含分布式电源配电网故障定位研究

西安交通大学网络教育学院论文绪论1.1研究背景及意义随着经济的快速发展和人民生活水平的提高，对配电网可靠性的要求越来越高。获得大量的分布式能量改变了配电网的流程和网络框架，故障模式发生了很大的变化，原有的定位和故障修复方案不再适用。因此，研究新形势下主动配电网络的故障具有重要的技术意义。随着分布式电源与配电网的连接，配电网由传统的电力系统向主变电力系统转变。当系统发生故障时，多层复合电源网络的方向和规模、电源和短路电流都会发生变化。传统的网络故障处理技术已经不能提供准确的定位和最优的实时恢复。为了保证所连接电网的可靠性，研究了DG接入对传统故障定位系统的影响。和解决故障的方法,研究是否有可能将DG的不完整的情况下,测量网络的定位和恢复技术,并提出故障定位方法活跃的分销网络部分和故障恢复过程,这将有助于提高供电的可靠性和质量也保证配电网络的有效互动。1.2国内外研究现状国内外研究人员做了大量的仿真研究和故障定位实践，根据国内外相关研究文献的汇编，可以归纳出更广泛的故障定位方法。根据故障定位精度的不同，可分为故障区域定位和故障测距。通过对各节点故障前后的电流特性进行对比分析，确定故障区域的位置，获取故障前后的电流信息，确定故障点的面积。随着我国销售网络自动化技术的飞速发展，事故现场的定位主要是通过数字信息来实现的。目前，通过网络自动信息确定故障位置有两种方法:直接法和间接法。直接法是依据图论的相关知识，将配电网的拓扑结构与故障特征分析相结合，采用算法来实现故障定位，相关算法主要包括矩阵算法和过热弧搜索法；间接法利用人工智能算法对故障进行控制，主要有人工神经网络、遗传算法、专家系统、粗糙集理论等。。在许多地区的电力系统,包括安全评估,负荷预测,等等,有成功的神经网络算法的例子。近年来,已经取得了一些进展的使用神经网络算法,包括故障方向的确定,在电力系统的保护,故障类型、故障区域和自动重合闸技术。输入通常定义为电压和电流参数，输出通常定义为1或0。在文献中，我们使用ANN算法来确定中压配电网的故障，为了便于学习，我们将其分为两部分。在第一部分中，CT、PT采集的故障信息首先由ANN的故障类型来确定，在第二部分中，根据具体的故障类型对ANN进行补充训练。传统的神经网络算法虽然不能处理一些因素，但在功率过大的情况下，输入节点的数量过多。输出将大大增加，学习将变得非常困难，所以不建议直接使用神经算法用于大型网络。但可以尝试把网格中的小块，根据一定的规则，然后确定每个小块，利用神经网络算法总结分析结果并得出结论。

2相关概述2.1分布式电源配电网通常由小型电源组成，并与35kv以下的配电网相连接。生产能力非常低，通常由一个小的电源供应。有两种类型的分布式发电机组和分布式发电机组。首先，配电是利用分布式清洁能源发电的一种方式，然后将该系统集成到区域配电网络中，如风能、小水电、光伏发电等。它可分为超导、电池、飞轮和超级电容器。目前，人们正在研究一种新型的能源供应方式——功率分配。支持配电网可靠经济运行或满足特殊用电需求;与集中供电系统不同，具有以下特点：（1）容量不大并且电压等级不高，大多数是接入配电网，而不是直接并入输电网中；（2）利用清洁环保并可再生的能源发电，并采用的发电技术比较先进；（3）负荷中心区域，可降低输配网上的线路损耗，可作为调节电源，起削峰填谷的作用，在实行峰谷电价的情况下，供电可靠性既得到保障，电费支出也减少；（4）为灾害或自然灾害具有一定的抗击能力。当主电网故障时，可脱离大电网后以电力孤岛的形式独立运行，保障特殊用户的电力需求。2.2配电网故障类型电力系统的短路故障是指电力系统正常运行之外的相与相之间或者相与地（或中性线）之间的连接。故障相/线路可分为三相短路、三相接地短路、两相短路、两相接地短路和单相接地短路。