含分布式电源配电网的故障定位解析.pdf

Telecom Power Technology 260 2023 年 10 月 10 日第 40 卷第 19 期Oct.10,2023,Vol.40 No.19运营维护技术DOI：10.19399/ki.tpt.2023.19.085含分布式电源配电网的故障定位解析赵 丹，付振晶（国网镇江供电公司，江苏 镇江 212000）摘要：为迅速锁定含分布式电源配电网的故障定位并同步解决，快速恢复配电网的正常运行，分析了含分布式电源配电网的故障定位，提出了以 Lambda 算法进行故障定位的方法，构建故障定位数学模型，并利用配电网上传数据进行函数计算，结合模拟实验定位含分布式电源配电网的故障，尽可能地缩短配电网故障搜索时间，从而达到提高故障定位与处理效率的目的，以期为相关人员提供参考。关键词：分布式电源；故障定位；开关函数；模拟实验Analysis of Fault Location in Distribution Networks with Distributed Power SourcesZHAO Dan,FU Zhenjing(State Grid Zhenjiang Power Supply Company,Zhenjiang 212000,China)Abstract:In order to quickly lock the fault location of distribution network containing distributed power supply and solve it synchronously,and quickly restore the normal operation of distribution network,the article analyzes the fault location of distribution network containing distributed power supply,proposes the method of fault location by Lambda algorithm,constructs the mathematical model of fault location,and uses the uploaded data from distribution network to carry out the function calculation,combined with the simulation experiment to locate faults of distribution network containing distributed power supply,and shortens the search time of faults of distribution network as much as possible so as to achieve the purpose of improving the efficiency of fault location and processing,with a view to providing references to the relevant personnel.Keywords:distributed power supply;fault location;switching function;simulation experiment0 引 言含分布式电源配电网的故障定位分析，是提高配电网运行效率，有效解决配电网故障的重要前提。电力系统运行中，配电网是城市用电与电力衔接的关键纽带，如果配电网故障不能及时定位与解决，则会影响到供电体系的正常运行，为生产生活用电带来不便。配电网故障定位，能够以最快速度定位故障，争取及时解决故障，为电力系统的正常供电提供支撑。分布式电源是电力系统转型的重要代表，可再生能源发展规划的推进能够加快分布式电源的渗透速度。目前，含分布式电源配电网的电力系统得到迅速普及，传统配电网故障定位已经无法满足新型电力系统配电网的故障定位需求。此时，以含分布式电源配电网的为载体，通过分析其特性探索创新故障定位方法，为含分布式电源配电网的安全可靠运行提供保障1。1 含分布式电源配电网运行与故障特点为精准定位含分布式电源配电网的运行故障，需要分析分布式电源的特点，全方位了解含分布式电源的配电网运行。目前，随着科学技术迅速发展，分布式电源技术的发展不断成熟，配电网运行体系渐趋完善，含分布式电源的配电网运行覆盖范围广泛，并且构造模式升级，系统运行方式发生变化。