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一種微電網(wǎng)中線路故障的定位方法與流程

文檔序號:12359291閱讀:341來源:國知局
一種微電網(wǎng)中線路故障的定位方法與流程

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)中微電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種微電網(wǎng)中線路故障的定位方法。



背景技術(shù):

微電網(wǎng)是一個(gè)由分布式電源、儲能裝置、能量轉(zhuǎn)換裝置、相關(guān)負(fù)荷和監(jiān)控、保護(hù)裝置匯集而成的小型發(fā)配電系統(tǒng)。它是一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護(hù)和管理的自治系統(tǒng),既可以與大電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行,也可以獨(dú)立運(yùn)行。通常一個(gè)小型的微電網(wǎng)系統(tǒng)包括多個(gè)分布式電源、儲能裝置以及大量的負(fù)荷,這種多設(shè)備的連接方式使得微電網(wǎng)系統(tǒng)的接線十分復(fù)雜。具有良好的控制方案以及完善的保護(hù)措施是保證微電網(wǎng)系統(tǒng)安全、可靠運(yùn)行不可或缺的條件。由于多個(gè)分布式電源的同時(shí)存在,使得微電網(wǎng)中潮流流動(dòng)不再是單一形式,而且并網(wǎng)運(yùn)行模式下的故障電流與獨(dú)立運(yùn)行模式下的故障電流差別較大,這使得原有的電力系統(tǒng)保護(hù)措施不再完全適用。

針對上述需求,有的技術(shù)中根據(jù)節(jié)點(diǎn)電壓與故障點(diǎn)間的電氣距離之間的關(guān)系,提出一種基于邊電壓的微電網(wǎng)保護(hù)方案。有的技術(shù)中利用數(shù)字繼電器以及先進(jìn)的通信技術(shù),提出了一種自適應(yīng)的保護(hù)策略,但是這種保護(hù)措施需要不斷更新保護(hù)的設(shè)置值來與微電網(wǎng)的運(yùn)行模式相適應(yīng)。有的技術(shù)中提出了一種基于逆變器的微電網(wǎng)保護(hù)措施,該微電網(wǎng)保護(hù)措施雖然能夠?qū)崿F(xiàn)對孤島以及并網(wǎng)兩種運(yùn)行模式下的微電網(wǎng)進(jìn)行保護(hù),但是當(dāng)微電網(wǎng)中存在發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)等旋轉(zhuǎn)性設(shè)備時(shí)保護(hù)措施起不到應(yīng)有保護(hù)能力。

為克服故障時(shí)分布式電源對故障電流限制從而導(dǎo)致故障電流難以檢測的缺陷,有的技術(shù)中提出了一種基于母線上導(dǎo)納量的變化為判據(jù)的微電網(wǎng)保護(hù)方案。該方案可以有效地區(qū)分微電網(wǎng)的區(qū)內(nèi)外故障,實(shí)現(xiàn)故障的檢測與定位。但是該方法雖然能夠?qū)ξ㈦娋W(wǎng)內(nèi)部和外部的故障進(jìn)行準(zhǔn)確判斷,但是對于微電網(wǎng)內(nèi)部的故障判斷并不能準(zhǔn)確到具體的線路上。有的技術(shù)中提出了一種基于節(jié)點(diǎn)電壓假設(shè)的故障辨識方法來實(shí)現(xiàn)故障支路的準(zhǔn)確判斷、故障位置的精確定位,并最終將復(fù)雜的故障定位算法轉(zhuǎn)化為一元二次方程的求解。但是該求解方法遇到電流變化量矩陣中的零元素較多時(shí),需要進(jìn)行多次計(jì)算和判斷。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題,本發(fā)明提供了一種簡便的微電網(wǎng)中線路故障的定位方法,該方法能夠?qū)ξ㈦娋W(wǎng)中的任一線路故障實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的定位。

為實(shí)現(xiàn)以上目的,本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:一種微電網(wǎng)中線路故障的定位方法,其包括以下步驟:

對微電網(wǎng)系統(tǒng)中每一條線路的電壓、電流、電壓與電流之間的相位以及功率至少進(jìn)行兩組采樣,每組采樣中對電壓、電流、電壓與電流之間的相位分別進(jìn)行至少三次測量;

