微电网并入配电网的故障定位研究

安徽理工大学 刘 伟

0 引言

作为一种新兴的节能环保型发电技术，分布式电源近年来蓬勃发展。然而，当大量分布式电源接入传统配电网络时，会对配电网络的结构和配电网络中的短路电流大小和分布产生深远的影响，这将导致原有的配电网故障定位将不再适用，因此研究新的故障定位变得尤其重要。

1 并入分布式电源后对短路电流的影响

传统配电网的输电方式是径向单向流动方式，传统的继电保护也是基于此特点设计的。当分布式电源接入时，配电网部分结构会发生变化，如果线路某处发生故障时，短路电流是由系统电源和分布式电源共同提供的[2]。 另外，连接配电网的分布式电源(DG)的种类，容量，安装位置等因素都会影响保护的正常运行。

1.1 分布式电源的并入降低了所在线路的保护灵敏度

当分布式电源（DG）接入配电网时，假如故障点发生在K1处，那么故障点的短路电流除了配电网提供之外，还有分布式电源（DG）提供，这样带来的后果将会是给原有的继电保护误判，随之而来的是K点的保护开关可能会误判，降低了系统的灵敏度。

1.2 当相邻线路发生故障时，在含分布式电源（DG）的线路发生误动作

同样，假设故障点发生在K处，那么对于故障点的短路电流来说，分布式电源（DG）还提供了反向的短路电流，那么对于保护开关K2来说，将会产生误动，这会导致分布式电源侧将会发生无故障时跳闸，这对现在配电网系统来说，危害性很大的。

2 关于节点故障电流的实用化判据

首先我们用区域划分的方案，根据多代理系统结构划分原理，采用混合式结构，即包含了集中式结构和分布式结构两种。这是因为含分布式电源的配电网的系统结构选出了混合式的结构。

2.1 故障定位的具体流程

（1）首先对配电网系统进行拓扑分析，根据配电网结构的特性定位每个代理的位置，并在决策控制模块中定位好故障线路判断标准[3]。

（2）当电网电源或是分布式电源的代理检测到输出电流（短路电流）明显升高时，控制模块启动故障定位功能。

（3）当所有的代理完成故障定位判断后，将结果上传到电网电源的中心代理点，进行分析。

（4）系统电源代理根据节点故障电流的判据，判断发生故障线路，完成配电网的故障定位功能。

从以上的流程发现，节点故障电流的判据是故障定位的核心部分。

2.2 节点故障电流判据设计

根据含分布式电源的配电网系统的结构特点，可以分为两种类型，一种为有源节点和无源节点。

对于有源节点，先以有源三分支节点来举例：

判据如下：

（1）先确定发生故障线路在上游还是下游。

（2）确定上游或是下游的故障线路具体在哪一条支路上。

（3）通过比较下游线路中，电流相位的大小，即可判断故障线路具体在那一条支路上。

当节点A的上游发生故障时，线路AB和AC上的电流方向都是线路侧流向母线侧；当节点A的下游发生故障时，现假设故障发生在线路AC上，那么线路AB上的电流方向是有线路侧流向母线侧，而线路AC上的电流，则是由母线侧流向线路侧，所以AB和AC的电流方向相反。那么故障线路就可以判断是在上游还是在下游侧了。

当确定了上下游线路时，下一步就是确定具体在哪一条支路上了，那么根据基尔霍夫定律可知，电流AC的大小是其他两条线路电流的和，那么IAC＞IAB，那么就确定了具体线路了，因此故障定位完成。

第二种特殊的情况是有源二分支节点：

判据如下：

根据电流方向的相位角方向的不同来判断，如果是系统电源侧发生故障时，那么故障电流的方向由含分布式电源侧流向系统电源侧，如果是分布式电源侧发生故障时，那么故障电流的方向是由系统电源侧流向分布式电源侧。

对于无源节点，

对于此类节点来说，因为不含有分布式电源，所以就可以运用传统的故障定位方法了，当IAB为故障电流时，说明故障线路在AB上，当IAC为故障电流时，说明故障线路在AC上，如果AB，AC，都不是故障线路，那么故障线路就在A点的上游侧吗，因此故障定位完成。

3 结语

随着分布式电源的大力发展和发电成本的减少，分布式电源的技术的发展逐渐成为未来的发展趋势[2]。然而，传统的故障定位因为分布式电源的并入，变得不在精准了，因此急需一种新的故障定位方法，来保证含分布式电源的配电网的正常运行。

[1]分布式发电条件下的配电网故障定位研究[D].保定:华北电力大学硕士学位论文,2012,3.

[2]程荣.分布式电源并网对配电网保护影响的研究[J].机械管理开发,2016(9):122-123.

[3]黄楠,刘斌.基于多Agent技术的电力系统的研究[J].微计算机信息(管控一体化),2009,25(12):42-44.