该情况下，需要针对含分布式电源配电网特点与运行实况，提炼配电网故障定位经验，进一步优化故障算法，完善含分布式电源配电网的故障定位与处理机制2。对于配电网故障定位与解决，必须综合评估分布式电源，根据评估结果针对性处理配电网。分布式电源分类如表 1 所示，结合表 1 内容详细了解分布式电源，并科学评估分布式电源黑启动、孤岛运行能力等。1.1 电机类故障配电网的运行必须以同步发电机为基础，或者由异步发电机配合，形成稳定的配电网电源。该分布式电源应用模式主要集中于小型发电系统。借助同步发电机完成分布式电源的并网，其中常见故障以并网点短路、电机输出短路等为主，造成这种故障的主要原因是电源安装点的距离设计不科学，无法保证电网电流流通，故障发生的概率较高。1.2 变流器类故障变流器类电源主要是借助变电器装置、并网燃料与光伏电池、储存装置与相关组件等。该类分布式电源在实际应用中，必须依靠调整变流器对电流进行限流或者保护。将变流器类电源与配电网连接后，运行调整核心为三相电压源变流器，直流电通过配电网中的直流母线实时接收，经过电抗器对直流电的缓冲收稿日期：2023-08-10作者简介：赵 丹（1995），女，辽宁本溪人，硕士研究生，主要研究方向为配电网工程造价。2023 年 10 月 10 日第 40 卷第 19 期 261 Telecom Power TechnologyOct.10,2023,Vol.40 No.19 赵 丹，等：含分布式电源配电网的 故障定位解析滤波处理，随后输入配电网3。因此，其常见故障主要体现在缓冲故障、滤波故障方面，导致配电网接入电流、电压不稳，继而引发一系列运行问题。2 基于 Lamdba 算法下含分布式电源配电网的故障定位2.1 构建配电网数学模型Lamdba 算法应用的基础是构建数学模型。数学模型的构建中，需要结合含分布式电源配电网的故障定位实况，以故障状态编码引导公式为切入点，并展开函数计算。2.1.1 编码方式分布式电源是分布式发电技术发展的重要成果，有效改善了传统电源系统中能耗高、发电效率低等问题，并且对配电网拓扑结构做出调整，以发散状结构替代点状结构，创新潮流分布方式，提高配电网运行效率2。含分布式电源的配电网中，传统故障编码不能判断出配电网故障电流方向，尤其是开关处电流复杂，故障判断中极易被混淆。面对这种情况，必须以含分布式电源配电网为基础，应用新的故障定位与判断编码，判断故障电流方向4。明确含分布式电源配电网的电源正方向为负荷方向，随后得到故障状态编码引导公式，其中电源流经开关的方向为 Ij，具体公式为 jjj101III=，代表故障电流正方向，代表无故障电流，代表故障电流负方向（1）2.1.2 开关函数计算含分布式电源配电网的故障定位，节点状态模型的构建，还需要借助开关函数计算帮助工作人员了解配电网开关、监控终端等状态，同时梳理二者的运行关系。在此基础上，对含分布式电源的配电网系统有效监测，并梳理出拓扑结构的复杂特点，保证所有开关处的监控与故障定位均准确有效。Lamdba 算法重新解释了含分布式电源配电网，并科学整理了开关函数因素，具体计算公式为()()()()()120*jjdDGju111*jji11101NNdiuMNjiIIIIXxKx=，代表故障电流正方向，代表无故障电流，代表故障电流负方向（2）式中：Ij*(X)为第j个开关的运行状态与故障期望函数；()()()()()12jjj0*jjdDGju111*jji11101NNdiuMNjiIIIIXxKxF XIIXxu=+，代表故障电流正方向，代表无故障电流，代表故障电流负方向、()()()()()12ju111*jji11101NNdiuMNjiIIIIXxKxF XIIXxu=+，代表故障电流正方向，代表无故障电流，代表故障电流负方向分别为第 j 个开关在不同分布位置下的配电网逻辑运算与故障状态；KDG=0 为含分布式电源配电网单独运行；KDG=1 为含分布式电源配电网并网运行；xjd为第 j 个开关上游的监控终端状态；xju为第 j 个开关下游的监控终端状态；配电开关监控终端正常联通的基础上，配电网显示“0”，若联通异常，则配电网显示“1”。2.1.3 适应度函数计算结合配电网故障定位阻碍因素多的特点，此次模型构建与计算中，应用“最小值理论”展开适应度函数计算，及时修改传统配电网故障定位中的适应度函数。