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。     

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。     

基于相电压差值极性的配电网单相接地故障检测方法

针对现有配电网自动化设备和方法难以快速准确检测线路单相接地故障的问题,提出一种基于相电压差值极性的配电网单相接地故障检测方法。通过分析配电网线路单相接地故障时的电压幅值特征,考虑中性点不接地系统和中性点经消弧线圈接地系统的区别,揭示线路单相接地故障时故障相与非故障相的电压幅值关系。利用故障相与非故障相的电压幅值特性,定义线路的电压差值极性系数,建立相应的单相接地故障检测判据,实现线路单相接地故障的快速检测。仿真结果表明,所提方法能够有效检测线路单相接地故障,检测结果不受中性点接地方式、负荷波动和故障角度的影响,具有较好的抗高阻故障能力。现场试验表明,所提方法可在3 ms内检测线路是否发生单相接地故障,可有效检测2.5 k过渡电阻的单相接地故障,具有较好的工程适用性。     

基于故障指示器+PMU装置信息的配电网故障定位技术研究

为满足自动化和智能化配电网的要求,提出故障指示器+PMU装置信息的配电网故障定位方法。该方法基于配电网拓扑结构和故障指示器状态,能快速、准确、可靠地定位故障线路区段。考虑故障后电流流向和故障指示器状态,以快速确定故障位置。然后在待分析的故障线路区段内,结合区段拓扑结构和DG系统位置信息,运用等效戴维南定理将区段两端的系统合理等效,以简化问题。根据线路区段类型,采用网络序分量模型和阻抗法来实现精确故障定位。研究结果表明,经过二次定位修正后,定位精度得到明显提升,误差率在10%以内。     

基于支路-节点的配电网馈线故障定位矩阵算法

提出一种基于支路-节点的配电网故障定位的矩阵新算法,将配电网中的馈线断路器,重合器作为图的节点,馈电线路作为图中的边,定义了网络描述矩阵.通过算例证明该算法是正确的。该算法无需进行繁琐的矩阵计算及判据矩阵的规格化处理,大大缩短了对故障的定位和隔离时间,又保证了规则的客观性。     

配电网故障定位的组合方法

结合配电网的实际情况,提出能够确定配电网故障点位置的实用方法.该方法通过比较各节点相间电压和负序电压来确定故障区段,并结合比较电压法和负序电压法进行测距,适用于配电网各种短路故障的定位,也可用于故障的自动在线检测.     

基于PQMS电压信息的有源配电网故障定位方法

通过建立逆变型分布式电源(Inverter Interfaced Distributed Generation,IIDG)在低电压穿越控制下的(Low Voltage Ride Through,LVRT)故障输出模型,利用电能质量检测装置(PQMS)的电压信息,建立故障定位评估函数,提出了一种含逆变型DG配电网的故障定位新方法。论文首先研究了逆变型DG的低压穿越控制策略,建立逆变型DG的故障特征模型,分析对称及非对称故障条件下输出特性。然后利用含逆变型DG的配电网模型,分析不同故障条件下的故障特征。通过分析故障分量网络,建立节点电压关于故障距离与过渡电阻的方程,通过改进的粒子群算法求解精确故障距离。该方法考虑了故障条件下DG输出特性对于配电网故障定位的影响,利用故障网络的节点电压分布函数,解决了低电压穿越运行下的逆变型DG有源配电网故障定位问题。最后,在DigSilent软件中构建了带有逆变型DG的IEEE 33配电网仿真系统,验证所提方法的有效性与准确性。     

基于电压信息的配电网断线故障定位

为利用配电自动化系统实现断线故障定位,定量分析了断点两侧伴随不同过渡电阻接地情况下的中压馈线电压以及配电变压器低压侧电压特征。提出了一种基于馈线终端单元（FTU）和配电变压器终端单元（TTU）上报的电压稳态信息的断线故障定位方法。并对其适应性进行了分析。对分布式电源接入对断线故障特征的影响也进行了分析。提出了单相接地故障处理技术和基于电压特征的断线故障处理技术协调互补的建议。基于PSCAD软件对示例配电网进行了仿真以验证提出的方法,仿真结果表明文中提出的断线故障电压特征正确、断线定位方法有效。     

