重合闸与低电压穿越相结合的故障供电恢复方法及系统

摘要

本发明公开了一种重合闸与低电压穿越相结合的故障供电恢复方法及系统，该方法包括：将每个分布式电源划分至少一个计划孤岛区域；检测有源配电网线路进行故障定位，确定故障发生区段；隔离故障发生区段，并检测每个分布式电源是否存在完整的计划孤岛区域；判断PCC处电压跌落程度是否满足低电压穿越条件，若是，则保持分布式电源并网运行并提供无功支持，否则，退出；根据上述不同的故障情况选择其相应的故障供电恢复方法。本发明考虑了重合闸对分布式电源低电压穿越的影响，充分利用了供电恢复线路，利用智能配电终端进行通信和信息交互，针对不同故障情况实施不同的故障供电方案，有利于快速实现配电网的故障供电恢复。

权利要求

1.一种重合闸与低电压穿越相结合的故障供电恢复方法，其特征在于，该方法包括：将每个分布式电源划分至少一个计划孤岛区域；

检测有源配电网线路进行故障定位，确定故障发生区段；

隔离故障发生区段，并检测每个分布式电源是否存在完整的计划孤岛区域；

判断PCC处电压跌落程度是否满足低电压穿越条件，若是，则保持分布式电源并网运行并提供无功支持，否则，退出；

根据不同的故障情况选择其相应的故障供电恢复方法；

根据线路两侧电流幅值比较进行故障区段定位，故障定位方法为：

分析流过故障点下游开关由分布式电源提供的最大短路电流和流过故障点上游开关由系统主电源提供的短路电流的关系，即比较线路区段两端短路电流幅值进行故障定位，确定故障发生区段；

在该方法中，所述故障情况包括故障区段在分布式电源所在馈线的下游侧、故障区段在分布式电源所在馈线的相邻馈线上、故障区段在分布式电源所在馈线的上游侧、存在完整的计划孤岛区域和不存在完整的计划孤岛区域；

当故障区段在分布式电源所在馈线的下游侧或故障区段在分布式电源所在馈线的相邻馈线上，且存在完整的计划孤岛区域，PCC处电压首次跌落程度在预设范围内时，则其相应的故障供电恢复方法为：主动断开相应断路器，实现计划孤岛运行，待馈线上的故障恢复后，再进行分布式电源同期并网，恢复整个配电网的正常运行。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在该方法中，根据分布式电源的功率和母线负荷容量将有源配电网中的每个分布式电源划分一个或多个计划孤岛区域。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在该方法中，当故障定位后，采用跳开馈线相应断路器的方式隔离故障发生区段。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在该方法中，通过分布式电源处的智能配电终端获得的网络拓扑检测故障隔离后每个分布式电源是否存在完整的计划孤岛区域。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在该方法中，根据PCC处电压首次跌落程度是否在预设范围内判断PCC处电压跌落程度是否满足低电压穿越条件。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在该方法中，当故障区段在分布式电源所在馈线的上游侧或不存在完整的计划孤岛区域时，则其相应的故障供电恢复方法为：按照正常的重合闸程序进行故障恢复，即通过闭合联络开关，结合防孤岛保护和低电压穿越实施供电恢复；

当检测到分布式电源孤岛运行，且运行时间大于预设时间时，则断开PCC处断路器使分布式电源退出运行；

当孤岛运行时间不大于预设时间，且满足低电压穿越条件时，则分布式电源进入低电压穿越控制状态而不被切除。

7.一种重合闸与低电压穿越相结合的故障供电恢复系统，其特征在于，该系统为基于上述权利要求1-6任一项所述的一种重合闸与低电压穿越相结合的故障供电恢复方法的有源配电网。

