微電網并入配電網的故障定位研究

安徽理工大學 劉 偉

0 引言

作為一種新興的節能環保型發電技術，分布式電源近年來蓬勃發展。然而，當大量分布式電源接入傳統配電網絡時，會對配電網絡的結構和配電網絡中的短路電流大小和分布產生深遠的影響，這將導致原有的配電網故障定位將不再適用，因此研究新的故障定位變得尤其重要。

1 并入分布式電源后對短路電流的影響

傳統配電網的輸電方式是徑向單向流動方式，傳統的繼電保護也是基于此特點設計的。當分布式電源接入時，配電網部分結構會發生變化，如果線路某處發生故障時，短路電流是由系統電源和分布式電源共同提供的[2]。 另外，連接配電網的分布式電源(DG)的種類，容量，安裝位置等因素都會影響保護的正常運行。

1.1 分布式電源的并入降低了所在線路的保護靈敏度

當分布式電源（DG）接入配電網時，假如故障點發生在K1處，那么故障點的短路電流除了配電網提供之外，還有分布式電源（DG）提供，這樣帶來的后果將會是給原有的繼電保護誤判，隨之而來的是K點的保護開關可能會誤判，降低了系統的靈敏度。

1.2 當相鄰線路發生故障時，在含分布式電源（DG）的線路發生誤動作

同樣，假設故障點發生在K處，那么對于故障點的短路電流來說，分布式電源（DG）還提供了反向的短路電流，那么對于保護開關K2來說，將會產生誤動，這會導致分布式電源側將會發生無故障時跳閘，這對現在配電網系統來說，危害性很大的。

2 關于節點故障電流的實用化判據

首先我們用區域劃分的方案，根據多代理系統結構劃分原理，采用混合式結構，即包含了集中式結構和分布式結構兩種。這是因為含分布式電源的配電網的系統結構選出了混合式的結構。

2.1 故障定位的具體流程

（1）首先對配電網系統進行拓撲分析，根據配電網結構的特性定位每個代理的位置，并在決策控制模塊中定位好故障線路判斷標準[3]。

（2）當電網電源或是分布式電源的代理檢測到輸出電流（短路電流）明顯升高時，控制模塊啟動故障定位功能。

（3）當所有的代理完成故障定位判斷后，將結果上傳到電網電源的中心代理點，進行分析。

（4）系統電源代理根據節點故障電流的判據，判斷發生故障線路，完成配電網的故障定位功能。

從以上的流程發現，節點故障電流的判據是故障定位的核心部分。

2.2 節點故障電流判據設計

根據含分布式電源的配電網系統的結構特點，可以分為兩種類型，一種為有源節點和無源節點。

對于有源節點，先以有源三分支節點來舉例：

判據如下：

（1）先確定發生故障線路在上游還是下游。

（2）確定上游或是下游的故障線路具體在哪一條支路上。

（3）通過比較下游線路中，電流相位的大小，即可判斷故障線路具體在那一條支路上。

當節點A的上游發生故障時，線路AB和AC上的電流方向都是線路側流向母線側；當節點A的下游發生故障時，現假設故障發生在線路AC上，那么線路AB上的電流方向是有線路側流向母線側，而線路AC上的電流，則是由母線側流向線路側，所以AB和AC的電流方向相反。那么故障線路就可以判斷是在上游還是在下游側了。

當確定了上下游線路時，下一步就是確定具體在哪一條支路上了，那么根據基爾霍夫定律可知，電流AC的大小是其他兩條線路電流的和，那么IAC＞IAB，那么就確定了具體線路了，因此故障定位完成。

第二種特殊的情況是有源二分支節點：

判據如下：

根據電流方向的相位角方向的不同來判斷，如果是系統電源側發生故障時，那么故障電流的方向由含分布式電源側流向系統電源側，如果是分布式電源側發生故障時，那么故障電流的方向是由系統電源側流向分布式電源側。

對于無源節點，

對于此類節點來說，因為不含有分布式電源，所以就可以運用傳統的故障定位方法了，當IAB為故障電流時，說明故障線路在AB上，當IAC為故障電流時，說明故障線路在AC上，如果AB，AC，都不是故障線路，那么故障線路就在A點的上游側嗎，因此故障定位完成。

3 結語

隨著分布式電源的大力發展和發電成本的減少，分布式電源的技術的發展逐漸成為未來的發展趨勢[2]。然而，傳統的故障定位因為分布式電源的并入，變得不在精準了，因此急需一種新的故障定位方法，來保證含分布式電源的配電網的正常運行。

[1]分布式發電條件下的配電網故障定位研究[D].保定:華北電力大學碩士學位論文,2012,3.

[2]程榮.分布式電源并網對配電網保護影響的研究[J].機械管理開發,2016(9):122-123.

[3]黃楠,劉斌.基于多Agent技術的電力系統的研究[J].微計算機信息(管控一體化),2009,25(12):42-44.