對于微電網(wǎng)系統(tǒng)中某條線路,根據(jù)采樣得到的該線路的一組數(shù)據(jù),計(jì)算得到該線路中左側(cè)斷路器以左線路的正序等效阻抗Z1和該線路中右側(cè)斷路器以右線路的正序等效阻抗Z2;根據(jù)采樣得到的的該線路的另一組數(shù)據(jù),計(jì)算得到該線路中左側(cè)斷路器以左線路的正序等效阻抗Z1'和該線路中右側(cè)斷路器以右線路的正序等效阻抗Z2';其中,Z1、Z1'、Z2、Z2'的計(jì)算方法均相同;

對線路中左側(cè)斷路器以左線路的正序等效阻抗Z1和Z1',以及線路中右側(cè)斷路器以右線路的正序等效阻抗Z2和Z2'分別進(jìn)行比較,如果Z1=Z1'且Z2=Z2',則判定該線路為故障線路;

設(shè)定故障線路中一故障點(diǎn),根據(jù)采樣得到的該線路的電壓和電流以及該線路的阻抗,計(jì)算得到該故障線路的故障點(diǎn)兩側(cè)的線路正序阻抗ZL1和ZL2;

根據(jù)故障線路的故障點(diǎn)兩側(cè)的線路正序阻抗ZL1和ZL2,以及故障線路的阻抗ZL,計(jì)算得到故障線路中故障點(diǎn)的所在位置。

進(jìn)一步地,所述微電網(wǎng)的某條線路中左側(cè)斷路器以左線路的正序等效阻抗Z1的計(jì)算方法為:

Et112=V112+I112·Z12+2P11·R1-2Q11·X1 (3)

Et122=V122+I122·Z12+2P12·R1-2Q12·X1 (4)

Et132=V132+I132·Z12+2P13·R1-2Q13·X1 (6)

式(3)、式(4)和式(6)中,Et11、Et12、Et13表示微電網(wǎng)的所述線路發(fā)生短路故障時(shí)對應(yīng)的等效電路中左側(cè)的外部等效電源,V11、V12、V13分別表示一組采樣數(shù)據(jù)中所述線路三次測量的電壓,I11、I12、I13分別表示一組采樣數(shù)據(jù)中所述線路三次測量的電流,P11、P12、P13分別表示一組采樣數(shù)據(jù)中所述線路三次測量的有功功率,Q11、Q12、Q13分別表示一組采樣數(shù)據(jù)中所述線路三次測量的無功功率,R1表示所述線路左側(cè)線路的電阻,X1表示所述線路左側(cè)的電抗;

所述微電網(wǎng)的所述線路中右側(cè)斷路器以左線路的正序等效阻抗Z2的計(jì)算方法為:

Et212=V212+I212·Z22+2P21·R2-2Q21·X2 (7)

Et222=V222+I222·Z22+2P22·R2-2Q22·X2 (8)

Et232=V232+I232·Z22+2P23·R2-2Q23·X2 (9)

式(7)~式(9)中,Et21、Et22、Et23表示微電網(wǎng)的所述線路發(fā)生短路故障時(shí)對應(yīng)的等效電路中右側(cè)的外部等效電源,V21、V22、V23分別表示一組采樣數(shù)據(jù)中所述線路三次測量的電壓,I21、I22、I23分別表示一組采樣數(shù)據(jù)中所述線路三次測量的電流,P21、P22、P23分別表示一組采樣數(shù)據(jù)中所述線路三次測量的有功功率,Q21、Q22、Q23分別表示一組采樣數(shù)據(jù)中所述線路三次測量的無功功率,R2表示所述線路右側(cè)線路的電阻,X2表示所述線路右側(cè)的電抗。

進(jìn)一步地,所述故障線路的故障點(diǎn)兩側(cè)的線路正序阻抗ZL1和ZL2的計(jì)算方法為:

根據(jù)測量電壓V1、測量電流I1,計(jì)算得到故障線路的故障點(diǎn)的電壓為:

UA=V1-I1·ZL1 (10)

同樣,根據(jù)測量V2、測量電流I2計(jì)算得到故障線路的故障點(diǎn)的電壓為:

