随着全球能源问题的逐渐凸显,使用清洁、低耗、可再生能源成为全世界共同的追求。分布式电源,如光伏、风机、蓄电池等近年来得到广泛重视,其可直接接入配电网中给用户供电。但与此同时分布式电源的接入改变了配电网的结构,配电网原来的故障定位方法不再适用。因此,研究新的适合于含分布式电源(Distributed Generation, DG)的配电网故障定位方法对于提高用户供电可靠性和广泛使用DG具有深远意义。另外,为了充分发挥DG的优势及减小其对配网造成的不利影响,有学者提出了微电网的概念,目前大多数研究集中于微电网的运行与控制,对微电网的系统接地方式及安全性少有研究。
本文研究内容如下。
(1)DG的接入改变了配电网的节点类型,使得原有配电网的故障定位方法不再适用。本文分析了DG接入配电网后对原有故障定位算法的影响,分析了含DG的配电网节点类型,提出了故障定位实用化判据,并通过具体的含DG的配电网进行了仿真,验证了该判据实用有效。
(2)介绍了目前配电网故障定位通用矩阵算法的原理,提出了基于改进矩阵算法的含DG配电网故障定位法。该方法将馈线终端单元(Feeder Terminal Unit, FTU)测得的故障信息和配网SCADA系统信息相结合并通过故障定位算法隔离故障区域,恢复非故障区域的正常供电。该方法无需进行矩阵相乘,定位原理简单、直观,对多分支母线节点测量环节工作异常无法判断故障方向有一定的适应性。
(3)针对实际配电网馈线上一般不装设电压互感器TV的情况,提出了基于分布决策的含DG的配电网故障定位法。此方法利用智能电子装置(Intelligent Electronic Device, IED)交换信息和关联区域状态函数F(A)及区段状态函数G(i,j)定位故障。本文还介绍了F(A)和G(i,j)的计算方法、IED关联区域静态划分、动态修整法。此方法具有无需借助于电压量测量的优点,能够很好地用于含DG配电网的故障定位。
(4)利用配电网广域范围的电流量信息,提出了不需要借助方向信息的含DG配电网故障定位方法,即利用电流Ⅱ段保护的动作信息对发生在DG上游区域的故障进行定位,利用电流Ⅲ段保护的动作信息对发生在DG下游区域的故障进行定位,快速切除故障。本方案在故障定位时无需借助于电压量测量,且不需改变配网原有电流Ⅱ段及Ⅲ段保护整定值,减小了整定工作量。
(5)研究了微电网的系统接地方式。微电网孤岛运行时,微电源受到电力电子开关装置的限制,无法提供很大的故障电流。本文提出采用蓄电池储能装置来提供更大的故障电流,设计了微电网中变压器的接地网。经仿真分析,在故障条件下,变压器内外部实际接触电压和跨步电压都未超过二者的安全阈值,证明了所设计接地网满足安全性要求。