工作人员以馈线故障电流 Ij的整理，明确分段开关函数中故障电流的异常情况，借此帮助工作人员实时了解配电网馈线区间状态，还可以升级适应度函数，并强化适应度函数容错能力，计算公式为()()*jji11MNjiF XIIXxu=+（3）式中：Ij为第 j 个开关位置的电流；M 为配电网开关总量；xi为配电开关监控终端状态；u 为正则化参数，根据适应度函数计算与模型运行，得到 u=0.55。2.2 配电网故障定位的具体流程整理并分析配电开关监控终端的数据，根据数据分析结果明确故障区域，随后利用区域返回过程中获得的状态码，对故障具体区段进一步缩小与确定。应用 Lamdba 算法展开故障定位的详细处理步骤如下。第一步，对 Lamdba 算法进行初始化设置，利用整数变换算法，明确最小二乘法相关数值。第二步，根据故障数据分析情况，及时对协方差矩阵做出调整，即对 z 降维。待降维处理完毕，应用亲和度函数计算配电网损失。需注意，为提高故障定位效率与搜索精确度，需 Lamdba 算法及时改变搜索空间形状，根据模糊度求解，针对性的搜索对应的维度。第三步，得到亲和度计算值后，对矩阵再次进行迭代初始运行，及时提炼整数解，以此获取模糊度矢量。经过不断重复后得到函数最优解，从而锁定故障位置6。表 1 分布式电源分类表分类依据分类项目具体介绍是否具备黑启动能力具备借助发电机组、储能装置、无源逆变器联合发电不具备借助自励型发电机组发电是否具备稳定输出功率具备借助微型燃气轮机与燃料电池发电不具备未配备储能装置的太阳能发电 2023 年 10 月 10 日第 40 卷第 19 期Oct.10,2023,Vol.40 No.19Telecom Power Technology 262 2.3 Lamdba 算法故障定位实例此次研究主要对 Lamdba 算法故障定位的有效性进行证明，以含分布式电源配电网系统为载体，组织进行故障定位仿真实验，构建多节点模型，具体配电网结构如图 1 所示。DG2DG1S11S10S12S14S13S15S9S1S3S5S7S2S4S6S8L8L6L7L5L3L4L2L1SL9L10L11L15L14L13L12图 1 含分布式电源配电网的结构示意配电网单节点故障定位仿真运行结果如表 2 所示。结合表 2 可以发现，故障案例 1 与故障案例 2 中，Lamdba 算法对单节点故障的诊断算法可迅速锁定故障区域，故障案例 3 与故障案例 4 中，Lamdba 算法以突出的容错能力优势，克服配电开关监控终端故障困难，精准锁定故障区域。配电网多节点故障定位仿真运行结果如表 3 所示。结合表 2 可以发现，含分布式电源配电网拓扑网络结构的影响因素多，多节点故障出现是常见情况。以 Lamdba 算法对配电网故障定位，发现配电网模型中存在 2 处以上的故障，依然能对故障准确定位，由此证明 Lamdba 算法在含分布式电源配电网中故障定位的实效性7。表 2 配电网单节点故障仿真模拟定位故障案例故障信息畸变信息故障区段亲和度11,-1,0,0,0,0,0,0,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1无L10.721,1,1,0,0,0,0,0,-1,-1,-1,1,-1-,1,-1无L120.831,-1,0,0,0,1,0,0,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1S6L11.741,1,1,0,0,0,1,0,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1S7，S14L122.9表 3 配电网多节点故障定位仿真运行结果故障案例故障信息畸变信息故障区段亲和度11,1,1,1,0,0,0,0,1,1,-1,1,1,1,-1无L10，L141.721,1,1,1,0,0,0,1,1,1,-1,0,1,1,1,-1S8，S12L10，L143.631,1,1,1,1,0,0,0,1,1,-1,-1,-1,-1,-1无L5，L101.941,1,-1,1,1,0,0,0,1,1,-1,-1,-1,0,-1S3，S9，S14L5，L104.73 结 论文章通过对含分布式电源配电网的故障定位研究，应用 Lamdba 算法构建数学模型，积极对协方差矩阵做出调整，深层次分析Lamdba算法中的开关函数、适应度函数，科学梳理故障定位流程，同时有效缩小故障定位空间，提高故障定位准确性，在此基础上实现含分布式电源配电网故障迅速定位与高效解决，保障配电网运行安全性与可靠性。参考文献：1 骆 通，何 晋，管恩齐，等.基于 SABSO 算法的含分布式电源配电网故障定位 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