含分布式电源的智能配电网故障处理方法
【专利摘要】本发明涉及一种含分布式电源的智能配电网故障处理方法，包括以下步骤：(1)配电自动化主站内的故障监听程序监听配电网中所有的遥信变位信息，筛选其中存在的故障信号，由故障分析程序根据下游保护信号进行故障定位；(2)根据负荷失电量最小原则进行故障隔离；(3)配电自动化主站内的能量管理系统结合分布式电源当前运行状态，根据不同约束条件和目标函数制定合理的故障恢复策略，并下发给协调控制层执行进行故障恢复。本发明根据配电网中所有的遥信变位信息进行故障定位，根据负荷失电量最小原则进行故障隔离，并制定合理的恢复策略，从而解决了配电网引入分布式电源后的故障定位、故障隔离及故障恢复问题，有效地提升了馈线自动化的可靠性。
【专利说明】含分布式电源的智能配电网故障处理方法
【技术领域】
[0001]本发明属于智能配电网【技术领域】，尤其是一种含分布式电源的智能配电网故障处理方法。
【背景技术】
[0002]馈线自动化可以实时监控配电网及其设备的运行状态，为进一步加强电网建设并逐步实现配电自动化提供依据，是配电管理系统的一项重要功能。当配电网发生故障时，馈线自动化能够迅速查出故障区域，自动隔离故障区域，及时恢复非故障区域用户的供电，因此缩短了用户的停电时间，减少了停电面积，提高了供电可靠性。
[0003]分布式电源接入配电网后，使配电系统的结构和运行发生改变，配电网从一种严格垂直的辐射式网络变成一个遍布电源的水平网络。当分布式电源接入配电网中的数量和容量达到一定程度时，传统的馈线自动化技术将不再适用。对于分布式电源接入馈线的情形，当某个区域发生故障时，除了该区域的主电源侧端点会流过主网电源供出的短路电流以外，该区域与分布式电源连接的端点也会流过相应分布式电源供出的短路电流。若主网电源供出的短路电流与分布式电源供出的短路电流相差较大时，可以通过提高短路电流上报阈值，来区分主网电源与分布式电源供出的短路电流，从而根据短路电流信息进行故障定位。当主网电源与分布式电源供出的短路电流相差不大时，则难以进行区分，依靠传统故障定位原理进行故障定位可能发生误判。因此，在不同故障场景下，实现含分布式电源的配电网故障准确定位是馈线自动化发展的必然趋势，如何解决配电网引入分布式电源后的故障定位、故障隔离及故障恢复是目前迫切需要解决的问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、快速准确且稳定可靠的含分布式电源的智能配电网故障处理方法。
[0005]本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的:
[0006]一种含分布式电源的智能配电网故障处理方法，包括以下步骤:
[0007](I)故障定位处理步骤:配电自动化主站内的故障监听程序监听配电网中所有的遥信变位信息，筛选其中存在的故障信号，由故障分析程序根据下游保护信号进行故障定位；
[0008](2)故障隔离处理步骤:根据负荷失电量最小原则进行故障隔离；
[0009](3)故障恢复处理步骤:配电自动化主站内的能量管理系统结合分布式电源当前运行状态，根据不同约束条件和目标函数制定合理的故障恢复策略，并下发给协调控制层执行。
[0010]而且，所述故障定位处理、故障隔离处理和故障恢复处理时还包括故障信息显示、故障隔离处理结果显示及故障恢复处理结果显示的处理过程。
[0011]而且，所述的故障隔离处理采用自动方式进行或交互式方式进行，在自动方式下，系统根据故障处理方案自动执行故障隔离策略，并能够在显示界面上显示故障的隔离信息以及处理过程信息；在交互式方式下，以显示界面的形式给出故障分析结论，调度员可在显示界面上按步骤执行故障隔离策略，并反馈每一步的执行状态。
[0012]而且，所述的故障恢复处理采用自动方式进行或交互式方式进行，在自动方式下，系统根据故障处理方案自动执行故障恢复策略，并在界面上显示恢复方案以及处理过程信息，在交互式方式下，以界面的形式给出故障分析结论，调度员可在显示界面上按步骤执行故障恢复策略，并及时反馈每一步的执行状态。
[0013]而且，所述的故障恢复策略包括两种方案:一种是在配电网联络范围内寻找合适转代线路优先使用主网电源；另一种是进行分布式电源筛选、分布式电源边界划分、孤岛负荷分配及分布式电源发电预测及负荷预测进行孤岛组建。
[0014]而且，在故障恢复过程中，采用分布式电源脱网特性与重合闸的配合来消除短路电流中分布式电源的影响，包括以下处理过程:
[0015](I)变电站重合闸延时时间增加至2.5s-3.5s ；
