针对储能设备接入的配电网故障隔离方法与流程

本发明涉及电力运行技术领域，尤其涉及一种针对大量储能设备接入的配电网发生故障时的故障隔离方法。

背景技术：

随着DG(Distributed Generation分布式发电DG)应用技术的发展，DG在电力系统中的渗透率将越来越高。目前，我国的中低压配电网主要是不接地单侧电源、辐射型供电网络，且地区之前继电保护水平很不均衡，整体水平不高。由于辐射状配电网的潮流是单向流动的，且考虑到时80％-90％的故障都是瞬时的，所以传统配电网络的保护设计通常是在变电站处安装基于断路器的三段式电流保护，主馈线上装设自动重合闸装置；支路上装设熔断器。根据“故障后仅断开故障支路，对瞬时故障时宜行自动重合闸”的原则，使自动重合闸装置与断路器及各侧支路上的熔断器相经协调，而每个熔断器又分别与其直接相连的上、下一级支路上的熔断器又分别与其直接相连的上、下一级支路上的熔断器协调配合以实现整个网络的保护。

储能设备是利用化学或物理过程的方式将电能储存并在之后控制释放的设备。目前大量接入配电网的储能设备主要是，分布式发电设备的配套储能设备如大容量电池等、用于调峰调谷的储能设备如特斯拉公司的power wall、其他民用设备如电动汽车等。现阶段，我国的社会经济飞速发展，原有的建立在配电网完全无法为自身提供电能假设上的操作模式已逐渐制约了配电网可靠性的提高。

目前的配电网依然延续原有无分布式发电和储能设备的运行方式，在负荷变压器处装设有隔离开关，在发生故障时，由于隔离开关无法切断故障电流，需要上级的断路器动作，直到故障支路排除故障，先闭合故障支路隔离开关，再操作断路器，回复故障区域供电。

即目前广泛采用的操作模式是故障发生时，断路器断开，与故障支路相邻的支路全部停电，在故障支路修复后，断路器复位，系统对区域恢复供电，目前的运行方式需要在下级负荷支路发生故障时操作上级断路器，由于故障修复时间较长，在修复故障期间，非故障区域在区域内的储能设备能量耗尽后断电，该断路器控制下的全部相邻非故障支路停电，造成停电范围扩大，在故障支路故障排除后，操作断路器恢复供电。在这种运行模式下，故障扩大到了同一断路器下的相邻支路，造成更大范围停电，降低了配电网的可靠性，极大地影响了电力系统的正常运行。因此需要寻找其他的运行方式来提高配电网的可靠性。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种针对储能设备接入的配电网故障隔离方法，要解决的技术问题是如何故障发生时，保持同一断路器下与故障支路相邻的线路不断电，同时安全的对故障线路进行修复。

针对储能设备接入的配电网故障隔离方法，以实现故障发生时，保持同一断路器下与故障支路相邻的非故障线路不断电同时安全的对故障线路进行修复，其特征在于，配电网的支路上装设有断路器，支路下的线路上分别装设有隔离开关，其方法包括如下步骤：：

S1：检测到下级负荷支路发生故障，上级断路器断开，该断路器控制下的全部下级负荷支路停电，所述下级负荷支路包括故障支路及相邻非故障线路；

S2：控制相邻非故障线路由储能设备供电；

S3：断开下级负载支路的隔离开关，隔离故障支路与非故障线路；

S4：断路器复位，恢复对非故障线路的供电；

S5：直至故障排除后，闭合故障支路的隔离开关，使排除故障后的支路重新接入网络，并闭合断路器。

步骤S5进一步包括：

S51：修复故障；

S52：断开断路器，系统对区域停止供电，使故障支路的断路器可以操作，此时非故障区域仍由储能设备供电；

S53：闭合故障支路的隔离开关，使排除故障后的支路重新接入系统；

S54：闭合断路器，系统对整个区域恢复供电。

其中，在所述步骤S1中，在断路器断开系统停止对整个区域供电后，操作故障支路上的隔离开关断开，使故障支路被隔离。

其中，在所述步骤S51至步骤S52中，在故障修复后，断开断路器操作隔离开关，使故障修复后区域重新接入系统。

并且，操作断路器断开时，系统无故障支路负荷由接入其中储能设备供电，并保持不停电的状态。

本发明提出了一种针对大量储能设备接入的配电网发生故障时的操作方法，该方法利用接入的储能设备为开关操作过程中为系统停止供电区域供电，通过断路器和隔离开关相互配合，在断路器断开时由储能设备为无故障支路短时供电，将停电区域限制在故障支路，减小故障影响范围和停电时间，从而大大提升配电网可靠性。

