保护动作信息实现故障定位。另外,基于馈线首端和DG并网点处的电压和电流信息,提出了补偿阻抗极性信息的新判据及其故障定位方法。当DG上游区域发生故障时,所提方案无需加装电压互感器,即可快速准确地切除DG上游区域的故障线路。最后,通过PSCAD/EMTDC软件对一个含DG的10 kV配电网进行故障仿真与分析,结果验证了所提方案的有效性和正确性。     

分布式智能的小电流接地故障定位方法

为了减少通信压力和提高供电可靠性,提出一种分布式智能的小电流接地故障定位方法。该方法以故障点两侧的暂态零序电流相似程度低和波形差异大为基础;利用配电自动化系统终端采集故障信息,通过对等通信网络使相邻馈线终端之间交换彼此的故障信息,并两两计算它们之间的暂态零序电流相似系数;由馈线终端确定故障区段,且把故障定位的最终结果上报给主站。该方法由馈线终端单独完成,不需要主站参与,适应性广,定位速度快,通信压力小,可显著提高供电可靠性。通过ATP仿真验证了分布式智能小电流接地故障定位方法的可行性。并给出了ATP仿真实验,实验分析结果表明了该故障定位方法的可行性和有效性。     

基于自适应重合闸的配电网快速故障定位与隔离方法

馈线自动化对提高配电网供电可靠性具有重要意义。为了克服电压-时间型馈线自动化模式存在的故障处理时间长、故障点上游开关经两次短路电流冲击、上游区段需要经历两次短时停电等缺点,提出了一种基于自适应重合闸的配电网故障快速定位与隔离方法。介绍了实现该策略的三项关键技术,包括基于永磁操作机构的配电网分相开关、基于暂态电流特征的选相元件、基于工频电压特征的故障性质判别方法。该策略避免了重合于永久性故障时短路电流对上游开关的二次冲击以及上游区段的二次停电,同时可有效缩短故障处理时间。     

一种馈线自动化仿真培训系统

针对复杂配电自动化生产过程操作实验成本较高,影响供电可靠性以及危险性较大等问题,给出了一种馈线自动化仿真培训平台构建方法。利用该方法,对配电主站、配电一次系统、EPON通信系统组成的馈线自动化系统进行仿真,实现了配电系统、EPON系统故障模拟,并对常见EPON系统故障进行了实测分析。理论分析与仿真案例表明,基于EPON通信的馈线自动化仿真系统建模方法是可行和有效的。该模型能反映馈线自动化系统的实际运行特性,从而提高仿真模型的精确性和仿真功能的多样性。     

配电网馈线系统保护原理及分析

馈线自动化是配电自动化的主要功能之一，该文针对中国配电自动化的实施情况，讨论了馈线保护技术的现状及发展，提出了建立在光纤快速通信基础上的配电网馈线系统保护的新原理和新概念，馈线系统保护充分吸取了高压线路纵联保护的特点，利用馈线保护装置之间的快速通信，一次性地实现对馈线故障的故障隔离，重合闸，恢复供电功能，将馈线自动化的实现方式从集中监控模式发展为分布式保护模式，从而提高了配电自动化的整体功能。     

分层备用保护型馈线自动化技术研究

将后备分层保护技术特点引入智能分布式馈线自动化系统,提出一种新型的分层备用保护型馈线自动化算法。根据配电网络拓扑结构及供电方向定义每回线配电终端的区域属性和层级属性,同时采用组播传输方式实现智能分布式FA通信,最终实现故障快速隔离与非故障区域恢复。经过RTDS仿真验证及现场验证表明,该方法可快速完成故障处理,当终端通信故障或下级开关动作失效时,上级开关自动动作,在减少故障处理时间的同时,提高了分布式馈线自动化系统的可靠性。     