UA=V2-I2·ZL2 (11)

由式(10)和式(11)進(jìn)一步得到

V1-I1·ZL1=V2-I2·ZL2 (12)

由于線路在短路前,每條線路上的阻抗是已知的,因此有:

ZL1+ZL2=ZL (13)

根據(jù)式(12)和式(13)計(jì)算得到故障線路的故障點(diǎn)兩側(cè)的線路正序阻抗ZL1和ZL2

由于采用以上技術(shù)方案,本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明在相位測量的基礎(chǔ)上,通過對故障線路以外的正序阻抗的判斷來達(dá)到對故障線路的準(zhǔn)確定位。本發(fā)明對微電網(wǎng)中的任一線路故障實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位,一方面能大大縮短尋找故障點(diǎn)的時(shí)間,節(jié)省大量的人力和物力資源;另一方面采用本發(fā)明能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)線路的故障點(diǎn),進(jìn)行故障排除,確保快速恢復(fù)電力供應(yīng)。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中典型的微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖;

圖2是本發(fā)明微電網(wǎng)中線路故障的定位方法的流程圖;

圖3是圖1中線路L2的雙電源等效電路圖;

圖4是圖1中線路L2發(fā)生短路故障時(shí)對應(yīng)的等效電路圖;

圖5是實(shí)施例中用于測試的微電網(wǎng)配置結(jié)構(gòu)圖;

圖6為圖5中線路L5在不同位置設(shè)置的短路故障的測量計(jì)算值與實(shí)際值之間的對比關(guān)系圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。

按照分布式電源以及負(fù)載構(gòu)成方式,微電網(wǎng)可以形成徑向結(jié)構(gòu)和環(huán)形結(jié)構(gòu)。本發(fā)明提出的一種微電網(wǎng)中線路故障的定位方法能夠適用于各種線路的連接方式。

圖1示出了一個(gè)典型的微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖,該圖中提供了風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏電池板和柴油發(fā)電機(jī)三種電源提供方式。在配電網(wǎng)側(cè)設(shè)置了一組濾波電感,所述濾波電感用來減少微電網(wǎng)注入到配電網(wǎng)中的諧波電流,從而減少微電網(wǎng)對配電網(wǎng)的干擾與污染。微電網(wǎng)與配電網(wǎng)之間設(shè)置了一套孤島探測設(shè)備,所述孤島探測設(shè)備用來探測微電網(wǎng)的運(yùn)行模式。在每一條微電網(wǎng)線路的兩端設(shè)置了兩套相位檢測設(shè)備PMU,所述相位檢測設(shè)備PMU來檢測所在線路兩端電壓、電流的相位值。如何快速、準(zhǔn)確地對微電網(wǎng)中線路故障進(jìn)行定位并進(jìn)行切除,保證微電網(wǎng)中其它部分安全可靠運(yùn)行,這是本發(fā)明要解決的關(guān)鍵問題。

如圖2所示,本發(fā)明微電網(wǎng)中線路故障的定位方法包括以下步驟:

S1、對微電網(wǎng)系統(tǒng)中每一條線路的電壓、電流、電壓與電流之間的相位以及功率至少進(jìn)行兩組采樣。其中,每組采樣中對電壓、電流、電壓與電流之間的相位分別進(jìn)行至少三次測量。

S2、對于微電網(wǎng)系統(tǒng)中某條線路,根據(jù)采樣得到的該線路的一組數(shù)據(jù),計(jì)算得到該線路中左側(cè)斷路器以左線路的正序等效阻抗Z1和該線路中右側(cè)斷路器以右線路的正序等效阻抗Z2;根據(jù)采樣得到的的該線路的另一組數(shù)據(jù),計(jì)算得到該線路中左側(cè)斷路器以左線路的正序等效阻抗Z1'和該線路中右側(cè)斷路器以右線路的正序等效阻抗Z2'。其中,Z1、Z1'、Z2、Z2'的計(jì)算方式均相同。

對于圖1所示的微電網(wǎng)中的任一條線路,均可以通過一條雙電源等效電路來代替。圖3示出了線路L2的雙電源等效電路,其中,E1和E2均表示外部等效電源。

圖4示出了線路L2發(fā)生短路故障時(shí)對應(yīng)的等效電路。從圖4中可以得到:

<mrow> <msub> <mover> <mi>E</mi> <mo>&CenterDot;</mo> </mover> <mrow> <mi>t</mi> <mn>11</mn> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mover> <mi>V</mi> <mo>&CenterDot;</mo> </mover> <mn>11</mn> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mover> <mi>I</mi> <mo>&CenterDot;</mo> </mover> <mn>11</mn> </msub> <mo>&CenterDot;</mo> <msub> <mover> <mi>Z</mi> <mo>&CenterDot;</mo> </mover> <mn>1</mn> </msub> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

設(shè)定電壓與電流之間的相位角為θ,等效阻抗的阻抗角為φ,則第一次測量結(jié)束后,式(1)可以進(jìn)一步得到:

Et112=V112+I112·Z12+V11·I11·Z1cos(θ+φ) (2)

將式(2)展開后可以進(jìn)一步得到:

Et112=V112+I112·Z12+2P11·R1-2Q11·X1 (3)

式(3)中,P11表示有功功率,Q11表示無功功率,X1表示電抗。

同樣,進(jìn)行第二次測量后可以得到類似的結(jié)果:

Et122=V122+I122·Z12+2P12·R1-2Q12·X1 (4)

由于測量的時(shí)間較短,可以近似認(rèn)為Et12=Et11,這樣由式(3)和式(4)可以進(jìn)一步得到:

<mrow> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>R</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>P</mi> <mn>11</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>P</mi> <mn>12</mn> </msub> </mrow> <mrow> <msup> <msub> <mi>I</mi> <mn>11</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <msup> <msub> <mi>I</mi> <mn>12</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>X</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>Q</mi> <mn>11</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>Q</mi> <mn>12</mn> </msub> </mrow> <mrow> <msup> <msub> <mi>I</mi> <mn>11</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <msup> <msub> <mi>I</mi> <mn>12</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msup> <msub> <mi>V</mi> <mn>11</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <msup> <msub> <mi>V</mi> <mn>12</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> </mrow> <mrow> <msup> <msub> <mi>I</mi> <mn>11</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <msup> <msub> <mi>I</mi> <mn>12</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </mfrac> <mo>+</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>P</mi> <mn>11</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>P</mi> <mn>12</mn> </msub> </mrow> <mrow> <msup> <msub> <mi>I</mi> <mn>11</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <msup> <msub> <mi>I</mi> <mn>12</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>Q</mi> <mn>11</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>Q</mi> <mn>12</mn> </msub> </mrow> <mrow> <msup> <msub> <mi>I</mi> <mn>11</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <msup> <msub> <mi>I</mi> <mn>12</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>5</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

由式(5)可見,正序等效阻抗的軌跡可以看作一個(gè)圓。由于兩個(gè)圓的交點(diǎn)有兩個(gè),并不是唯一的。因此,兩次測量的結(jié)果仍然不能夠求出相應(yīng)的等效阻抗,需要進(jìn)行第三次測量,找出三個(gè)圓的公共點(diǎn),公共點(diǎn)對應(yīng)的值就是所需要的正序等效阻抗。

同樣,由于測量的時(shí)間較短,可以近似認(rèn)為Et13=Et12,進(jìn)行第三次測量后可以得到類似的結(jié)果:

Et132=V132+I132·Z12+2P13·R1-2Q13·X1 (6)

由式(3)、式(4)和式(6)計(jì)算得到線路L2中左側(cè)斷路器CB4以左線路的正序等效阻抗Z1

采用與上述計(jì)算正序等效阻抗Z1相同的方法,得到

Et212=V212+I212·Z22+2P21·R2-2Q21·X2 (7)

Et222=V222+I222·Z22+2P22·R2-2Q22·X2 (8)

Et232=V232+I232·Z22+2P23·R1-2Q23·X2 (9)

由式(7)~式(9)計(jì)算得到線路L2中右側(cè)斷路器CB3以右線路的正序等效阻抗Z2。

采用另一組采樣數(shù)據(jù),計(jì)算得到線路L2中左側(cè)斷路器CB4以左線路的正序等效阻抗Z1'和該線路L2中右側(cè)斷路器CB3以右線路的正序等效阻抗Z2'。