[0016](2)配电终端上送过流信号不作保持，或缩短信号保持时间至Is内；
[0017](3)增加对两次过流信号的叠加分析功能。
[0018]本发明的优点和积极效果是:
[0019]1、本发明根据智能配电网的特点，根据配电网中所有的遥信变位信息进行故障定位，根据负荷失电量最小原则进行故障隔离，并制定合理的恢复策略，从而解决了配电网引入分布式电源后的故障定位、故障隔离及故障恢复问题，有效地提升了馈线自动化的可靠性。
[0020]2、本发明采用自动方式或交互方式进行故障隔离与故障恢复，缩短了用户的停电时间，减少了停电面积，提高了用户满意度。
[0021 ] 3、本发明能够实时监控含分布式电源的配电网的运行状态，为进一步加强电网建设并逐步实现配电自动化提供依据，对推进配电自动化应用具有现实意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是本发明的处理流程图。
【具体实施方式】
[0023]以下结合附图对本发明实施例做进一步详述:
[0024]一种含分布式电源的智能配电网故障处理方法，如图1所示，包括以下步骤:
[0025](I)故障定位处理步骤
[0026]由于分布式电源接入配电网后，配电网由原来的辐射状结构变成一个多源网络结构，从而使配电网原有的保护受到威胁，可能会导致故障误判。为了实现含分布式电源的配电网故障准确定位，在分析不同故障场景下分布式电源对配电网影响的基础上，得出以下结论:针对分布式电源接入配电网容量较大且被接入的配电线路供电半径较长，故障情况下分布式电源对配电网提供的短路电流容易影响线路开关上过流信号动作，要求加装方向保护，为能量管理系统上送方向信号。
[0027]在本步骤中，由配电自动化主站内的故障监听程序监听配电网中所有的遥信变位信息，根据启动条件筛选其中可能存在的故障信号，一旦捕捉到故障，即启动故障分析并由故障分析程序根据下游保护信号进行故障定位。
[0028]在进行故障定位时，配电自动化主机根据各配电终端或故障指示器检测到的故障信息，结合变电站的继电保护信号、开关跳闸信号等故障信息，启动故障处理程序，确定故障类型和发生位置，自动推出相应的配电单线图，可通过网络动态拓扑着色的方式在显示界面上表示出故障区域。对于故障处理结果可通过上告警窗、图形着色、历史查询等多种方式进行展示。在进行故障隔离及故障恢复处理时，可以根据故障定位的结果进行交互式处理。
[0029](2)故障隔离处理步骤
[0030]根据负荷失电量最小原则进行故障隔离分析，即需要进行隔离范围最小化分析。采用负荷失电量最小原则进行故障隔离控制简单，对配电网线路运行方式影响最小。
[0031]故障隔离处理可以采用自动方式进行，在自动方式下，系统根据故障处理方案自动执行故障隔离策略，并能够在显示界面上显示故障的隔离信息以及处理过程等信息。
[0032]故障隔离处理也可以采用交互方式实现:在交互方式下，首先以显示界面的形式给出故障分析结论，包括故障定位结果、故障隔离方案等相关信息；调度员可在显示界面上按步骤执行故障隔离策略，并能够及时反馈每一步的执行状态。
[0033](3)故障恢复处理步骤
[0034]在保证电力系统安全运行的前提下，配电自动化主站内的能量管理系统结合分布式电源当前运行状态(如光伏出力、蓄电池剩余容量等)，根据不同约束条件和目标函数(如负荷恢复量最大或开关操作次数最少等)制定合理的故障恢复策略，并下发给协调控制层执行。
[0035]恢复策略本质上是发生在故障以后的网络重构，分布式电源参与故障恢复主要有两种方式:
[0036]①保证转供负荷的供电可靠性。在配电网联络范围内寻找合适转代线路优先使用主网电源，这种方式可以最大程度保证供电可靠性，但对分布式电源的利用有限。
[0037]②使用分布式电源进行孤岛组建。这种方式需要进行分布式电源筛选、分布式电源边界划分、孤岛负荷分配及分布式电源发电预测及负荷预测。充分利用分布式电源对孤岛配电网进行恢复供电。
[0038]故障恢复处理可以采用自动方式进行，在自动方式下，系统根据故障处理方案自动执行故障恢复策略，并能够在界面上显示恢复方案以及处理过程等信息。
[0039]故障恢复处理也可以采用交互方式实现:在交互方式下，首先以界面的形式给出故障分析结论，包括故障隔离方案，上、下游供电恢复方案等相关信息；调度员可在显示界面上按步骤执行故障恢复策略，并能够及时反馈每一步的执行状态。