说明书

重合闸与低电压穿越相结合的故障供电恢复方法及系统

技术领域

[0001] 本发明属于馈线自动化的技术领域，尤其是涉及一种重合闸与低电压穿越相结合的故障供电恢复方法及系统。

背景技术

[0002] 供电恢复是有源配电网故障处理的重要组成部分，也是实现配电网自愈的重要条件。随着分布式电源的接入，传统配电网的结构由单电源辐射状变为多源网络，电力潮流也由单向传递变为双向传递，传统的配电网保护方法已不再适用。同时经济的快速发展要求更高的供电可靠性，对配电网的故障供电恢复提出了更高的要求。

[0003] 与大电网相比，配电网设备数量庞大、网络结构复杂，并且分布式电源、储能以及微电网接入后，配电网运行方式越趋多样化。同时配电网故障恢复在保证电网安全和经济性上有着重要作用，在考虑分布式电源高渗透率接入的情况下，有源配电网故障恢复还有如下问题需要进一步研究：结合配电网闭环设计开环运行的特点，如何实现计划孤岛与网络重构的结合，实现对非故障停电区域恢复的最大化。因此需要一种完善可靠的故障供电恢复方案适用于有源配电网中。

[0004] 综上所述，现有技术中如何在有源配电网中实现完善可靠快速的故障供电恢复的问题，尚缺乏行之有效的解决方案。

发明内容

[0005] 针对现有技术中存在的不足，解决现有技术中如何在有源配电网中实现完善可靠快速的故障供电恢复的问题，本发明提出了一种重合闸与低电压穿越相结合的故障供电恢复方法及系统，充分考虑了分布式电源低电压穿越条件以及重合闸对PCC处电压的影响，根据不同情况选择不同的供电恢复方案，实现了有源配电网的快速供电恢复。

[0006] 本发明的第一目的是提供一种重合闸与低电压穿越相结合的故障供电恢复方法。

[0007] 为了实现上述目的，本发明采用如下一种技术方案：

[0008] 一种重合闸与低电压穿越相结合的故障供电恢复方法，该方法包括：

[0009] 将每个分布式电源划分至少一个计划孤岛区域；

[0010] 检测有源配电网线路进行故障定位，确定故障发生区段；

[0011] 隔离故障发生区段，并检测每个分布式电源是否存在完整的计划孤岛区域；

[0012] 判断PCC处电压跌落程度是否满足低电压穿越条件，若是，则保持分布式电源并网运行并提供无功支持，否则，退出；

[0013] 根据上述不同的故障情况选择其相应的故障供电恢复方法。

[0014] 作为进一步的优选方案，在该方法中，根据分布式电源的功率和母线负荷容量将有源配电网中的每个分布式电源划分一个或多个计划孤岛区域。

[0015] 作为进一步的优选方案，在该方法中，根据线路两侧电流幅值比较进行故障区段定位，故障定位方法为：

[0016] 分析流过故障点下游开关由分布式电源提供的最大短路电流和流过故障点上游开关由系统主电源提供的短路电流的关系，即比较线路区段两端短路电流幅值进行故障定位，确定故障发生区段。

[0017] 作为进一步的优选方案，在该方法中，当故障定位后，采用跳开馈线相应断路器的方式隔离故障发生区段。

[0018] 作为进一步的优选方案，在该方法中，通过分布式电源处的智能配电终端获得的网络拓扑检测故障隔离后每个分布式电源是否存在完整的计划孤岛区域。

[0019] 作为进一步的优选方案，在该方法中，根据PCC处电压首次跌落程度是否在预设范围内判断PCC处电压跌落程度是否满足低电压穿越条件。

[0020] 作为进一步的优选方案，在该方法中，所述故障情况包括故障区段在分布式电源所在馈线的下游侧、故障区段在分布式电源所在馈线的相邻馈线上、故障区段在分布式电源所在馈线的上游侧、存在完整的计划孤岛区域和不存在完整的计划孤岛区域。