前四类故障电流大，容易发现和分析。单相接地的配电网可分为两种情况:一种是系统的中性点，另一种是具有直接接地电阻或接地的中性点，另一种是具有直接接地的中性点。在另一种情况下，当系统中性点在灭弧线圈内或间接接地时，电流故障很小，需要专门的测试系统来检测地球上的短路故障。本文主要研究非小电流接地短路故障下的故障定位方案。自动继电保护的故障排除方法可分为永久故障和暂态故障。线路故障主要是暂态的，主要是由于接触线风、树枝和飞鸟落在线路上短路，继电保护迅速关闭，然后电弧缓慢消失，如果外部物体短路(如树枝、飞鸟等)。电力供应恢复正常,和频繁的故障主要是由于绝缘子故障或击穿,断丝和倒杆,线断开后,引起的故障的物质原因是不能自行修复或消失,打破的断路器可以保护继电器,然后确定距离精确故障定位和故障定位技术,然后派遣维修人员排除故障,最后是应急区域的供电恢复。

3分布式电源并入对配电网的影响3.1统配电网故障定位原理在简单配电网模式图3-1中，1和2之间没有其他开关的区域称为馈线段，环形开关2、3和5、环形开关3和4、馈线段。在正态分布状态下，馈线段周围的开关分为电流输入和输出开关，定义为:作为输入开关，其他为输出开关。图3-1简单配电网模型对于开环配电网，如果其中一个馈线发生故障，则该馈线段的输入开关存在电流故障，而输出开关没有故障，因此可以判断该故障是在这种情况下发生的。2)开关有电流故障，开关3、4没有故障;答:中华人民共和国总工会已经下载了将开关转到SCADA系统的信息，以确定该地区发生了什么。在这种情况下，输入和输出开关1和2作为馈线区域1通过故障电流，但馈线1没有发生故障。3.2分布式电源及其并网原则目前，对于能量分配还没有统一的定义，一般认为分布式电源((DG)是一种小型的直接承载电力系统，通常采用小的模块化单元，位于负荷附近，总发电标准在1~50兆瓦之间。分散能源具有投资小、面积小、节能环保等优势，知识网络为分布式能源的发展提供了前所未有的机遇。随着配电技术的发展，各种分布式能源的特性不断完善，配电效率不断提高，配电成本不断降低，配电范围不断扩大，可以包括办公楼、住宅、学校、医院、大学、饭店等各种设施。目前，我国的电力分配比例非常低，但预计在未来几年内，电力分配将不仅仅是一个重要的补充。在这方面，我们欢迎联合国开发计划署(开发计划署)和联合国环境规划署(环境规划署)的倡议。随着国内外分布式食品源的渗透率逐渐增加，按照“结构安全可靠、技术先进”的原则，对分布式电源和网络采用相应的技术指导进行管理。统一环保、节能、调剂原则，将配电电源纳入配电网;应遵守下列技术原则：（1）电源支撑。该网络的主要目标是充分利用其高能源利用率，确保所有用户都能获得能源服务。然而，为了保持配电网用户侧电力消耗的可持续性，配电网的营养状况不应过于依赖配电网，应根据N-1原则建立配电网。。（2）接入方式。分布式电源接入采用集中接入或分散接入。（3）电压等级。一般情况下，250kV及以下的配电网可以直接接入0.4m2的配电网，该配电网是独立的，需要在现场消耗，避免倒流，如图3-2a所示。超过250ka或更高,在大容量的情况下分配功率小于8兆瓦或大的波动,它必须连接到电压高于10kv,减少并行网络的分布式能源由于产量波动和逆流,如图1所示,影响安全操作的产品销售网络包括3-2(b)。（4）接入容量。对于接入0.4KV配网的分布式电源的总容量，不应超过上一级变压器供电区域内最大负荷的25%。图3-2DG并网方式3.3传统配电网故障定位原理在简单的配电网模式3-3中，没有其他开关1-2开关，两个开关之间的区域称为馈线段，环形开关2、3、5，环形开关3、4、馈线段。在正态分布状态下，馈线段周围的开关分为电流输入和输出开关，定义为:作为输入开关，其他为输出开关。