引言

配電網(wǎng)發(fā)生故障后如何快速準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)故障定位是配電網(wǎng)自愈的基礎(chǔ),而自愈功能是智能配電網(wǎng)的顯著特征,因此,研究配電網(wǎng)故障定位具有重要意義?，F(xiàn)在流行的基于饋線自動化的故障定位方法,在饋線終端單元(feederterminalunit,FTU)出現(xiàn)誤報或漏報故障信息時,將出現(xiàn)故障定位失敗。為此,文獻(xiàn)[1]利用多相故障信息冗余在一定程度上起到故障定位的容錯,但是,并不能容錯所有錯報或漏報信息。智能配電網(wǎng)中含有大量的分布式電源,在存在分布式電源的情況下,上述容錯算法失效。因此,本文充分利用FTU檢測的故障信息,提出了含分布式電源的配電網(wǎng)故障定位容錯方法。

1傳統(tǒng)配電網(wǎng)故障定位原理

傳統(tǒng)配電網(wǎng)中不含有分布式電源,饋線自動化通過故障電流的幅值比較實(shí)現(xiàn)故障定位。其故障定位原理如下:故障點(diǎn)上游的FTU檢測到故障電流上報主站故障信息,而故障點(diǎn)下游的FTU未檢測到故障電流不上報故障信息,主站將檢測到故障電流的末端FTU與未檢測到故障電流的首端FTU之間的區(qū)段判斷為故障區(qū)段。

2傳統(tǒng)配電網(wǎng)故障定位容錯方法

為了實(shí)現(xiàn)FTU上報故障信息存在誤報或漏報時的正確故障定位,提出了基于啟發(fā)式搜索的故障定位容錯方法。

為了實(shí)現(xiàn)故障定位容錯方法,對配電網(wǎng)的開關(guān)進(jìn)行定義。將線路出口斷路器和每個分段開關(guān)分別作為一個節(jié)點(diǎn),線路出口斷路器作為第1層節(jié)點(diǎn),沿著遠(yuǎn)離系統(tǒng)電源的方向依次是第2層、第3層……第皿層節(jié)點(diǎn)。第1層節(jié)點(diǎn)是第2層節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn),第3層節(jié)點(diǎn)是第2層節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn),依次類推。具有相同父節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)稱為兄弟節(jié)點(diǎn)。對每個節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編號,并給每個節(jié)點(diǎn)賦予其屬性,包括其父節(jié)點(diǎn)號、子節(jié)點(diǎn)號、兄弟節(jié)點(diǎn)號和所在層數(shù)。

節(jié)點(diǎn)的故障狀態(tài)F定義如下:

式中,Fi為節(jié)點(diǎn)i的故障狀態(tài),Fi=1,表示節(jié)點(diǎn)i有故障電流流過,Fi=0,表示節(jié)點(diǎn)i沒有故障電流流過:Iki為節(jié)點(diǎn)i故障電流有效值:Iset為故障電流閾值。

啟發(fā)式搜索從最底層的子節(jié)點(diǎn)開始向父節(jié)點(diǎn)方向搜索,直至第1層節(jié)點(diǎn)。首先判斷本節(jié)點(diǎn)i的故障狀態(tài)Fi,然后判斷父節(jié)點(diǎn)j故障狀態(tài)Fj、子節(jié)點(diǎn)g故障狀態(tài)Fg(若存在多個子節(jié)點(diǎn),則Fg為所有子節(jié)點(diǎn)故障狀態(tài)的"或")、兄弟節(jié)點(diǎn)h故障狀態(tài)Fh(若存在多個兄弟節(jié)點(diǎn),則Fh為所有兄弟節(jié)點(diǎn)故障狀態(tài)的"或")、祖父節(jié)點(diǎn)k的故障狀態(tài)Fk和曾祖父節(jié)點(diǎn)l的故障狀態(tài)Fl,如果該節(jié)點(diǎn)不存在祖父節(jié)點(diǎn)或曾祖父節(jié)點(diǎn),則其祖父和曾祖父節(jié)點(diǎn)的故障狀態(tài)均設(shè)定為1:如果不存在子節(jié)點(diǎn),則其子節(jié)點(diǎn)的故障狀態(tài)設(shè)定為0:如果不存在兄弟節(jié)點(diǎn),則其兄弟節(jié)點(diǎn)的故障狀態(tài)設(shè)定為0。

為了實(shí)現(xiàn)故障定位容錯方法,定義節(jié)點(diǎn)i的故障值FLi如下:

式中,"八"為"與"運(yùn)算符:"V"為"或"運(yùn)算符:"-"為"反"運(yùn)算符。

容錯故障定位判據(jù):如果節(jié)點(diǎn)i滿足FLi=1,則故障點(diǎn)位于節(jié)點(diǎn)i與其父節(jié)點(diǎn)j之間的線段,否則,節(jié)點(diǎn)i與其父節(jié)點(diǎn)j之間的區(qū)段為非故障區(qū)段。如果節(jié)點(diǎn)i的故障狀態(tài)為1,且沒有子節(jié)點(diǎn),當(dāng)滿足FiA(FjVFk)=1時,節(jié)點(diǎn)i后的末端支路為故障區(qū)段,否則,為非故障區(qū)段。

該方法在FTU上報的節(jié)點(diǎn)故障狀態(tài)錯誤時,仍然可以實(shí)現(xiàn)正確的故障定位。假設(shè)某饋電線路有8個節(jié)點(diǎn),分別是:1、2、3、4、5、6、7、8。若在節(jié)點(diǎn)4和5之間發(fā)生了相間短路故障,則各節(jié)點(diǎn)上報的故障信息為{1,1,1,1,0,0,0,0},根據(jù)上述容錯故障定位方法,可得FL5=1,FLi=0(i≠5),所以,節(jié)點(diǎn)4和5之間為故障區(qū)段,其他區(qū)段均為非故障區(qū)段,故障定位正確:若節(jié)點(diǎn)7出現(xiàn)誤報信息,上報的故障信息變?yōu)閧1,1,1,1,0,0,1,0},則根據(jù)上述容錯故障定位方法,仍然可得FL5=1,FLi=0(i≠5),節(jié)點(diǎn)4和5之間為故障區(qū)段,其他區(qū)段均為非故障區(qū)段,故障定位依然正確:若節(jié)點(diǎn)3出現(xiàn)漏報信息,上報的故障信息變?yōu)閧1,1,0,1,0,0,0,0},則根據(jù)上述容錯故障定位方法,仍然可得FL5=1,FLi=0(i≠5),節(jié)點(diǎn)4和5之間為故障區(qū)段,其他區(qū)段均為非故障區(qū)段,故障定位依然正確。因此,在節(jié)點(diǎn)存在誤報或漏報信息時,容錯故障定位方法均能實(shí)現(xiàn)正確定位。

3含分布式電源配電網(wǎng)故障定位容錯方法

為了實(shí)現(xiàn)含分布式電源的配電網(wǎng)故障定位,采用文獻(xiàn)[2]提出的基于極性值比較的配電網(wǎng)故障定位方法。其基本原理:FTU計算本地節(jié)點(diǎn)的故障電流極性值,并計算與相鄰節(jié)點(diǎn)的故障電流極性值差D。若滿足如下公式,則本節(jié)點(diǎn)i與相鄰節(jié)點(diǎn)x之間為故障區(qū)段。

式中,Fix為節(jié)點(diǎn)i與相鄰節(jié)點(diǎn)x間的故障狀態(tài),Fix=1,表示節(jié)點(diǎn)i與相鄰節(jié)點(diǎn)x間為故障區(qū)段:Fix=0,表示節(jié)點(diǎn)i與相鄰節(jié)點(diǎn)x間為非故障區(qū)段:7h為閾值:krel為可靠系數(shù):Dix為節(jié)點(diǎn)i與相鄰節(jié)點(diǎn)x間的極性值差:x=g,h,j,k,l,g、h、j、k、l分別為節(jié)點(diǎn)i的子節(jié)點(diǎn)、兄弟節(jié)點(diǎn)、父節(jié)點(diǎn)、祖父節(jié)點(diǎn)和曾祖父節(jié)點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)故障定位容錯方法,定義節(jié)點(diǎn)i的故障值FLi如下:FLi=Fi八Fij八[(Fg八Fig)VFg]八

式中,FLd為節(jié)點(diǎn)i的任一下游節(jié)點(diǎn)d的故障值。

如果節(jié)點(diǎn)i滿足FLi=1,則故障點(diǎn)位于節(jié)點(diǎn)i與其父節(jié)點(diǎn)j之間的區(qū)段:否則,節(jié)點(diǎn)i與其父節(jié)點(diǎn)j之間的區(qū)段為非故障區(qū)段。

4結(jié)語

針對傳統(tǒng)配電網(wǎng)故障定位在FTU上報信息出現(xiàn)錯誤時難以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位的問題,本文提出了適用于配電網(wǎng)的故障定位容錯方法,為實(shí)現(xiàn)智能配電網(wǎng)自愈提供了有力支撐,促進(jìn)了智能電網(wǎng)的發(fā)展。