[发明专利]含分布式电源的配电网的自适应故障区段定位方法

摘要

一种含分布式电源的配电网的自适应故障区段定位方法，将含分布式电源的配电网划分为多个双端无分支的区段。在已知所有区段的线路参数的条件下，采集各个区段两端节点处的电压、电流信息，经相模变换得到节点处的模电压、模电流以及线路的模参数，节点模电流经傅里叶变换得到节点模电流相位角。利用区段的线路空载检测和模电流差流检测，仅当区段内的线路非空载并且该区段的模电流差流过流的情况下启动区段的故障判定，通过区段的模电流相角差值绝对值与判定阈值的比较，得出区段的故障判定结果。利用含分布式电源的配电网内所有区段的故障判定结果生成系统故障判定矩阵，通过对系统故障判定矩阵中元素值的判定，得出故障点所在区段。

主权项

1.一种含分布式电源的配电网的自适应故障区段定位方法，其特征在于：首先对一个含分布式电源的配电网进行区段划分，并对该含分布式电源的配电网内的各个节点和区段编号；然后，采集该含分布式电源的配电网中的各个区段内两端节点处的电压和电流信号，利用设计的相模变换矩阵，对区段进行相模变换，将区段内耦合的电气量转化为相互独立的模量，得出各个模量所对应的模电压、模电流、线路单位长度的串联模阻抗与并联模导纳；接着，选择一个适宜的模量用于区段故障的判定；经区段的线路空载检测与模电流差流检测，仅在当区段内的线路非空载并且区段的模电流差流过流的情况下，进行区段故障的判定；进入区段故障判定过程后，求取所选取的用于区段故障判定的模量对应区段的模电流相角差值的绝对值，并通过所求的模电流相角差值的绝对值与判定阈值的比较得出区段的故障判定结果；最后，利用含分布式电源的配电网内各个区段的故障判定结果，根据系统故障判定矩阵的生成与判定方法，对该含分布式电源的配电网进行故障判定与故障定位，并得到当前时刻下的故障定位结果；所述的相模变换矩阵的设计方法为：步骤1、求取区段内线路的参数矩阵K(n)；K(n)的求取可以依据以下计算公式：K(n)＝[R(n)+j·(2πf)·L(n)]·[j·(2πf)·C(n)]其中，j2＝-1；步骤2、计算线路参数矩阵K(n)对应的线路参数换位平衡的矩阵矩阵的计算方法如下：若其中，n为区段内线路的相数；K(n)为一个对称矩阵，且有κij＝κji成立，i＝1,…,n，j＝1,…,n，且i≠j；则有其中α和β分别满足以下公式： α = 1 n · Σ i = 1 n κ i i ]]> β = 1 n ( n - 1 ) · [ Σ i = 1 n ( Σ j = 1 n κ i j ) - n · α ] ]]>步骤3、设计矩阵将矩阵写成如下所示的形式：其中，aij为矩阵中的元素，且有aij＝aji成立，i＝1,…,n，j＝1,…,n，且i≠j；A为矩阵的系数，有根据区段的相数n，按照如下所示的三条约束规则对矩阵内各个元素的取值进行设计：①当n＝1时，即该区段为单相区段，中的元素应当满足下式所述的约束条件：a11＝1②当n＝2时，即该区段为两相区段，中的元素应当满足下式所述的约束条件： a 11 = a 21 ≠ 0 a 12 + a 22 = 0 ]]>③当n＝3时，即该区段为三相区段，中的元素应当满足下式所述的约束条件： a 11 = a 21 = a 31 ≠ 0 a 12 + a 22 + a 32 = 0 a 13 + a 23 + a 33 = 0 a 22 ≠ 0 , a 23 = a 32 ≠ 0 , a 33 ≠ 0 a 22 ≠ a 32 , a 23 ≠ a 33 ]]>步骤4、计算矩阵的特征值矩阵矩阵的特征值矩阵的计算可依据以下公式： λ ( n ) * = Φ ( n ) * - 1 · K ( n ) * · Φ ( n ) * = d i a g ( λ 11 * , ... , λ n n * ) ]]>步骤5、利用矩阵和矩阵K(n)，计算矩阵矩阵的计算公式为：步骤6、计算一阶扰动量矩阵W(n)；一阶扰动量矩阵其中，wij为矩阵W(n)中的元素，i＝1,…,n，j＝1,…,n，且满足以下条件： w i j = 0 λ i i * = λ j j * - κ ~ i j λ i i * - λ j j * λ i i * ≠ λ j j * ]]>步骤7、计算矩阵K(n)的变换矩阵Φ(n)；计算矩阵K(n)的变换矩阵Φ(n)可依据以下计算公式： Φ ( n ) = Φ ( n ) * + Φ ( n ) * · W ( n ) = Φ ( n ) * · ( E ( n ) + W ( n ) ) ]]>其中，E(n)为一个n阶的单位矩阵；步骤8、对变换矩阵Φ(n)进行施密特对角化处理，经矩阵转置后，最终可得所需的相模变换矩阵Φ(n)T；在所述的相模变换矩阵的设计方法中，需要已知区段内的相数n，电压、电流相量的基波频率f，区段内线路单位长度的串联电阻矩阵R(n)，单位为Ω/km，串联电感矩阵L(n)，单位为H/km，以及并联电容矩阵C(n)，单位为F/km，它们的数学表达式分别为：其中，rij表示该区段内线路单位长度的串联自阻，i＝j；rij表示该区段内线路单位长度的串联互阻，i≠j；lij表示该区段内线路单位长度的串联自感，i＝j；lij表示该区段内线路单位长度的串联互感，i≠j；cij表示该区段内线路单位长度的并联自电容，i＝j；cij表示该区段内线路单位长度的并联互电容，i≠j。