一种智能配电网分布式故障检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于智能配电网故障检测技术领域，特别涉及一种智能配电网分布式故障 检测方法。
【背景技术】
[0002] 配电网担负着向各种类型用户供电的作用，配电网运行的安全性和可靠性直接影 响供电的安全性和可靠性。配电网结构较为复杂，接线形式多样，各种分支众多，大多分布 于人口较为集中的地方，运行条件相对恶劣，由外部人力或机械原因导致的故障较多。近几 年随着分布式发电(DG)技术的发展和应用，使得配电网的结构和运行方式进一步复杂，发 生故障的概率也进一步增加。配电网发生故障后，往往会造成一定区域内用户不同时间的 停电，严重时可能带来较大的经济损失，甚至引发区域性的长时间停电。
[0003] 配电网发生故障的原因很多，例如设备自身原因，天气原因，外力破坏等，故障具 有很强的随机性和不可预见性。故障导致的后果往往比较严重，例如设备损毁，大面积停 电，甚至威胁周围人身安全，带来较大的经济损失。应对故障最有利的措施是配备良好的继 电保护装置，当发生故障时能够在几百毫秒甚至几十毫秒内可靠切除故障，尽可能减少故 障带来的不利影响，确保非故障区域供电的安全性和可靠性。
[0004] 长期以来人们对配电网建设的重视程度普遍不够，电网结构薄弱、不够合理，故障 发生率较高，但所配备的继电保护装置普遍采用阶段式过流保护原理，分段开关基本上是 负荷开关而非断路器，导致故障发生后继电保护的动作延时较长，故障隔离过程复杂且停 电区域较大，停电时间也较长，严重影响了供电的可靠性。此外，当前各种类型的分布式电 源由于功率较小，输出电网等级较低，大多以直接并网或以微网的形式并入配电网，这将对 配电网的结构和运行方式带来较大改变，同时使得故障发生后电气量的变化规律发生较大 改变，传统的阶段式过流保护原理难以适应上述改变，使得配电网方式故障后，故障隔离时 间更长，停电影响区域更大，因此必须针对包含分布式电源的智能配电网，提出合理、有效 的故障检测及隔离方法。
[0005] 目前提出的智能配电网故障检测及隔离方法主要有如下两类：
[0006] (1)对传统的保护原理进行改进。例如对阶段式过流保护原理的整定原则进行修 改，在过流元件的基础上增加故障方向元件，采用故障距离元件或电流差动元件等。该类方 法能在一定程度上提高保护性能，但会增加保护配置方案的复杂性，保护的可靠性会受到 不利影响。此外该类方案缺乏灵活性和适应性，不适用于网络结构和运行方式改变频繁的 配电网。
[0007] (2)依靠配网自动化系统隔离故障。该类方案结构比较复杂，需要借助安装在各分 段开关处的配电终端、快速通信网络和配网自动化主站系统共同完成，配电终端负责采集 安装处的电气量和开关量信息，并进行简单的故障计算，配网自动化主站系统根据各配电 终端上传的故障信息对故障位置进行判断，并做出故障隔离策略并借助通信系统下发至相 应的配电终端执行。该类方案对通信系统和配网自动化主站系统的依赖性较高，信息需要 在配电终端和配网自动化主站系统之间交互多次，需要较长的延时，也存在可靠性方面的 问题。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种智能配电网分布式故障检测方法， 该方法以智能配电终端为核心完成，故障发生后，分散安装在线路出口处及各分段开关处 的智能配电终端基于安装处的电压、电流等电气量信息，计算处故障电流和故障方向等故 障信息，基于对等通信方式和当前网络拓扑结构，智能配电终端与相邻的智能配电终端交 互故障信息，采用区域纵联比较的保护原理，快速确定故障位置，并根据网络拓扑结构、开 关是否具有切断短路电流能力等因素，制定合理的故障隔离策略。
[0009] 为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
[0010] -种智能配电网分布式故障检测方法，包括以下步骤：
[0011] (1)智能配电终端初始化操作;包括:通信参数初始化、网络拓扑参数初始化以及 电网参数和保护定值初始化;同时确定各智能配电终端的保护范围；
[0012] (2)智能配电终端基于初始化时存储的开关编号和相邻支路信息，查找相邻节点， 即相邻智能配电终端的安装处;各智能配电终端与相邻的智能配电终端对等通信，交互各 自所在位置处的网络拓扑结构信息；
[0013] (3)发生故障后，感受到故障信息的智能配电终端首先基于安装位置处的电气量 信息计算故障电流和故障方向，所述智能配电终端根据获取到的相邻智能配电终端计算得 到的故障信息，基于区域纵联比较保护原理判断出故障位置；
[0014] (4)确定故障位置所在的线路后，根据网络拓扑结构确定与所述线路相对应的开 关类型，根据开关类型做出相应的故障隔离策略。
[0015] 所述步骤(1)中，确定各智能配电终端的保护范围的原则为：
[0016] 智能配电终端的保护范围包括所在线路及相邻线路;智能配电终端为所在线路提 供主保护功能，为相邻线路提供后备保护功能。
[0017] 所述步骤(2)中，如果发生支路开关变位、配电线路上的分段开关变位或出现支路 的增、减情况，由相应开关对应的智能配电终端发出网络拓扑更新信息，相邻智能配电终端 接收该信息并更新相应的网络拓扑结构。
[0018] 所述步骤(3)中，发生故障后，根据智能配电终端是否能够感受到故障电流对各智 能配电终端对应的过流保护元件进行第一次标定；
[0019] 根据是否有故障电流流过以及故障电流流过的方向对各智能配电终端对应的功 率方向元件进行第二次标定；
[0020] 将第二次标定的结果转化为二进制标定结果；
[0021] 将第一次标定的结果与转化为二进制的第二次标定结果进行逻辑与运算，得到各 智能配电终端最终的故障判断信息；
[0022] 智能配电终端再与相邻的其它终端交互故障判断信息，从而确定故障的具体位 置。
[0023] 所述对过流元件进行第一次标定的原则为：
[0024]智能终端如果能感受到故障电流，则将过流元件的判断结果用数字"Γ表示，否则 用数字"0"表示。
[0025] 所述对方向元件进行第二次标定的原则为：
[0026] 由主电源指向线路的方向为正方向，用数字"Γ表示；由线路、DG或各分支指向主 电源的方向为反方向，用数字"-1"表示；如果由于感受不到故障电流或因故障电流较小而 导致无法判断故障方向时，方向元件的动作结果用数字"〇"表示；
[0027]进行二进制转化的方法为：
[0028]保留正方向的判断结果，用数字"Γ表示；
[0029] 对于判断结果为反方向和无法判断故障方向的方向元件，其判断结果全部用数字 "0"表示。
[0030] 所述步骤(3)中，基于区域纵联比较保护原理判断出故障位置的方法具体为：
[0031]