图3-3简单配电网模型对于开环配电网，如果其中一个馈线发生故障，则该馈线段的输入开关存在电流故障，而输出开关没有故障，因此可以判断该故障是在这种情况下发生的。2开关有电流故障，开关3、4无故障;答:中华人民共和国总工会已经下载了将开关转到SCADA系统的信息，以确定该地区发生了什么。在这种情况下，输入和输出开关1和2作为馈线区域1通过故障电流，但馈线1没有发生故障。3.4分布式电源并网对传统保护的影响DG可分为DG发电机组和DG变阻器机组。DG发电机组类型与电网直接相关，DG变流器类型可通过变流器间接接入电网。不同类型的分布式电源在配电网故障时具有不同的电流故障特征和故障分析模型。传统配电网的继电保护主要由单极辐射网提供，但将DG接入配电网改变了原有的网络布局。当发生故障时，DG接入会改变故障电流的大小和方向，使得原有的继电保护装置可能不可靠、选择性差。影响的大小取决于DG配电网的连接位置和功率，本节将根据DG访问的位置分析影响。3.4.1DG接入配电母线将DG接入配电母线处，如图3-4时配电网的其它馈线结构并没有发生改变。图3-4DG接入配电网母线处的示意图当F1~F4点任一处发生短路故障时，短路点的电流由于汇集了系统电源S和DG提供的短路电流而比DG没有接入时的短路电流值有所增加，从而提高了对应保护的灵敏度，保护装置仍能可靠动作。值得注意的是，当F2或F4点发生短路故障时，如果DG容量过大，短路电流增加过大，则有可能使保护P1或P3经历的短路电流值大于其电流速断保护整定值从而导致P1(P3)先于保护P2(P4)动作，保护失去选择性，使停电范围扩大。3.4.2DG接入馈线中部DG接入馈线中部，如图3-4线的结构发生改变，DG与系统电源之间的线路AB变成双电源供电，其余线路仍是单电源供电。图3-5DG接入配电网馈线中部的示意图F1故障:P1短路电流保护仍是系统电源提供的短路电流，DG接入不影响保护P1;防止短路P2,P3和P4。此外，当F1点被P1可靠地损坏和保护时，执行委员会可以在该短路点继续提供短路，因此必须自动关闭该列。然而,如果非金属短路和高功率DG出现在F1,当前在短路点会显著增加,并在短路点电压的增加将减少系统电源的短路电流保证短路点,它可以导致P1敏感性降低,保护被拒绝。F2故障:系统电源与DG同时提供P2短路电流保护，高于DG无法接入时的短路电流值，短路，P2保护更灵敏，保证了安全运行。P1保护是通过系统电源提供的短路电流来实现的，但是由于P1和P2的时间重合，如果动作P2超过动作P1，则不会影响正常的响应P1。P3和P4的短路保护正在进行中，DG对它们没有影响。F3故障:系统s和DG保护P3不受电流损坏，当P3电流增加时，使P3工作可靠。由于P1保护是通过DG提供的短路电流进行的，所以在大功率DG中P1保护可能失效，导致DG和L1形成孤岛，最终导致DG自动解体。在F4断层:电力系统和DG引入故障电流P3和P4,所以P4保护可以可靠地运行,但如果DG的力量太大,短路电流保护P3将超过指定的值,而短路电流,防止P4将选择性少。同样，由于DDG的容量较大，P1的保护也可能被破坏，因此DG和L1形成孤岛，DG最终会自动退出这一行。3.4.3DG接入馈线末端DG接入馈线末端，如图3-6，从系统电源S到DG接入点之间的馈线变为双电源供电，其他馈线依旧是单电源供电。图3-6DG接入馈线末端的配电网示意图故障发生在F1点:P3和P4短路保护，进入DG不影响其可靠性。通过P1的短路电流仍然是系统提供的短路电流，但不影响P1的保护效果。由于目前DG中引入了P2保护的短路电流，P2保护在大功率的情况下可能会出现误动作。并强迫DG自己解决这个问题。故障发生在F2点:保护P3、P4等。