论述极易配电线路分布式故障隔离方法武嘉杰

论述极易配电线路分布式故障隔离方法武嘉杰

武嘉杰

（身份证号码：15020419821012xxxx内蒙古鄂尔多斯市017000）

摘要：对于含分布式电源的配电网，提出一种依据故障过流和故障方向信息的故障检查办法。选用相关矩阵描绘网络拓扑构造，以来自电网不同测量点的故障电流及其方向信息构成故障信息矩阵，能迅速、可靠地检查到故障区段，结合当前网络构造和开关方位状况即可完结故障阻隔。在此基础上，只需极易修正故障信息矩阵和跳闸开关向量即可。此外，研讨了阻隔办法对通讯体系故障、故障信息丢掉和故障信息差错等异常状况的容错性。

关键字：分布式电源；配电网；故障检查；故障阻隔

1现状分析

1.1就地形式

自动化设备依托自身固有的逻辑进行判断和处理，不与线路上别的的自动化设备进行通讯，处理速度快，但判断逻辑过于简单，极易出现差错;

1.2会集形式

配电终端将收集的信息送到主站，由主站进行一致的故障处理，处理办法对比完善，故障恢复的时间在分钟级;

1.3分布式形式

不依赖主站、经过智能终端(SmartTerminalUnit，STU)之间的对等通讯交流故障信息进故障处理，故障处理时间在秒级。

2故障判断的原理

2．1馈线区段

馈线经过分段开关，分红几段，即馈线区段。馈线的最后一段，为馈线末段区段，通常是放射性线路的结尾或者是手拉手线路与联络开关相连的有些。故障区段是指有发生故障的馈线区段。与故障区段相邻的开关称为故障区段鸿沟开关，鸿沟开关中更接近电源方向的开关称为上游鸿沟开关，鸿沟开关中远离电源方向的开关称为下流鸿沟开关。STU在检查到本地开关有故障电流流过且继续一段时间不见后发动故障定位与阻隔功用，顺次查询相邻开关是不是也有故障电流流过。依据检查到的故障电流的状况和开关地点的方位，进行故障区段的判断。

2．2馈线结尾区段故障的判断

假如馈线区段只需一端有开关，则能够判断该区段为馈线结尾区段;假如馈线区段一端为开关而另一端为联络开关，则也能够判断出该区段为馈线结尾区段。如图1(a)中，K4下流没有开关，则判断出K4地点的区段为馈线结尾区段。图1(b)中，K3下流开关K4为联络开关，则也能够判断出K3、K4地点的区段为馈线结尾区段。对于馈线结尾区段，只需检查到故障电流，则认为是故障区段。

2．3非馈线结尾区段故障的判断

对于非馈线结尾区段，需求依据馈线区段两边检查到的故障电流的状况，进行故障判断:馈线区段两边的开关都检查到故障电流，说明故障不在该区段上。如图1(a)，假定故障发生在F1处，开关K2和K3都能检查到故障电流，则阐明故障不在K2和K3之间；馈线区段一侧的开关检查到故障电流而另一侧的开关没有检查到故障电流，则阐明故障在该区段上。如图1(a)，假定故障发生在F1处，开关K3处有故障电流、开关K4处没有故障电流，所以能够判断出该区段为故障区段。

3分布式馈线自动化作业原理

智能配电网馈线的线路分段开关分为负荷开关和断路器两种类型，两者最大的差异在于能否堵截故障电流。负荷开关不能堵截故障电流，所以需求变电站出线维护先动作跳开出线开关，堵截故障电流，然后负荷开关处的STU再进行故障定位、阻隔与恢复。当分段开关为断路器时，故障点上游分段开关能够直接跳闸切除故障，STU再进行故障定位、阻隔与供电恢复。下面以典型的手拉手线路为例，简述线路分段开关的分布式馈线自动化作业原理，如图2所示，图中K为馈线分段开关和联络开关，空心为分状况。

