引言
配電網(wǎng)發(fā)生故障后如何快速準確地實現(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[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現(xiàn)故障定位。其故障定位原理如下:故障點上游的FTU檢測到故障電流上報主站故障信息,而故障點下游的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。
為了實現(xiàn)故障定位容錯方法,對配電網(wǎng)的開關(guān)進行定義。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,線路出口斷路器作為第1層節(jié)點,沿著遠離系統(tǒng)電源的方向依次是第2層、第3層……第皿層節(jié)點。第1層節(jié)點是第2層節(jié)點的父節(jié)點,第3層節(jié)點是第2層節(jié)點的子節(jié)點,依次類推。具有相同父節(jié)點的節(jié)點稱為兄弟節(jié)點。對每個節(jié)點進行編號,并給每個節(jié)點賦予其屬性,包括其父節(jié)點號、子節(jié)點號、兄弟節(jié)點號和所在層數(shù)。
節(jié)點的故障狀態(tài)F定義如下:
式中,Fi為節(jié)點i的故障狀態(tài),Fi=1,表示節(jié)點i有故障電流流過,Fi=0,表示節(jié)點i沒有故障電流流過:Iki為節(jié)點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)點開始向父節(jié)點方向搜索,直至第1層節(jié)點。首先判斷本節(jié)點i的故障狀態(tài)Fi,然后判斷父節(jié)點j故障狀態(tài)Fj、子節(jié)點g故障狀態(tài)Fg(若存在多個子節(jié)點,則Fg為所有子節(jié)點故障狀態(tài)的"或")、兄弟節(jié)點h故障狀態(tài)Fh(若存在多個兄弟節(jié)點,則Fh為所有兄弟節(jié)點故障狀態(tài)的"或")、祖父節(jié)點k的故障狀態(tài)Fk和曾祖父節(jié)點l的故障狀態(tài)Fl,如果該節(jié)點不存在祖父節(jié)點或曾祖父節(jié)點,則其祖父和曾祖父節(jié)點的故障狀態(tài)均設(shè)定為1:如果不存在子節(jié)點,則其子節(jié)點的故障狀態(tài)設(shè)定為0:如果不存在兄弟節(jié)點,則其兄弟節(jié)點的故障狀態(tài)設(shè)定為0。
為了實現(xiàn)故障定位容錯方法,定義節(jié)點i的故障值FLi如下:
式中,"八"為"與"運算符:"V"為"或"運算符:"-"為"反"運算符。
容錯故障定位判據(jù):如果節(jié)點i滿足FLi=1,則故障點位于節(jié)點i與其父節(jié)點j之間的線段,否則,節(jié)點i與其父節(jié)點j之間的區(qū)段為非故障區(qū)段。如果節(jié)點i的故障狀態(tài)為1,且沒有子節(jié)點,當滿足FiA(FjVFk)=1時,節(jié)點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)點故障狀態(tài)錯誤時,仍然可以實現(xiàn)正確的故障定位。假設(shè)某饋電線路有8個節(jié)點,分別是:1、2、3、4、5、6、7、8。若在節(jié)點4和5之間發(fā)生了相間短路故障,則各節(jié)點上報的故障信息為{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)點存在誤報或漏報信息時,容錯故障定位方法均能實現(xiàn)正確定位。
3含分布式電源配電網(wǎng)故障定位容錯方法
為了實現(xiàn)含分布式電源的配電網(wǎng)故障定位,采用文獻[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)點的故障電流極性值,并計算與相鄰節(jié)點的故障電流極性值差D。若滿足如下公式,則本節(jié)點i與相鄰節(jié)點x之間為故障區(qū)段。
式中,Fix為節(jié)點i與相鄰節(jié)點x間的故障狀態(tài),Fix=1,表示節(jié)點i與相鄰節(jié)點x間為故障區(qū)段:Fix=0,表示節(jié)點i與相鄰節(jié)點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i與相鄰節(jié)點x間的極性值差:x=g,h,j,k,l,g、h、j、k、l分別為節(jié)點i的子節(jié)點、兄弟節(jié)點、父節(jié)點、祖父節(jié)點和曾祖父節(jié)點。
為了實現(xiàn)故障定位容錯方法,定義節(jié)點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i的任一下游節(jié)點d的故障值。
如果節(jié)點i滿足FLi=1,則故障點位于節(jié)點i與其父節(jié)點j之間的區(qū)段:否則,節(jié)點i與其父節(jié)點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)錯誤時難以實現(xiàn)準確定位的問題,本文提出了適用于配電網(wǎng)的故障定位容錯方法,為實現(xiàn)智能配電網(wǎng)自愈提供了有力支撐,促進了智能電網(wǎng)的發(fā)展。
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