[0040]在故障恢复处理过程中，还可以进一步采用分布式电源脱网特性与重合闸的配合来消除短路电流中分布式电源的影响。根据Q/GDW480-2010《分布式电源接入电网技术规定》规定，非有意识孤岛的分布式电源必须在馈线故障后2s内从电网脱离。据此，可采用分布式电源脱网特性与重合闸的配合来消除短路电流中分布式电源的影响，具体处理方法如下:
[0041](I)变电站重合闸延时时间增加至2.5s-3.5s。
[0042]故障发生后2s内，该馈线上的分布式电源全部从电网脱离。变电站出线断路器跳闸后经2.5s-3.5s延时进行重合，若是永久性故障，则变电站出线断路器再次跳闸，此时配电自动化系统二次采集到的故障信息就排除了分布式电源的影响。
[0043](2)配电终端上送过流信号不作保持，或缩短信号保持时间至Is内。
[0044]现有配电终端通常为考虑过流信号可靠上送及线路巡检等原因，将过流信号保持较长时间(数分钟或小时)，这将影响二次过流信号的上报。需要将过流信号的保持时间缩短或不作保持，但要保证信号的可靠上送。
[0045](3)增加对两次过流信号的叠加分析功能
[0046]用于架空线路的馈线自动化，配电自动化主站故障处理功能软件需要增加过流信号叠加分析的功能。主站将重合闸前后两次收到的配电线路过流信号进行叠加匹配分析，对故障进行定位和分析处理。
[0047]分布式电源接入容量超过线路容量的25%时，需要重新整定配电终端上报故障信息的阀值，提闻设定值。
[0048]上述改进策略对于接入任意容量的分布式电源的情形都适用，并且不必改变配电自动化系统的硬件，只需在故障处理应用软件中略加改动即可。
[0049]需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于【具体实施方式】中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。
【权利要求】
1.一种含分布式电源的智能配电网故障处理方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)故障定位处理步骤:配电自动化主站内的故障监听程序监听配电网中所有的遥信变位信息，筛选其中存在的故障信号，由故障分析程序根据下游保护信号进行故障定位； (2)故障隔离处理步骤:根据负荷失电量最小原则进行故障隔离； (3)故障恢复处理步骤:配电自动化主站内的能量管理系统结合分布式电源当前运行状态，根据不同约束条件和目标函数制定合理的故障恢复策略，并下发给协调控制层执行。
2.根据权利要求1所述的含分布式电源的智能配电网故障处理方法，其特征在于:所述故障定位处理、故障隔离处理和故障恢复处理时还包括故障信息显示、故障隔离处理结果显示及故障恢复处理结果显示的处理过程。
3.根据权利要求1或2所述的含分布式电源的智能配电网故障处理方法，其特征在于:所述的故障隔离处理采用自动方式进行或交互式方式进行，在自动方式下，系统根据故障处理方案自动执行故障隔离策略，并能够在显示界面上显示故障的隔离信息以及处理过程信息；在交互式方式下，以显示界面的形式给出故障分析结论，调度员可在显示界面上按步骤执行故障隔离策略，并反馈每一步的执行状态。
4.根据权利要求1或2所述的含分布式电源的智能配电网故障处理方法，其特征在于:所述的故障恢复处理采用自动方式进行或交互式方式进行，在自动方式下，系统根据故障处理方案自动执行故障恢复策略，并在界面上显示恢复方案以及处理过程信息，在交互式方式下，以界面的形式给出故障分析结论，调度员可在显示界面上按步骤执行故障恢复策略，并及时反馈每一步的执行状态。
5.根据权利要求1所述的含分布式电源的智能配电网故障处理方法，其特征在于:所述的故障恢复策略包括两种方案:一种是在配电网联络范围内寻找合适转代线路优先使用主网电源；另一种是进行分布式电源筛选、分布式电源边界划分、孤岛负荷分配及分布式电源发电预测及负荷预测进行孤岛组建。
6.根据权利要求1所述的含分布式电源的智能配电网故障处理方法，其特征在于:在故障恢复过程中，采用分布式电源脱网特性与重合闸的配合来消除短路电流中分布式电源的影响，包括以下处理过程: (1)变电站重合闸延时时间增加至2.5s-3.5s ； (2)配电终端上送过流信号不作保持，或缩短信号保持时间至Is内； (3)增加对两次过流信号的叠加分析功能。
【文档编号】H02J13/00GK104135079SQ201410391992
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年8月11日 优先权日:2014年8月11日
【发明者】张磐, 鲁文, 于建成 申请人:国家电网公司, 国网天津市电力公司