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含分布式电源的配电网故障定位及网络重构分析
 
 
张文龙
摘要：随着分布式发电和配电网自动化技术的不断发展，配电网中接入的中、低压分布式电源与日俱增。配电网量大面广、故障率较发、输、变电环节更高，在配电网发生故障后，如何快速进行故障定位，并充分利用分布式电源恢复非故障区域供电已经引起越来越多的关注。含分布式电源配电网的故障定位和网络重构分析十分重要，关乎到用户的用电质量和用电安全，本文对此进行了讨论。
关键词：分布式发电;智能配电网;故障定位
引言：绿水青山就是金山银山。我国高度重视绿色、清洁能源的接入。张北风电基地等绿色能源潜力巨大，但也远离负荷中心，面临着大容量、远距离外送问题。分布式发电能够因地制宜，选用更具经济性、有效性的能源，降低电网配置成本。配电网发生故障后，充分利用网络重构等手段，可以进一步减小停电范围和停电时间，提高新能源利用率和供电可靠性。
文献[1]根据凸优化理论，提出了一种考虑光伏和风电的配电网重构方法。文献[2]提出了一种考虑开关操作顺序优化的方法。文献[3]提出一种考虑网络抗毁能力的多目标重构方法。文献[4]提出了一种考虑安全性的双重优化方法。文献[5]提出了考虑配电网三相不平衡的优化方法。本文结合目前多地区采用的南瑞配电自动化主站中的馈线自动化功能，对目前实际应用的配电网故障定位和网络重构方法进行探讨。
一、分布式发电的的定义及优点
分布式发电是指在接近用电负荷的地方，在中、低压电网中接入小型发电设备。分布发电的电源一般都是自然能源，包括太阳能、风能等。太阳能发电又分为“光能-电能”转换和“光能-热能-机械能-电能”两种模式。风能发电是通过风力机、发电机、控制装置等组成的系统，将风的动能转化为电能的技术。根据不同的气候和地理特性，利用适宜的自然能源，不仅能够减少传统发电带来的污染，而且可以节省配电网扩建成本，具有铺设方便、安装灵活、环保性高等特点，是未来配电网演变趋势之一。
二、配电网故障定位和网络重构
（一）分布式电源对智能配电故障定位的影响
配电线路中接入分布式电源（DG）后，线路中的潮流分布由原来的单向潮流转变为双向潮流。由于输电网多联络，网架结构坚强，且变电站10kV出线断路器通常配有保护跳闸功能，配电线路的故障通常不会传播至上级电网，因此，配电网故障自动定位问题没有得到广泛重视。如今，随着人民日益增长的美好生活需要，国家电网公司提出“以客户为中心，专业专注、持续改善”和“人民电业为人民”企业宗旨和定位，对配电网的供电质量提出更高要求。由于分布式电源配电网的构造比较复杂，故障定位的难度大，容易导致继电保护错误运行。因此如何准确地定位故障、隔离故障，合理利用分布式电源恢复供电值得行业关注。
（二）传统电网故障定位和网络重构
文献[6]提出了一种故障分支区域搜索的电流方向判别法。对于多分支线路，判断逻辑较为复杂。实际配电网多为辐射状结构。针对传统单电源配电网，可根据拓扑关系，从电源点开始，根据拓扑顺序，搜索自动化开关过流信息，故障区域通常位于最后一个出现过流信号的开关下游。
如图1，S1、S2、S3为变电站，113、124、135为变电站出线断路器，其余为配网开关，开关黑色实心为合位，白色空心为分位。事故发生时，断路器113、配网A开闭所101、103保护动作