一种含分布式电源的配电网广域保护方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种含分布式电源的配电网广域保护方法，属配电网继电保护领域。
【背景技术】
[0002] 在能源和环境问题日益突出的今天，拥有可再生、无污染、多样化等诸多优点的分 布式电源凭借其投资小、环境友好、发电方式灵活等特点获得了长足的发展。虽然分布式电 源的并网运行具有明显的优势，并且已经是未来电网发展的必然趋势，而接入分布式电源 的配电网的安全、可靠、稳定性却受到了一定的影响。由于分布式发电的接入，配电网变为 多电源网络，潮流双向流动，并影响传统继电保护算法、定值、保护之间的配合W及保护与 重合闽之间的配合关系，传统的保护方案难W满足电网安全运行要求。
[0003] 对于分布式电源接入的配电网的保护方案，当前的主要处理方式为配电网发生故 障时，为避免引起配电网的保护误动而立即切除所有分布式电源。由于配电网发生的故障 大多数是瞬时性的，频繁的投入与切除对分布式电源的稳定运行会产生不利影响，同时也 降低了供电的可靠性。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是，提出一种针对含分布式电源的配电网的分布决策式的广域保护 方法，该方法根据智能电子设备（IED)捜集的广域信息实现含分布式电源的配电网的保 护，预先对电网进行区域划分，再结合各线路的电流信息，依次进行两次故障定位判断，即 可确定并及时切除故障区段，整个过程不需要电压量的参与，本发明对于分布式电源随机 投切所造成的网络结构变化具有较好的适应性。 阳0化]实现本发明的技术方案是，本发明一种基于广域保护的含分布式电源的保护方 法，将分布决策的广域保护模式应用到含分布式电源的配电系统的保护中，从含分布式电 源的配电网网络结构出发对网络进行编号和区域划分，根据故障区段电流的特点进行故障 关联区域定位和故障区段定位两次定位，准确定位并切除故障实现含分布式电源的配电网 的保护，避免和减少故障时分布式电源的无选择投切，提高电能的利用效率及配电系统运 行的安全稳定性。
[0006] 本发明一种含分布式电源的配电网的广域保护方法，包括W下主要内容：
[0007] (1)根据网络结构确定含分布式电源的配电网广域保护架构，并确定其中的所有 节点信息：
[0008] 分布决策式广域保护方法不需要集中控制器，仅保留智能电子设备I邸与变电站 主控装置的通信接口区域决策单元来上传信息，I邸安装于配电网各级母线处，采集母线各 分支电流，通过计算比较完成配电线路的保护任务。
[0009] 广域保护的结构如图1所示，图中DG为分布式电源，I邸为智能电子设备，SMU为 变电站主控装置，RDU为SMU的通信接口区域决策单元。
[0010] 各母线节点（简称节点）按所连接的分支数量分为两分支节点、=分支节点（包 括中间=分支节点和边缘=分支节点）W及多分支节点。
[0011] 图2为=分支节点，通过=分支节点或者多分支节点的各分支中流过的电流大小 可W判断故障电流的流向，从而确定故障点的方向。
[0012] 如图2所示，当支路1发生故障kl时，由于分布式电源与系统的功角差很小，可W 得出 阳OU] 二 /] +么 > /]
[0014] 同理，当支路2发生故障k2时，有
[0015] 科=I為牛毛I>I是
[0016] 由此可W得出：通过S分支节点或者多分支节点的各分支中流过的电流大小可W 判断故障电流的流向，从而确定故障点的方向。
[0017] 对于如图3的含分布式电源的终端=分支节点，一侧为负荷终端，若节点上游k点 发生故障，支路2电流12很小可W忽略，I邸只能检测到支路1电流Il和支路3电流13， 并且Il= 13,此时只有两个分支流过故障电流，无法根据电流的大小判断故障是发生在节 点上游分支还是DG分支，需要给DG分支配置快速保护，故障发生后，如果DG分支并未被快 速保护切除，就可W排除DG分支故障，从而判定故障发生在节点的上游。
[0018] 对于一个分支与系统相连的=分支节点，其它两个为纯负荷分支，当=分支节点 的上游k处发生=相短路故障，如图4所示。=个分支的电流幅值都为零，无法进行比较， 一旦发生运种特殊情况，通过相关I邸获取上述信息，可W判定故障点一定发生在该节点 的上游。
[0019] (2)根据节点信息对节点进行编号、划分关联区域并形成网络描述矩阵：
[0020] W母线为节点，W支路为边，设母线节点数目为m，对每个节点编号，同一支路下游 节点编号大于上游节点编号，配电网结构可用网络描述矩阵表示为
[0021]
[0022] 其中，对角线上元素Di康示节点编号为i的节点类型，D。二1表示节点i为S分 支或多分支节点，Dii= 0表示节点i为二分支节点。DIi表示节点i和节点j的邻接关系， 如果邻接，则Di,= 1，否则Di,= 0,由于邻接关系是相互的，故Du=D,1，矩阵D为对称矩阵， 故只保留矩阵的上=角形元素，其余元素置0。根据配电网结构矩阵，从第一个节点开始遍 历所有节点，形成W=分支或多分支节点为边界的若干关联区域。如图1的配网结构，自动 被划分为如图5的关联矩阵。
[0023] (3)根据故障电流特点确定故障所在关联区域和区段：
[0024] 如果线路上发生故障，便可W根据（1)中方法，通过I邸上传的电流信息判断两个 边界节点电流大小，确定故障所在关联区域。为便于软件运算，设F(A)为关联区域的状态 函数，F(A")，F(A。）分别为关联区域首末节点的信息函数，定义 阳0巧]
[0027] 关联区域首节点只有一个，末节点可能有多个，关联区域发生故障的判据为
[0029] 由于关联区域内有多个区段，再利用电流相位比较判据定位故障区段。设G(i，j) 为区段状态函数，G(i)，G(j)表示为区段首节点和末节点的信息，定义
[0032] (4)通过广域保护系统切除故障所在区段。
[003引若G(i，如=-1，则i-j区段为故障区段，将该线路切除；若故障关联区域内不存 在G(i，j) =-1，则认为G(i，j) =0,即无负荷电流区段发生敌障。
[0034] 综上所述，根据关联区域的状态函数F(A)判断故障所在关联区域，再对关联区域 内的区段利用区段状态函数G(i，j)进行判断区段位置；故障位置的判断流程如图6所示。
[0035] 本发明的有益效果是，所述方法在含多个分布式电源的配电网在发生故障时，不 需全部切除所有分布式电源，通过对网络结构进行区域划分，并经关联区域和区段两次定 位，准确确定故障位置并切除故障，提高了配电网的可靠性和分布式电源的利用效率。
【附图说明】