S3、對線路中左側(cè)斷路器以左線路的正序等效阻抗Z1和Z1',以及線路中右側(cè)斷路器以右線路的正序等效阻抗Z2和Z2'分別進(jìn)行比較,如果Z1=Z1'且Z2=Z2',則判定該線路為故障線路。

S4、設(shè)定故障線路中的某故障點(diǎn)為A,如圖3所示,根據(jù)采樣得到的該線路的電壓和電流以及該線路的阻抗,計(jì)算得到該故障線路的故障點(diǎn)A兩側(cè)的線路正序阻抗ZL1和ZL2。

根據(jù)測量電壓V1、測量電流I1,計(jì)算得到圖3中的A點(diǎn)電壓為:

UA=V1-I1·ZL1 (10)

同樣,根據(jù)測量V2、測量電流I2計(jì)算得到圖3中的A點(diǎn)電壓為:

UA=V2-I2·ZL2 (11)

由式(10)和式(11)可以進(jìn)一步得到

V1-I1·ZL1=V2-I2·ZL2 (12)

由于線路在短路前,每條線路上的阻抗是已知的,因此有:

ZL1+ZL2=ZL (13)

根據(jù)式(12)和式(13)計(jì)算得到故障線路的故障點(diǎn)A兩側(cè)的線路正序阻抗ZL1和ZL2

S5、根據(jù)故障線路的故障點(diǎn)兩側(cè)的線路正序阻抗ZL1和ZL2,以及故障線路的阻抗ZL,計(jì)算得到故障線路中故障點(diǎn)的所在位置。

上述步驟S2中,從式(5)可以看出,計(jì)算阻抗的方法較為復(fù)雜。同時(shí)對于任何一組采樣數(shù)據(jù)需要測量三次,才能計(jì)算得到正序等效阻抗。對于配電網(wǎng)線路,一般其線路中的電阻值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于線路中的電抗值。在不影響判斷結(jié)果的情況下,為簡化計(jì)算過程,式(5)中可以忽略電抗的影響。因此,式(5)可以進(jìn)一步簡化為:

<mrow> <msub> <mi>R</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>P</mi> <mn>11</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>P</mi> <mn>12</mn> </msub> </mrow> <mrow> <msup> <msub> <mi>I</mi> <mn>11</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <msup> <msub> <mi>I</mi> <mn>12</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </mfrac> <mo>=</mo> <msqrt> <mrow> <mfrac> <mrow> <msup> <msub> <mi>V</mi> <mn>11</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <msup> <msub> <mi>V</mi> <mn>12</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> </mrow> <mrow> <msup> <msub> <mi>I</mi> <mn>11</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <msup> <msub> <mi>I</mi> <mn>12</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </mfrac> <mo>+</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>P</mi> <mn>11</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>P</mi> <mn>12</mn> </msub> </mrow> <mrow> <msup> <msub> <mi>I</mi> <mn>11</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <msup> <msub> <mi>I</mi> <mn>12</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </msqrt> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>14</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

從式(14)可以看出,在不考慮電抗的前提下,正序等效電阻的軌跡是一條直線。只需要測量兩次,利用式(14)求出兩條直線的交點(diǎn),就可以求出正序等效電阻RL1的數(shù)值。

采用同樣的方法可以得到

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綜上所述,只要對兩次采樣數(shù)據(jù)計(jì)算得到的正序等效電阻RL1和RL1'以及RL2和RL2'分別進(jìn)行比較,就同樣可以判斷出哪條線路出故障以及故障線路中故障點(diǎn)的具體位置。這樣僅通過正序電阻判斷故障線路可以簡化整個(gè)計(jì)算過程,為保護(hù)決策以及斷路器的動(dòng)作贏得時(shí)間。