即，对于大量接入有分布式发电设备和储能设备的配电网，由于故障状态下，分布式发电设备和储能设备影响断路器与熔断器保护系统的误动拒动，造成保护失效，因此对于大量接入有分布式发电设备和储能设备的配电网，目前常采用断路器与隔离快关配合的保护系统，在设置该系统的配电网发生故障时，可采取本专利提出的运行方式，隔离故障区域，提高系统供电可靠性。

附图说明

图1是本发明针对储能设备接入的配电网故障隔离方法流程图；

图2为本发明一实施例中的配电网模型图；

具体实施方式

本发明要解决的技术问题是如何故障发生时，保持同一断路器下与故障支路相邻的线路不断电，同时安全的对故障线路进行修复。一种针对储能设备接入的配电网故障隔离方法，以实现故障发生时，保持同一断路器下与故障支路相邻的非故障线路不断电同时安全的对故障线路进行修复，配电网的支路上装设有断路器，支路下的线路上分别装设有隔离开关，其方法包括如下步骤：

S1：检测到下级负荷支路发生故障，上级断路器断开，该断路器控制下的全部下级负荷支路停电，所述下级负荷支路包括故障支路及相邻非故障线路。步骤S1可以由现有技术来实现。

S2：控制相邻非故障线路由储能设备供电。储能设备可以是现有的系统或网络中已有的储能设备，也可以是新加的储能设备，当系统检测到故障发生，并断开断路器后，就可以控制对应的储能设备开始供电。该种控制可以是人工控制，也可以是有相应的控制操作来完成。比如，预先获知相邻非故障线路的负载信息，启动相应容量的储能设备来供电。

S3：断开下级负载支路的隔离开关，隔离故障支路与非故障线路；

S4：断路器复位，恢复对非故障线路的供电；

S5：直至故障排除后，闭合故障支路的隔离开关，使排除故障后的支路重新接入网络，并闭合断路器。

步骤S5进一步包括：

S51：修复故障；S52：断开断路器，“系统对区域停止供电，使故障支路的隔离开关可以操作”(因大部分隔离开关无法带电操作，在故障修复后，对故障支路恢复供电需要先断开上游的断路器，才能闭合故障支路的隔离开关，然后再闭合断路器，这是针对大多数隔离开关，

系统对区域停止供电，使故障支路的断路器可以操作，此时非故障区域仍由储能设备供电；在所述步骤S51至步骤S52中，在故障修复后，断开断路器操作隔离开关，使故障修复后区域重新接入系统。

S53：闭合故障支路的隔离开关，使排除故障后的支路重新接入系统；

S54：闭合断路器，系统对整个区域恢复供电。

在所述步骤S1中，在断路器断开系统停止对整个区域供电后，操作故障支路上的隔离开关断开，使故障支路被隔离。

4、如权利要求2所述的针对储能设备接入的配电网故障隔离方法，其特征在于：。

并且，操作断路器断开时，系统无故障支路负荷由接入其中储能设备供电，并保持不停电的状态。

以下换个角度来描述该方法，其中包含了以上的方法，一方面，其描述逻辑更容易看明白，如此描写虽不适应权利要求的撰写，但能够使得他人更清楚理解本发明的方案，另一方面，以下描述做了更具体的扩展解释，并且将计算的过程纳入到了方法的流程中，从而使得步骤显得更多。

一种针对储能设备接入的配电网故障隔离方法，包括如下步骤：

S1：以蒙特卡洛法模拟配电网的运行状态，产生对应每个设备的随机数，当产生随机数在(0，λ)时，其中λ表示该元件的故障率，认为表示该元件发生故障，以此模拟故障的产生，当产生的随机数不在该区间表示该元件无故障。

S2：判断故障区域，由与故障元件同一隔离开关控制下的区域为故障区域，断路器动作，故障区域故障次数加一，储能设备暂时对非故障区域供电。

S3：断开隔开开关，隔离故障区域。

S4：断路器复位，系统恢复对区域下非故障支路供电。

S5：修复故障。

S6：断开断路器，保证需操作的隔离开关处于断路器状态。

S7：闭合隔离开关，准备对该区域恢复供电。

S8：断路器复位，恢复对区域的供电，S1到S8经过的总时间为故障区域故障时间。S9：判断是否达到模拟需要的年限，达到则结束运算，计算可靠性指标，未达到则继续模拟，重复步骤S1到S8(模拟法是用利用列举随机数的方法模拟电网的运行，然后统计运行过程中出现的故障范围和时间，为了保证统计结果能反映真实情况因此需要检测是否达到模拟运行时间，是具体的算法)。

表1三支路故障诊断过程

表2各负荷的可靠性参数

原模式下由于任意元件均会引起整个区域的负荷停电，因此可靠性参数均相同，故仅列写一个，本计算不考虑配电网上级的影响。

本发明仿真案例只是用于帮助阐述本发明。仿真案例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。