随着科学技术和国民经济的快速发展,我国配电网的规模逐年扩大,电力用户愈加要求高水平的供电质量。由于配电网的结构比输电网复杂,直接面对广大电力用户,线路种类和负荷类型繁多,准确、快速的故障定位,不仅可以缩短停电时间、减少停电面积,而且对于提高配电网的供电可靠性、保证整个电力系统的安全稳定运行都有着十分重要的作用。与此同时,随着电能质量监测装置的广泛应用,如何利用所获取的暂态信息,如电压暂降,解决电能质量以外的问题,如故障诊断和故障定位,是一个新的有价值的研究趋势。
本文首先介绍了电压暂降特征信息的相关概念,并比较分析了几种主要的电压暂降分析计算方法。针对复杂配电网,本文利用电压暂降的解析算法进行计算,得到不同故障类型下系统任意节点处的电压暂降对每条线路故障距离的解析式,从而计算出电压暂降的幅值及相位跳变等特征量,为后续故障定位算法的实现提供了理论基础。
然后基于单端母线处的电压暂降特征信息对配电网故障定位进行研究。不同位置发生故障时,母线处电压暂降幅值和相位会表现出不同的分布特性。利用电力系统故障分析基本理论,建立监测点相对于各区段的电压暂降数据库和故障距离函数对应的系数数据库。通过对比故障时母线实测值和数据库中的计算值,确定可能的故障区段。通过对可能故障区段排序确定优先级,得到正确的故障区段,利用故障距离函数则可计算出故障距离,确定故障位置。通过对架空线路和电缆两种不同配电线路的仿真,验证了该方法的有效性和准确性。
针对多分支、多出线的复杂配电网,为解决故障距离较远导致监测点无法观测到电压暂降的问题,同时为避免伪故障点的出现,本文结合监测点优化配置的原理和方法,提出了基于多端电压暂降特征信息的改进故障定位方法。以最少监测点为目标,以配电网内电压暂降可观测为约束条件,建立监测点优化配置的0-1线性规划模型。在监测点优化配置方案的基础上,结合所监测到的电压暂降特征信息,应用改进的排序方法确定故障区段及故障距离,实现故障定位。通过对34节点算例的测试分析和与单端测量方法的比较,验证了改进方法的有效性及准确性。
最后,结合该故障定位算法,本文利用虚拟仪器技术设计开发了一种电压暂降监测及故障定位装置,实现了电压暂降在线监测和故障定位的功能。介绍了装置的硬件构成和各部分的作用,并基于LabVIEW开发平台进行了装置的软件开发,主要从电压信号数据采集、电压暂降监测和故障定位等几个方面概括了其基本功能和特点。