P1和P2短路电流保护仅由s系统电源提供，DG接入不影响其可靠性。然而，在采取可靠的P2DG保护措施后，很可能在故障点继续输入电流，因此需要说明的是，当P2DG保护动作完成时，该任务将独立完成。F3点故障:s系统电源和DG保护P3不受电流损坏，P3保护可靠。DG保证短路电流通过被保护的P1,P2，所以如果DG的功率高于DG，则DG附近的P2保护可能是错的。故障发生在点F4:保护P1和P2在同一节中描述;s和DG系统电源共同提供保护，防止P3和P4短路，确保了P4的可靠性。然而，在高功率DG的情况下，通过保护P3的电流可能会超过设定的保护值，导致P3的保护错误，没有选择保护。。

4含分布式电源的配电网故障区段定位方法4.1基于故障指示器的故障区段定位在实际的配电网中，配电线路分支多，负荷多，拓扑复杂，综合FTU监控成本高，不适合安装在所有分支，通常只在主干交换机部分。因此，本章确定故障区域的替代方案是将FTU装置安装在主干和配电电源上，并将故障指示器安装在没有FTU支路的区域，以确定故障位置。近年来，故障指示器的安装被设计成一种有效的故障位置指示工具。故障指示器通常安装在空电线、电缆和轮胎上以指示故障电流。因此，分公司安装了故障指示器，可以在故障发生后用来确定故障分公司。故障指示器一般包括电压和电流测量、故障检测、信号驱动和输出等元件，故障检测是通过确定电压和电流，根据输出信号的状态来进行的。此外，故障指示器一般还具有自动复位、故障排除后的功率恢复和自动延时复位、下次故障指示、是否有故障服务等功能。图4-1故障指示器基本原理当系统发生短路时，故障指示器通过短路电流检测故障电流，确定故障状态，自动运行并发送相应的信号。没有故障电流检测，故障指示不工作，也没有发送故障信息，根据故障指示，可以找到故障分支的位置。如图4-2所示,短路故障发生点F,变电站的故障电流传输线故障点F通过故障电流,而步开关线路1,2,3工联会监控和故障指示器评分810检测故障电流的值,和相应的故障指示器失去了故障信息。故障指示器6、7、9、和开关4以及所有后续的FTU监控装置都位于非故障电流线上，因此相应的故障指示器不显示故障信息。这样就可以确定故障指示器所在分支线路的故障位置。图4-2故障指示器故障区段定位原理4.2基于矩阵算法的故障区段定位矩阵算法是一种比较传统的故障区域定位方法，被广泛应用于故障区域的定位。矩阵法主要是基于网络拓扑创建网络描述矩阵,然后下载信息从生成的故障信息矩阵是工联会,评分这两个矩阵是用来确定矩阵的缺陷,最后,根据失效准则来确定目标区域的位置。对于具有分布式馈电的配电网，由于其是矩阵算法，可以采用基于网络结构矩阵的算法。考虑网络拓扑的方向。4.2.1构建网形结构矩阵C将馈线上的开关作为节点进行编号，在多电源情况下，定义馈线的正方向是指定某一电源向其他线路供电的方向。根据此定义，如果节点b与节点a有正向联系，则在网型结构矩阵C中对应元素Cab=1,,反之Cba=0.4.2.2构建故障信息矩阵G故障信息矩阵基于当前故障信息，已加载到FTU主站，必须确定当前方向。故障电流通过FTU。对于传统的单一食品配送网络，营养应直接从营养的主要来源转移到营养的主要来源。当FTU监视器发现故障方向与给定方向相同时，FTU将下载值1，在其他情况下，下载值0。虽然连接到DG分销网络分布系统网络布局的复杂性增加,故障,故障也将输入的故障点,和当前的方向可能前面确定的方向相反,这使得它不可能解释实际的网络包括DG的潮汐方向正确。因此，有必要改变方向，使其与包含DG配电网的故障区域位置一致。4.2.3故障区间判定依据这个决定是基于它所涉及的节点之间的电源线路不是一个有缺陷的部分，如果它通过电流并与节点相连，但它没有方向或与节点耦合，就没有电流。另外，当一个节点通过故障电流而其他节点没有故障电流时，该节点的馈线端失效。