[0021] 作为进一步的优选方案，在该方法中，当故障区段在分布式电源所在馈线的下游侧或故障区段在分布式电源所在馈线的相邻馈线上，且存在完整的计划孤岛区域，PCC处电压首次跌落程度在预设范围内时，则其相应的故障供电恢复方法为：主动断开相应断路器，实现计划孤岛运行，待馈线上的故障恢复后，在进行分布式电源同期并网，恢复整个配电网的正常运行。

[0022] 作为进一步的优选方案，在该方法中，当故障区段在分布式电源所在馈线的上游侧或不存在完整的计划孤岛区域时，则其相应的故障供电恢复方法为：按照正常的重合闸程序进行故障恢复，即通过闭合联络开关，结合防孤岛保护和低电压穿越实施供电恢复。

[0023] 作为进一步的优选方案，在该方法中，当故障区段在分布式电源所在馈线的上游侧或不存在完整的计划孤岛区域时其相应的故障供电恢复的具体方法为：

[0024] 当检测到分布式电源孤岛运行，且运行时间大于预设时间时，则断开PCC处断路器使分布式电源退出运行；

[0025] 当孤岛运行时间不大于预设时间，且满足低电压穿越条件时，则分布式电源进入低电压穿越控制状态而不被切除。

[0026] 本发明的第二目的是提供一种重合闸与低电压穿越相结合的故障供电恢复系统。

[0027] 为了实现上述目的，本发明采用如下一种技术方案：

[0028] 一种重合闸与低电压穿越相结合的故障供电恢复系统，该系统为基于上述一种重合闸与低电压穿越相结合的故障供电恢复方法的有源配电网。

[0029] 本发明的有益效果：

[0030] 1、本发明所述的一种重合闸与低电压穿越相结合的故障供电恢复方法及系统，考虑了重合闸对分布式电源低电压穿越的影响，故障供电方案更完善。

[0031] 2、本发明所述的一种重合闸与低电压穿越相结合的故障供电恢复方法及系统，充分利用了供电恢复线路，供电恢复结果更准确。

[0032] 3、本发明所述的一种重合闸与低电压穿越相结合的故障供电恢复方法及系统，利用智能配电终端进行通信和信息交互，有利于供电恢复的实时性。

[0033] 4、本发明所述的一种重合闸与低电压穿越相结合的故障供电恢复方法及系统，针对不同故障情况实施不同的故障供电方案，有利于快速实现配电网的故障供电恢复。

附图说明

[0034] 构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

[0035] 图1为本发明的本发明的整体方法流程图；

[0036] 图2是本发明的任务处理程序流程图。具体实施方式：

[0037] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0038] 应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本实施例使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

[0039] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

[0040] 需要注意的是，附图中的流程图和框图示出了根据本公开的各种实施例的方法和系统的可能实现的体系架构、功能和操作。应当注意，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，所述模块、程序段、或代码的一部分可以包括一个或多个用于实现各个实施例中所规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为备选的实现中，方框中所标注的功能也可以按照不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，或者它们有时也可以按照相反的顺序执行，这取决于所涉及的功能。同样应当注意的是，流程图和/或框图中的每个方框、以及流程图和/或框图中的方框的组合，可以使用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以使用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

[0041] PCC：公共连接点(Point of Common Coupling，PCC)。

[0042] DG：分布式电源(Distributed Generation，DG)。

[0043] STU：智能配电终端(Smart Terminal Unit，STU)。

[0044] 在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

[0045] 实施例1：

[0046] 本实施例1的目的是提供一种重合闸与低电压穿越相结合的故障供电恢复方法。

[0047] 为了实现上述目的，本发明采用如下一种技术方案：

[0048] 如图1所示，

[0049] 一种重合闸与低电压穿越相结合的故障供电恢复方法，该方法包括：

[0050] 步骤(1)：将每个分布式电源划分至少一个计划孤岛区域；

[0051] 在本实施例的步骤(1)中，根据分布式电源的功率和母线负荷容量将有源配电网中的每个分布式电源划分一个或多个计划孤岛区域。

[0052] 步骤(2)：检测有源配电网线路进行故障定位，确定故障发生区段；

[0053] 在本实施例的步骤(2)中，根据线路两侧电流幅值比较进行故障区段定位，故障定位方法为：

[0054] 分析流过故障点下游开关由分布式电源提供的最大短路电流和流过故障点上游开关由系统主电源提供的短路电流的关系，即比较线路区段两端短路电流幅值进行故障定位，确定故障发生区段。

