[发明专利]一种考虑逆变型分布式电源接入的配电网故障区域定位算法

说明书

本发明公开了一种考虑逆变型分布式电源接入的配电网故障区域定位算法，包括如下步骤：(1)建立恒功率控制方式下逆变型分布式电源故障特性分析模型；(2)根据配电网中联络开关、断路器等开关器件的分布特点对配电网进行分区处理，使用图论的理论分析方法，建立配电网的图模型，并设定配电网的电流参考方向；(3)利用设定的配电网电流参考方向以及断路器处保护装置上传的故障信息，通过矩阵运算求取故障判断矩阵，实现故障区域的定位。本发明能够满足分布式电源接入，无需动作值整定，具备一定拓扑结构自适应的能力。

技术领域

本发明涉及配电网保护技术领域，尤其是一种考虑逆变型分布式电源接入的配电网故障区域定位算法。

背景技术

分布式电源的概念产生于20世纪80年代，是指在配电系统中靠近用户侧引入的容量不大的电源。随着太阳能、风能等小型发电技术的成熟，利用分散的资源来满足小型用户的需求。

我国的分布式电源发展总体状况并不落后。但是受到资源条件、政策标准及技术类型差异等方面的限制，在光伏发电、热电联产等领域的发展仍处于初期，规模较小。我国的小水电装机规模和发电量居世界第一。风力发电在过去7年装机容量增长50倍，但由于我国风电产业发展速度过快，行业标准和电网规划相对滞后，风机不具备低电压穿越等技术能力，导致风机不能正常并网发电；在西部地区如宁夏银川等地也兴建了许多基于太阳能光伏发电的示范基地，但是我国用电市场分布与太阳能能源分布并不能完全吻合。作为用电量较大的东部地区，土地价格较为昂贵，若建设集中式的大型地面电站，无疑将大大提高成本，不利于太阳能发电的大规模推广；而在太阳能蕴藏丰富的西部地区发展集中式电站，又会出现电力长途运输的损耗问题。因此，未来国家在进一步做好小水电发展的同时，将会重点推进光伏发电和热电联产等分布式电源技术的发展。

分布式发电技术具有诸多益处，但是，传统配电网保护是按照配电网的辐射特性，遵循选择性原则，通过保护设备的配合实现故障区域的隔离，以达到最小的失电范围，保证供电可靠性。分布式电源接入后，配电网的单向潮流特性变为双向潮流特性，传统保护整定配合的前提已不存在，如何在分布式电源接入后仍能做到保护的正确配合是分布式发电保护的研究目标。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种考虑逆变型分布式电源接入的配电网故障区域定位算法，能够满足分布式电源接入，无需动作值整定，具备一定拓扑结构自适应的能力。

为解决上述技术问题，本发明提供一种考虑逆变型分布式电源接入的配电网故障区域定位算法，包括如下步骤：

(1)建立恒功率控制方式下逆变型分布式电源故障特性分析模型；根据建立的分布式电源故障特性分析模型，分析故障条件下分布式电源的故障特性及其对配电网电流保护的影响；

(2)根据配电网中联络开关、断路器等开关器件的分布特点对配电网进行分区处理，使用图论的理论分析方法，建立配电网的图模型，并设定配电网的电流参考方向；

(3)利用设定的配电网电流参考方向以及断路器处保护装置上传的故障信息，通过矩阵运算求取故障判断矩阵，实现故障区域的定位。

优选的，步骤(1)具体为：

(11)对逆变型分布式电源模型进行简化；将逆变器直流侧电压近似看作保持恒定，逆变型分布式电源的电流故障特性主要取决于逆变器的控制策略；

(12)对恒功率控制方式下逆变型分布式电源进行故障特性分析；逆变器输出功率在dq坐标系下的公式为：

其中，P、Q为IIDG输出的有功功率和无功功率；u_gd、u_gq为电网电压的d、q轴分量；i_d、i_q为逆变器输出电流的d、q轴分量；

将d轴定向于电网电压矢量时，有：