图4-3展示了一个简单的分布式网络，由两个DGS组成，假设网络从一个s系统源直接移动到一个网络，(c)4-2，假设只有F1故障，并创建一个g)4-3故障信息矩阵，得到故障检测矩阵P。图4-3含两个DG的简单配电网示意图依照故障判定依据，得出的故障区间是K3与K4，以及K5与K7之间。这样就出现了故障区域误判、多判的情况。因此,它可以发现,传统的故障信息矩阵算法下载工联会相对较高的评分,如果有一个错误的故障信息工联会,评分故障范围不能确定正确,而人工智能可以确保定位精度,如果错误消息包含一个小的错误。因此，采用改进的遗传算法来确定包含DG的分布式网络的故障区域，以降低出错概率。4.3遗传算法的基本原理遗传算法(GA)是一种类似于进化算法的仿真算法，其性能往往较差。在使用遗传算法之前，我们必须建立一个模型来分析问题，确定已知和未知的量，确定自适应函数，并将其编码为一系列反映所谓个体染色体的数据，以及用来表示遗传值的染色体相关位置。有些染色体形成一个种群，它的大小或种群的大小是由种群中染色体的数目决定的。群体形成后通过选择性、交叉和变异操作形成的群体中染色体的遗传价值;模拟生物进化过程是解决染色体进化问题的最佳途径。经过多次进化，染色体终于达到了适应功能的要求。4.4基于改进遗传算法的含DG配电网故障区段定位利用遗传算法确定故障区域的位置还需要利用FTU传输的损伤周期信息来确定损伤区域的位置。断层区域位置i。e在引入遗传算法之前，发现遗传算法本身并不直接影响参数，A将其编码为相关业务，目标线是所有业务的最佳解决方案。第4.2节使用矩阵算法定位故障区域，并将其与馈线确定的直接方向对齐。1.通过FTU控制点接入交换机的分布式配电网。控制开关FTU故障电流的直流方向是网络流的最终方向，因此只需要确定一个正方向，避免了在多能量网络中确定多个正方向的情况。这个方向只定义交换机，不影响整个网络的潮流。根据这个正向，FTU将下载4-1号线的故障信息。另一方面，线路的一段只有两种情况:故障和故障，所以确定故障L和正常条件0。图4-3是一个简单的配电网络图，由两个DG组成，每个交换机正方向，如图虚线所示。4-6,F1点短路。代码“1”和代码“0”行的其他部分。当图中F2点至2点短路时。故障电流通过K10开关的方向与开关方向相同，所以K10开关加载状态信息。S8的部分被编码为“1”，其余部分被编码为“0”。图4-4各个开关正方向示意图

5结论随着分布式能源技术的发展，特别是光伏光谱的形成，传统的配电网将不可避免地发展成为有源配电网，这就给解决现有配电网故障带来了很多问题。根据网络和通信技术的测量，定位和消除有源网络故障，为了及时准确地定位有源网络，及时恢复重要负荷的供电。目前，对配电网故障定位的研究正在进行中，并取得了一定的成果。然而，在研究主动销售网络失效的特点时，主体并没有考虑相同的DG断层特征有很大的差异,对配电网故障区段定位造成的影响程度也不一样，有必要在进一步的研究过程中考虑，并提出适用于各类大容量DG接入时的配电网故障定位策略。。致谢致谢在本次论文设计过程中，感谢我的学校，给了我学习的机会，在学习中，老师从选题指导、论文框架到细节修改，都给予了细致的指导，提出了很多宝贵的意见，同时还要感谢支持我的家人和朋友。参考文献参考文献参考文献陈灿.含分布式电源的配电网故障定位研究[D].广西大学,2017.刘迎.含分布式电源的配电网故障定位研究[D].中国矿业大学,2017.贾浩帅.含分布式电源的配电网故障定位技术研究[D].华北电力大学,2012.刘健,张小庆,同向前,等.含分布式电源配电网的故障定位[J].电力系统自动化,2013,37(2).陈奎,张云,王洪寅,等.基于免疫算法的含分布式电源配电网的故障定