含分布式电源的配电网故障定位方法研究

作     者：孙艳明 

作者单位：湖南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：黄纯

授予年度：2018年

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：配电网 分布式电源 故障方向判别 蝙蝠算法 故障定位 

摘      要：配电网故障定位是配电自动化系统的主要功能之一。为保证用户电能质量、减少故障停电时间、提高供电可靠性,要求配电网在发生故障后能够快速、准确的定位出故障区段。然而,随着大量分布式电源(Distribution Generation,DG)接入,配电网成为一个正常运行功率与故障电流双向流动的有源网络,使故障定位变得复杂化,传统的定位算法不再适用。为寻找一种适用于有源配电网的故障定位新方法,本文对故障定位中监测点阻抗特性分析、故障方向判别方法及故障定位算法等关键技术进行研究。DG接入可能改变监测点的测量阻抗特性,并进而影响传统故障定位方法的适用性。以逆变型DG为例,分析了DG接入对配电网的影响,建立逆变型DG的Matlab/Simulink仿真模型,仿真结果表明,含DG的配电网发生不同类型的短路故障时,某些监测点的测量阻抗特性可能呈感性或者容性。含DG配电网故障定位结果的准确性依赖于故障方向判别的正确性。基于工频故障分量的故障方向判别方法灵敏度高,但只适合于感性阻抗特性。针对DG接入配电网对阻抗特性的影响,提出一种在感性及容性阻抗特性下均有效的故障方向判据。首先,分析了故障后各序电压故障分量的分布情况及方向元件的动作特性;其次,针对不同类型短路故障,通过比较测量点电压各序故障分量与动作电压各序故障分量幅值大小,构建了不同的方向判据;最后,搭建含DG的配电网模型对方向判据的有效性进行验证。仿真结果表明,在阻抗特性呈感性或容性情况下该判据均可以准确判断故障方向,且灵敏度高。提出基于改进蝙蝠算法的配电网故障定位方法。建立了有源配电网故障定位优化模型,并采用改进蝙蝠算法求解。针对基本蝙蝠算法存在的缺陷,引入模拟退火算法的Metropolis准则,以新的蝙蝠个体与原来个体的适应度增量来设置接受准则;若经过扰动后的新的适应度值优于其初始最优解,则接受新解,否则根据Metropolis准则判定是否接受这个新解。含多个DG的配电网的仿真结果表明,所提算法能够快速、准确的定位出配电网故障区段,对故障信息畸变具有较强的容错性。