3．1分段开关为负荷开关

3．1．1故障定位与阻隔

当配电线路发生故障且分段开关为负荷开关时，由变电站的线路维护动作跳开该线路的出线开关，切除故障。检查到有故障电流的STU在故障电流不见(出线开关跳开)后，发动故障阻隔，宣布跳闸指令，跳开开关，并通知其下流开关跳闸，进行隔离故障，同时将本开关跳闸成功的音讯发送给下流STU。下流STU跳开本地开关，并收到上游开关跳开信息后，宣布故障阻隔成功的音讯。如图2所示配电线路，在F处发生短路故障，开关K1处的STU1检查到有故障电流，与开关K2处的STU2通讯，发现也有故障电流流过，判断出故障不在该区段。STU2与STU3通讯，发现K3处无故障电流，所以判断出故障在开关K2和K3之间的区段。在断定出故障区段后，STU2控制K2跳闸，然后STU2发送指令给STU3控制K3跳闸，同时将K2跳闸成功的音讯发给STU3，STU3在承认开关K2和K3都跳闸成功后宣布“故障阻隔成功”的音讯。

3．1．2供电恢复

变电站出线开关重合闸后恢复上游非故障区的供电。故障处的下流非故障区，联络开关处对应的STU在接收到“故障阻隔成功”的音讯后，假如故障处上游鸿沟开关是分支开关，阐明故障坐落分支线路上，重合电源开关即可恢复一切非故障区段的供电，不需求重合联络开关。假如故障处上游鸿沟开关是干线开关且不是联络开关的相邻开关，则控制联络开关合闸恢复供电。如图2所示的配电线路，将F点的故障阻隔后，宣布故障阻隔成功音讯。出线开关K1处的STU1收到“故障阻隔成功”的音讯，STU1检查到故障不在本段，控制K1合闸恢复供电;线路开关K4处的STU4收到“故障阻隔成功”的音讯，STU4检查出故障不在本段且本段有联络开关，则控制联络开关K4合闸恢复供电。

3．2分段开关为断路器

智能配电网馈线的线路分段开关为断路器时故障定位的办法与负荷开关的一样。为了完成馈线上断路器的动作与变电站出线开关的合作，将变电站出线开关的速断维护添加100ms的延时，以确保在线路故障时，线路上的断路器先于变电站出线开关动作。在故障阻隔时，故障区段上游鸿沟开关处的STU发动控制开关跳闸并发送指令给下流鸿沟开关处的STU让其控制开关跳闸，同时上游的STU将“跳闸成功”的音讯传给下流STU。下流STU在确定故障区段的鸿沟开关都跳开后，宣布“故障阻隔成功”的音讯。当故障区段的上游鸿沟开关是线路结尾开关时，STU只需控制开关跳开即可阻隔故障。如图2所示，F点进行故障阻隔时，STU2控制开关K2跳闸并发送指令给STU3让其控制K3跳开，同时STU2将“跳闸成功”的消息传给STU3，STU3在断定开关K2和K3都跳开后，宣布“故障隔离成功”的音讯。智能配电网馈线的线路分段开关为断路器时，故障点上游不存在供电恢复疑问，下流的供电恢复进程与负荷开关的一样。

4实验验证

为了验证所提极易配电线路分布式故障阻隔方法的有效性，以山东理工大学有源配电网静态模仿体系为基础搭建了测验体系，此仿真体系能够模仿实验所需配电线路正常运转和各种故障状况，试验原理图如图3所示。

为验证极易配电线路分布式故障阻隔办法的效果，进行如下实验:

4.1当分段开关为负荷开关时

给模仿体系上电，在F点设置故障，然后就行故障定位、阻隔与供电恢复操作。进行100次故障实验，测得在线路重合闸后，故障阻隔用时小于100ms，供电恢复用时小于200ms，全部处理进程小于300ms。

4.2当分段开关为断路器时

给模仿体系上电，在F点设置故障，然后就行故障定位、阻隔与供电恢复操作。进行100次故障实验，测得断路器形式，故障阻隔用时小于200ms，供电恢复用时小于200ms，全部处理进程小于400ms。

结束语

上述的讨论仅限于单个信息错误或丢掉的状况，容错算法无法解决一切的异常情况。当漏报和误报的关键信息较多时，仍可能会导致判断成果不正确。此刻，应研讨不依赖通讯的、基于本地量的就地故障检查与阻隔算法，这篇文章不再详细讨论。

参考文献：

[1]李斌,于绚,薄志谦,AndrewKLIMEK.含分布式电源的闭环配电网保护方案(英文)[J].电力系统自动化.2016(07)

[2]赵上林,吴在军,胡敏强,凡勇.对于分布式发电保护与微网保护的思考[J].电力系统自动化.2017(01)

[3]吴宁,许扬,陆于平.分布式发电条件下配电网故障区段定位新算法[J].电力系统自动化.2015(14)