基于电压估计误差的配电网故障定位方法

分布式电源的接入改变了配电网的故障特性,增加了配电网的谐波含量,给故障定位的准确性带来了较大挑战。为此,提出了一种基于最小化电压估计误差的有源配电网故障定位方法,即基于估计电压列向量和故障后各量测点记录的工频电压信息,构造最小化电压估计误差模型,通过序列二次规划法寻找电压误差最小的线路段和故障位置。该方法只需收集故障前后的工频量测信息,就能计及分布式电源和配电网三相参数不平衡的影响,同时可适应不同的故障类型和故障电阻情况,从而有效提高配电网故障定位的精度。仿真分析的结果表明该方法具有较高的定位准确性。     

基于节点阻抗矩阵和电压暂降的故障定位新方法

配电网线路发生故障时,将导致用户停电,直接影响供电连续性和可靠性,及时准确的故障定位对及时排除故障,缩短停电时间,提高供电质量有重要意义。当线路发生故障时,一方面将在全系统内引起电压暂降,给系统内的敏感负荷带来损失;另一方面,利用该特征可识别故障类型并判断故障位置,为此提出利用电压暂降数据识别故障类型,基于节点阻抗矩阵实现配电网故障定位的新方法,并结合网络参数和离线仿真分析,建立不同故障类型和故障情况下的节点电压数据库,当检测到故障后,将采集到的电压暂降数据在节点电压数据库中进行搜索匹配,确定故障区间和故障点。该方法直接利用搜索结果确定故障位置,不用增加其它算法或变换,原理简单,计算迅速。最后,利用电力系统计算机辅助设计（power system computer aided design,PSCAD）仿真软件和实验室搭建实际电路进行测试,验证所提方法的正确性和可靠性。     

A generalized fault location method based on voltage sags for distribution network

An enhanced fault location method based on voltage sag profiles for distribution networks is presented in this paper. In other previous methods, only a single measurement has been used. The proposed method can be used with any number of measurements in the network, making it more general. A new ranking approach that addresses multiple possibilities of the faulted section is proposed. Different case studies with various numbers of measurements are performed on a large 11‐kV network with the main feeder consisting of 42 buses to validate the method. The test results show that there is an improvement in terms of accuracy in detecting the faulted section in the first attempt for each additional measurement. Therefore, by utilizing the average value of each measurement, a better accuracy of fault location can be achieved. © 2013 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

基于直流电抗电压的柔性直流配电网故障测距方法

故障测距是柔性直流配电网发展所需的关键技术之一,传统的高压直流输电系统故障测距方法在直流配电系统中适应性不好。因此在考虑线路配置直流电抗器的情况下,提出一种基于直流电抗电压的直流配电网双端故障测距方法。该方法从直流故障的电容放电阶段进行研究,利用线路两端直流电抗电压构建包含故障距离和过渡电阻的两个未知参数的时域微分方程,并利用最小二乘法进行求解。PSCAD仿真结果表明该方法能够有效地进行故障定位,并且能够计算出故障点过渡电阻,可以满足直流配电网的故障测距要求。     

基于正序电压差的含分布式电源配电网断线接地复合故障定位方法

分布式电源(distributed generation, DG)大量应用给电网故障识别与定位提出了更高要求。配电网断线故障时绝缘虽未遭到破坏,但可能导致DG故障穿越,甚至诱发并网逆变器闭锁,造成电气量越限,威胁电网稳定运行。为此,提出了一种利用正序电压差实现含DG配电网的断线接地复合故障定位方法。通过解析不同故障情况下配电网馈线序电流和DG并网点电压,发现了非故障点两端正序电压差等于线路压降,而断口两端正序电压差恒为正数且多大于非故障区段压差的特征,构造了基于正序电压差的故障定位判据。针对定位判据可能出现的死区问题,引入DG输出电流作为辅助判据提高定位可靠性,进而提出了含DG配电网的断线接地复合故障定位方法。理论分析和仿真结果表明,所提方法能够实现不同DG容量、故障位置下的断线接地复合故障区段准确定位,且具有较强的耐过渡电阻能力。     