计及馈线自动化故障处理全过程的配电终端优化布置方法

为了进一步提高配电网供电可靠性,提出了一种计及馈线自动化(feeder automation, FA)故障处理过程的配电终端优化布置方法。首先以自适应综合型FA模式为例,分析FA的故障定位、隔离与恢复供电的故障处理全过程,并基于电力系统仿真软件DIgSILENT建立了配电终端的动作信号逻辑模型。其次,在考虑了FA故障处理过程的条件下,计算包括故障区域与非故障区域的总负荷停电损失成本,与总投资成本共同构成模型目标函数。考虑系统平均供电可用率指标约束等因素,建立配电终端优化布置模型。然后,基于整数编码的人工蜂群算法确定配电终端最优安装总数,制定配电终端最优配置方案,计算出配电终端最优选址方案。最后,以冀北某地区10 k V配电网作为仿真算例,基于DIgSILENT模拟FA故障处理全过程,验证所提方法的有效性和适用性。     

基于电流极性比较的主动配电网故障定位方法

馈线终端单元在主动配电网发生故障时实现对配电网的主动控制,需要简单有效的控制算法。因此,提出了基于电流极性比较的主动配电网故障定位方法。该方法采用馈线终端单元实时检测故障电流,将电流突变时刻作为故障起始点,记录故障后半个周波数据,并计算其极性。通过比较相邻检测点故障电流的极性,实现故障定位。仿真和现场验证结果表明,该方法在主动配电网发生相间短路故障和单相接地故障时均能实现准确的故障定位。     

基于5G通信模式下的配电网自愈保护应用

因配电网线路分段、分支开关数量多,导致配电网保护级差配合困难,故障切除模糊,故障范围扩大。应用配电自动化系统,可解决这一问题并完成配电网自愈。目前,配电自动化多采用主站集中式,即收集各节点电气量和开关量信息上送至主站,主站完成逻辑判断,进行策略下发,实现故障隔离和电网自愈。但主站式方式数据传输、校验环节多,故障隔离时间通常在分钟级,在配电网络自愈时,需短时对主供线路停电。采用基于5G通信技术的分布式馈线自动化,通过下沉计算及逻辑判别节点至配电终端,实现了毫秒级的故障就地隔离及网络重构,故障切除精准。探索的配网保护定值优化方案,通过配网保护定值与分布式馈线自动化故障判别策略的融合配合,实现了主供线路不停电情况下的故障隔离和配电网重构,做到了用户停电“零感知”。工程在成都市配电网首次实施应用,取得了良好效果,有效解决了城区保护级差配合困难的问题,为5G通信保护在配电网及其他电压等级电网上的拓展应用积累了经验。     

考虑单相接地故障处理的自适应重合式馈线自动化方法

针对当前馈线自动化(FA)存在过度依赖通信、安全防护难度大、定值参数不能自适应等问题,提出一种考虑单相接地故障处理的自适应重合式FA方法。结合单相接地暂态特征检测原理,制定过流失压跳闸,合闸过流后跳闸并闭锁,短时来电跳闸并闭锁的策略。配合变电站出口保护设计FA逻辑,并基于配电一二次融合成套装置实现多分支多联络配电网的大电流故障和单相接地故障的定位隔离及非故障区供电恢复。最后,基于实时数字仿真器(RTDS)搭建仿真测试平台,验证了所提方法的正确性和有效性。     

馈线自动化的最优控制模式

总结了当前配电自动化中馈线自动化的控制模式，在比较调度自动化、变电站综合自动化技术特点的基础上，提出了具有柔性控制特征的分层分布式馈线自动化控制模式。该方案将配电自动化的紧急控制功能相对独立，并尽可能下放到馈线层的配电终端中实现，以一条馈线为对象实现馈线的故障识别、故障隔离及负荷转移，同时保留配电子站、配电主站层的馈线紧急控制功能，并作为远后备。这种控制模式可提高配电自动化系统的可靠性，当配电主站、配电子站或主站到子站的通信系统失去功能时仍可实现馈线的故障处理，从而使配电自动化系统具有更好的鲁棒性。