[0055] 步骤(3)：隔离故障发生区段，并检测每个分布式电源是否存在完整的计划孤岛区域；

[0056] 在本实施例的步骤(3)中，当故障定位后，采用跳开馈线相应断路器的方式隔离故障发生区段。

[0057] 在本实施例的步骤(3)中，通过分布式电源处的智能配电终端获得的网络拓扑检测故障隔离后每个分布式电源是否存在完整的计划孤岛区域。

[0058] 步骤(4)：判断PCC处电压跌落程度是否满足低电压穿越条件，若是，则保持分布式电源并网运行并提供无功支持，否则，退出；

[0059] 在本实施例的步骤(4)中，根据PCC处电压首次跌落程度是否在预设范围内判断PCC处电压跌落程度是否满足低电压穿越条件。

[0060] 考虑到有源配电网的安全性和稳定性，电网要求在故障发生后，若PCC处的电压跌落在一定的范围内，即满足低电压穿越的条件，则保持分布式电源并网运行一段时间并继续提供无功支持。

[0061] 当故障发生时，PCC处电压会降低，随着分布式电源输出无功，电压会逐渐升高。而若分布式电源与故障区段近电源侧开关之间有完整的通路，若重合闸至永久性故障，将导致电压二次跌落。假设两次电压跌落深度相同，根据低电压穿越要求，当重合闸时间为0.8s时，考虑留有一定的裕度，若第一次电压跌落深度至额定电压的65％以下，则第二次电压跌落将导致分布式电源因低电压穿越失败而退出运行。

[0062] 步骤(5)：根据上述不同的故障情况选择其相应的故障供电恢复方法。

[0063] 在本实施例中，所述故障情况包括故障区段在分布式电源所在馈线的下游侧、故障区段在分布式电源所在馈线的相邻馈线上、故障区段在分布式电源所在馈线的上游侧、存在完整的计划孤岛区域和不存在完整的计划孤岛区域。

[0064] 在本实施例的步骤(5)中，具体步骤为：

[0065] 步骤(5-1)：当故障区段在分布式电源所在馈线的下游侧或故障区段在分布式电源所在馈线的相邻馈线上，则通过分布式电源PCC处的智能配电终端与馈线上其他智能配电终端之间的信息交互获得的网络拓扑，检测故障隔离后每一个分布式电源是否还存在完整的计划孤岛区域，若存在完整的计划孤岛区域，则检测PCC处电压变化，若PCC处电压首次跌落程度在预设范围内时，在本实施例中跌落低于额定电压的65％，则主动断开相应断路器，实现计划孤岛运行，待馈线上的故障恢复后，在进行分布式电源同期并网，恢复整个配电网的正常运行。

[0066] 步骤(5-2)：当故障区段在分布式电源所在馈线的上游侧或不存在完整的计划孤岛区域时，则其相应的故障供电恢复方法为：按照正常的重合闸程序进行故障恢复，即通过闭合联络开关，结合防孤岛保护和低电压穿越实施供电恢复。即当检测到分布式电源孤岛运行，且运行时间大于预设时间时，在本实施例中的预设时间为1.8s，则断开PCC处断路器使分布式电源退出运行；当孤岛运行时间不大于预设时间，且满足低电压穿越条件时，则分布式电源进入低电压穿越控制状态而不被切除。