基于分层定位模型的含DG配电网故障定位方法研究

针对现有配电网故障定位算法在含DG的故障定位中存在耗时长、准确率低等问题,提出了一种将分层模型与改进免疫算法相结合用于含DG的配电网故障定位方法。简化配电网模型,使用改进的免疫算法定位故障区域,并使用改进的免疫算法对故障区域进行二次定位。通过试验对单点故障和多点故障进行分析,验证了所提方法的优越性。试验结果表明,相比于传统的故障定位方法,所提方法引入了分层理论,有效降低了故障节点的搜索维数,在保证速度的情况下,具有较高的故障定位精度。     

基于拓扑划分的配电网故障定位新算法

提出一种配电网故障定位的新算法,将配电网根据电源的个数进行分区,基于图论快速识别电网拓扑,将同一电源供电区域内的节点以树的形式进行链接。通过一次粗略定位找到存在故障的树,根据树中节点之间的链接关系,仅选择包含故障信息的支路,利用支路中父子节点故障信息的不一致性完成二次定位,准确找到故障的发生区段。用算例验证了所提算法的正确性和高效性。     

基于模型识别的有源配电网单相接地故障定位方法

分布式电源(distributed generation, DG)大量接入使配电网继电保护面临严峻挑战。单相接地故障发生概率大,但故障信息十分微弱,特别是在DG多样化故障输出特性的影响下,有源配电网单相故障定位的准确性常难以保证。为此,提出了一种基于模型识别的有源配电网单相接地故障定位方法。分析了配电网单相接地故障下DG的输出特性,建立了在不同故障位置下有源配电网的正序增广网络,构建了故障位置关于馈线出口以及DG输出电流的函数,建立了配电网单相接地故障位置模型,利用不同故障位置下短路电流矢量占比系数的差异性构建了新的故障定位判据。通过将单相接地故障定位问题转化为故障位置模型系数的求解问题,提高了故障定位的准确性和实用性。理论和仿真分析表明,在不同故障位置、不同过渡电阻下均能准确定位单相接地故障,具有原理清晰、故障特征量采集便捷、灵敏性和可靠性高的优点。     

基于混合量测状态估计的配电网故障定位方法

微型相量测量单元(micro-phasor measurement unit, μPMU)为配电自动化的进一步升级提供了良好的量测基础,但现阶段电网中μPMU数量有限,难以满足传统配电网故障定位的需求。针对该问题,结合电网中μPMU与智能电表等量测设备,并基于虚拟节点的多重状态估计方法,提出了一种基于混合量测状态估计的故障定位方法。首先,通过等效变换将μPMU和智能电表的测量信息输入到故障状态估计器当中。然后,利用μPMU将网络划分为不同的区域。根据状态估计结果计算故障电流,缩小故障搜索区域以减少计算复杂度。为了识别区域内的故障位置,通过设置附加虚拟故障节点形成多种特定的故障拓扑结构并执行多重状态估计,计算出用于识别故障位置的加权测量残差指标,以确定故障位置。最后,在实时仿真系统(real-time digital simulation, RTDS)中进行仿真测试,结果表明所提方法在不同故障场景下均能准确有效地定位故障,且对量测误差具有较好的鲁棒性。     

基于相电流特征的配电网单相断线区段定位新方法

由于雷击等原因,配电网单相断线故障时有发生。为了避免断线故障导致电机损坏等事故,文章基于相电流特征提出了一种断线故障区段定位新方法。首先利用序网络分析了配电网发生断线故障后的相电压、电流特征,然后根据相电压特征构造了启动判据和故障选相判据,根据相电流相关系数构造了区段定位识别判据。所提出的方法具有灵敏度高、通信量小的优点,PSCAD仿真验证了该方法的有效性。     

配电网选线和测距新方法研究

配电网络由于分支多,发生故障后,过渡电阻大,不容易正确选线和准确测距.利用一套高采样率的电流互感器和一套常规的电压互感器实现多馈线系统选线和测距.在所有线路的长度已知的情况下,利用小波变换获取电流暂态行波,根据暂态行波波头计算出各个波头对应的距离;根据已知的线路的长度进行排除,找出故障线路;给出故障点的位置和故障线路.ATP仿真结果表明,该方法在配电网络发生单相接地故障时,能够正确选出故障线路并且准确地测得故障点的位置,且不受过渡电阻和系统运行方式的影响.