上述實(shí)施中,當(dāng)微電網(wǎng)外部出現(xiàn)故障時(shí),微電網(wǎng)將會切斷與配電網(wǎng)的連接,處于孤島運(yùn)行模式。在孤島運(yùn)行模式下,微電網(wǎng)同樣會出現(xiàn)故障。微電網(wǎng)孤島運(yùn)行模式下的線路故障定位方法與微電網(wǎng)并網(wǎng)模式下的線路故障定位的方法完全一致。不同之處在于,微電網(wǎng)孤島運(yùn)行模式時(shí)的等效阻抗要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的等效阻抗。因此,在線路故障定位之前,需要判定孤島判定裝置處于哪種工作狀態(tài)。

實(shí)施例:為了驗(yàn)證本發(fā)明微電網(wǎng)中線路故障的定位方法的有效性,利用Matlab/Simulink仿真軟件進(jìn)行測試。用于測試的微電網(wǎng)配置結(jié)構(gòu)如圖5所示。

在該驗(yàn)證方案里,去掉了柴油機(jī)作為支撐的備用電源。微電網(wǎng)系統(tǒng)采用由兩套光伏發(fā)電系統(tǒng)、一套風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)以及一套儲能裝置構(gòu)成的放射式結(jié)構(gòu)。該微電網(wǎng)系統(tǒng)中共設(shè)置六套大小不等的負(fù)載連接在微電網(wǎng)中不同的地理位置處。仿真系統(tǒng)設(shè)置八條長短不等的輸電線路。短路故障設(shè)置在輸電線路L5上。

表1為不同的分布式電源、備用電源以及負(fù)載大小值,負(fù)載設(shè)置成三相對稱形式。負(fù)載Load1、Load4以及Load6的有功、無功功率的比例按4:1進(jìn)行配置。配電網(wǎng)側(cè)電壓為0.4kV,各個(gè)分布式電源與備用電源通過各自的變壓器實(shí)現(xiàn)電能10kV網(wǎng)絡(luò)上輸送。每條線路上均帶有相應(yīng)的斷路器、電壓與電流測試裝置以及相位測量單元。

表2為微電網(wǎng)系統(tǒng)中各條線路在短路發(fā)生前后得到的各個(gè)線路兩端的電壓、電流以及功率參數(shù)。

表3為線路L5發(fā)生短路后,各條線路電氣參數(shù)測得的結(jié)果。

利用表2和表3中的參數(shù),可以進(jìn)一步計(jì)算出線路故障前后的正序等效阻抗。

表4為各條線路在故障前后計(jì)算得到的正序等效阻抗。

表1分布式電源、備用電源以及負(fù)載

表2故障前線路的測量參數(shù)

表3故障后線路的測量參數(shù)

表4故障前后的等效阻抗

從表4中的對比中可以看出,只有線路L5兩端的等效正序阻抗的大小幾乎保持不變,即線路L5中Z1與Z1'近似相等,Z2與Z2'近似相等。而微電網(wǎng)中其它輸電線路,有的線路一端的等效正序阻抗發(fā)生變化,有的線路兩端的等效正序阻抗同時(shí)發(fā)生改變。因此,根據(jù)本發(fā)明所提出的微電網(wǎng)中線路故障的定位方法,可以判斷線路L5為故障線路。

表3中的測量數(shù)據(jù),僅僅代表一個(gè)短路點(diǎn)的測量值。當(dāng)短路點(diǎn)不同時(shí),表3中的測量結(jié)果均會發(fā)生改變。為驗(yàn)證線路故障點(diǎn)測試結(jié)果的準(zhǔn)確性,在上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果中設(shè)置距離線路L5左端距離不等的短路點(diǎn)。

圖6為線路L5在不同位置設(shè)置的短路故障的測量計(jì)算值與實(shí)際值之間的對比關(guān)系。從對比結(jié)果中可以看出,計(jì)算所得到的阻抗數(shù)值曲線與實(shí)際阻抗曲線幾乎完全一致,僅有個(gè)別計(jì)算阻抗與實(shí)際阻抗存在較小的偏差,但是這種誤差是完全能夠滿足需求的。可見本發(fā)明所提出的微電網(wǎng)中線路故障的定位方法是完全可行的。

本發(fā)明不局限于上述最佳實(shí)施方式,本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下都可得出其他各種形式的產(chǎn)品,但不論在其形狀或結(jié)構(gòu)上作任何變化,凡是具有與本申請相同或相近似的技術(shù)方案,均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

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