基于故障信息的配电网故障定位研究

随着国民经济的迅速发展和人民生活水平的不断提高,城乡配电网得到了长足发展,用电负荷快速增长的同时,用户对供电可靠性和电能质量的要求也越来越高。配电网作为服务用户的终端环节,故障发生后能够精确分析故障、迅速定位故障、有效隔离故障可以最大程度减少用户损失、提高供电可靠性并保证系统的安全稳定运行。本文对基于故障信息的配电网故障定位方法进行了深入研究。传统的故障定位方法信息来源单一,大多基于监测终端上传的报警信息,考虑到各地配电自动化程度普遍偏低和监测终端的配置不够完善,传统故障定位方法往往因为不能获取足够多的报警信息而无法实现准确定位。与此同时,随着电能质量监测装置的广泛应用,将电压暂降信息应用于故障定位是一个新的研究领域和趋势。为了充分利用故障信息,提高故障定位的准确性,本文对基于故障信息的配电网故障定位方法进行了深入而细致的研究,主要工作如下：1、本文首先介绍了断路器动作信息、FTU报警信息、电压暂降信息、功率因数角等故障信息的概念,分析了它们的来源、含义和使用方法；并介绍了配电网拓扑的基本特点和拓扑搜索方法,确定采用广度优先搜索算法进行配电网拓扑搜索,克服了深度优先搜索算法的缺点,为后续章节中故障定位的研究提供了理论依据。2、针对监测装置不完善的配电系统,提出了基于故障信息的故障定位方法,在已有监测装置的基础上,仅需在母线处增加一台电能质量监测装置即可实现准确的故障测距,并有效避免“伪故障点”的出现。该方法先利用FTU报警信息进行故障区段定位,然后利用电压暂降信息和功率因数角信息进行故障测距。故障区段定位的方法是以断路器为搜索起点,采用广度优先搜索法对配电网进行拓扑搜索,基于FTU报警信息,利用搜索出的最下游上传报警信息的设备以及该设备下游FTU的安装情况确定故障区段。在故障区段确定的基础上,引入母线电压暂降幅值和功率因数角信息,基于不同位置故障后母线电压暂降幅值和功率因数角会发生相应变化这一特征,对配电网进行离线故障仿真,得到母线电压暂降幅值和功率因数角相对于故障距离的函数表达式,建立故障信息数据库。实际故障后,将测量得到的母线电压暂降幅值和功率因数角带入数据库中的故障测距函数,计算故障距离,实现准确的故障测距。通过对某配电网的仿真验证了该方法的有效性和准确性。3、针对多分支、复杂配电网,为解决故障距离较远导致母线电压暂降不明显的问题,本文利用系统中安装的电能质量监测装置,结合监测点的优化配置,提出了基于多点电压暂降的改进故障定位方法。通过对不同区段进行离线故障仿真,获取多个电能质量监测装置上传的电压暂降信息,构建多点电压暂降信息数据库。故障发生后,将电能质量监测装置实际测量的电压暂降信息与数据库中各区段的电压暂降信息进行相关性分析,根据相关度高低确定故障区段,实现了对多分支、复杂配电网的故障定位,对IEEE 34节点配电网模型进行的仿真验证了该方法的有效性。综上,本文对基于故障信息的配电网故障定位问题进行了深入研究,在利用FTU报警信息进行故障区段定位的基础上,使用母线电压暂降和功率因数角信息实现了精确故障测距。同时,利用相关分析理论实现了基于多点电压暂降信息的复杂配电网故障定位。研究内容对实现配电网快速故障定位、提高供电可靠性具有重要的应用价值。