[0067] 在本实施例中结合如图2所示的配电网结构示意图，对一种重合闸与低电压穿越相结合的故障供电恢复方案进行描述，具体方案分析包括：

[0068] (1)当F2处发生故障时，故障区段两端开关跳开，PCC1处的STU与馈线上其他STU之间的信息交互获得当前的网络拓扑，PCC1处的STU发现故障位置位于DG1的相邻馈线或下游。PCC1处的STU对该处的电压进行检测，并考察DG1是否有完整的孤岛供电区域，针对考察结果，有以下三种可能的处理情况。

[0069] 情况1：DG1还存在完整的计划孤岛区域，且检测到PCC1处故障电压低于额定电压的65％。主动跳开开关K3，形成DG1的计划孤岛区域，当联络开关KLL闭合，馈线故障恢复后，闭合K3使DG1重新并网运行，恢复整个配电网的正常运行。

[0070] 情况2：DG1还存在完整的计划孤岛区域，但检测到PCC1处故障电压不低于额定电压的65％。则按照正常的重合闸程序进行故障恢复，即0.8s后开关K5重合闸，若发生的是瞬时性故障，重合成功，通知K6合闸，联络开关KLL始终保持“分闸”状态；若发生的是永久性故障，重合失败，K5加速跳闸，并给联络开关KLL发合闸信号，K6保持“分闸”状态不变。

[0071] 情况3：DG1不存在完整的计划孤岛区域。处理方法同情况2。

[0072] (2)当F1处发生故障，对于DG1处的PCC1来说，由于其故障位置位于DG的相邻馈线，所以处理方式类似于F2处的故障恢复措施，在此不再赘述。

[0073] (3)当F3处发生故障时，故障区段两端开关跳开，PCC1处的STU与馈线上其他STU之间的信息交互获得当前的网络拓扑，PCC1处的STU发现故障位置位于DG1的上游。则按照正常的重合闸程序进行故障恢复，即0.8s后开关K3重合闸，若发生的是瞬时性故障，重合成功，通知K4合闸，联络开关KLL始终保持“分闸”状态，；若发生的是永久性故障，重合失败，K3加速跳闸，并给联络开关KLL发合闸信号，K2保持“分闸”状态不变。不论F3处发生的是瞬时性故障还是永久性故障，对于DG1均会形成孤岛状态，若检测到的孤岛运行时间大于1.8s，则断开开关Kdg1使DG1退出运行；若孤岛运行时间不大于1.8s，且满足低电压穿越条件，则DG1进入低电压穿越控制状态而不被切除。

[0074] 通过最终的故障供电恢复方案可以看出，充分避免了重合闸对PCC处电压的二次冲击，也避免了由于低电压穿越条件失败使DG退出运行从而影响配电网的安全稳定运行，同时，利用智能终端单元进行通信和信息交互，提高了故障供电恢复的效率。

[0075] 本实施例1还包括一种重合闸与低电压穿越相结合的故障供电恢复系统，该系统为基于上述一种重合闸与低电压穿越相结合的故障供电恢复方法的有源配电网。

[0076] 本发明的有益效果：

[0077] 1、本发明所述的一种重合闸与低电压穿越相结合的故障供电恢复方法及系统，考虑了重合闸对分布式电源低电压穿越的影响，故障供电方案更完善。

[0078] 2、本发明所述的一种重合闸与低电压穿越相结合的故障供电恢复方法及系统，充分利用了供电恢复线路，供电恢复结果更准确。

[0079] 3、本发明所述的一种重合闸与低电压穿越相结合的故障供电恢复方法及系统，利用智能配电终端进行通信和信息交互，有利于供电恢复的实时性。

[0080] 4、本发明所述的一种重合闸与低电压穿越相结合的故障供电恢复方法及系统，针对不同故障情况实施不同的故障供电方案，有利于快速实现配电网的故障供电恢复。

[0081] 以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。