配电网电压时间型馈线自动化失压判据整定方法及系统与流程

1.本发明涉及配电网馈线自动化领域，尤其涉及高比例分布式能源接入的配电网电压时间型馈线自动化，特别是一种配电网电压时间型馈线自动化失压判据整定方法及系统。

背景技术：

2.在配电网发生故障时，快速准确的就地型馈线自动化故障研判方法可有效缩短配电网停电时间，加速供电恢复，实现故障自动研判和快速准确定位，并且通过馈线开关实现快速隔离故障区段，恢复非故障区域供电，有效减少用户停电时间，缩小用户停电范围。目前，传统配电网馈线自动化一般采用电压时间型馈线自动化，不需要通信，只需要就地采集电气量即可进行故障研判，并且电压时间型馈线自动化重合闸次数少，只需要两次重合闸即可隔离故障，是目前国内架空线配电网的通用故障研判方法。
[0003]“双碳”背景下，分布式能源分散接入配电网能很好解决新能源发电就地消纳等问题，大规模分布式能源接入配电网已成为未来电网的必然发展趋势。大规模分布式能源接入配电网后，配电网呈现“多点多源”的新型供电模式和“多点受限馈入”的故障电流特性，传统配电网电压时间型馈线自动化故障研判方法会出现开关分闸失败等一系列问题，无法满足未来新型智能配电网的发展需求。
[0004]
因此，在考虑分布式能源接入影响的基础上，如何保证分段开关顺利双侧失压分闸，是电压时间型馈线自动化能否成功应用大规模分布式能源配电网并发挥其固有优势的基本前提。

技术实现要素：

[0005]
为克服上述现有技术存在的不足，对于分布式能源接入导致的配电网电压时间型馈线自动化失压分闸的问题，本发明旨在提供一种高比例分布式能源配电网电压时间型馈线自动化失压判据整定方法及系统，其根据配电网变压器等效阻抗、负荷等效阻抗以及分布式能源的装机容量，判断电压时间型馈线自动化失压判据中电压整定值是否满足失压分闸要求，以保证电压时间型馈线自动化研判过程中分段开关失压判据的可靠性。
[0006]
为此，本发明采用的一种技术方案如下：配电网电压时间型馈线自动化失压判据整定方法，其包括：
[0007]
步骤a：计算配电网发生两相短路时负序网络等效电路的等效阻抗幅值|z
feq2
|；
[0008]
步骤b：判断配电网中分布式能源接入容量和失压判据中电压整定值是否满足失压分闸要求；
[0009]
如满足，则说明当配电区域发生故障、出线断路器跳闸后，各分段开关两侧电压满足失压判据，可双侧失压分闸；
[0010]
如不满足，则调整失压判据的电压整定值。
[0011]
本发明考虑分布式能源故障穿越期间的电流输出特性，忽略线路阻抗，分析配电
网发生故障、出线断路器跳闸后各分段开关处最大相间电压幅值，即为发生两相相间短路故障、出线断路器跳闸后各分段开关处最大相间电压幅值，将最大相间电压幅值与失压判据中电压整定值相比较，配电网发生两相相间短路故障、出线断路器跳闸后，配电网各分段开关处相间电压受分布式能源故障电流和电路阻抗影响，考虑分布式能源最大故障电流幅值一般为额定电流的1.2倍以及分布式能源额定电流与容量的关系，根据配电网发生两相短路时负序网络等效电路的等效阻抗幅值和主支路出线断路器下游接入的分布式能源总装机容量，判断分布式能源接入后是否能满足失压判据；如不满足，则可以根据分析结果调整电压整定值。
[0012]
进一步地，步骤a包括以下具体步骤：
[0013]
步骤a1：根据配电网的负荷阻抗参数，计算得到配电网发生两相短路时负序网络等效电路的等效阻抗幅值|z
feq2
|，当忽略线路阻抗时，不同位置发生故障的|z
feq2
|相同；
[0014]
步骤a2：计算主支路出线断路器下游接入的分布式能源总装机容量
ωdg
为主支路出线断路器下游接入的分布式能源标号合集。
[0015]
更进一步地，步骤a1包括以下步骤：
[0016]
步骤1)：计算配电网dg专用变压器和用户配电变压器等效阻抗，以及所接负荷的等效阻抗；
[0017]
步骤2)：忽略线路阻抗，配电网发生两相短路时负序网络等效电路的等效阻抗幅值|z
feq2
|。
[0018]
更进一步地，步骤b包括以下具体步骤：
[0019]
步骤b1：将配电网发生两相短路时负序网络等效电路的等效阻抗幅值|z
feq2
|、主支路出线断路器下游接入的分布式能源总装机容量配电网额定线电压幅值un以及电压时间型馈线自动化失压判据电压整定值u
set
带入式(1)：
[0020][0021]
如果满足式(1)，则说明当配电区域发生故障、出线断路器跳闸后，各分段开关两侧电压满足失压判据，可双侧失压分闸；
[0022]
步骤b2：如果不满足式(1)，则调整失压判据的电压整定值，使电压整定值u
set
满足式(2)：
[0023][0024]
式中，k表示电压整定值的整定系数，为电压整定值与配电网额定电压的比值。
[0025]
再进一步地，步骤b1中，式(1)根据分布式能源最大输出电流为1.2倍额定电流所得。
[0026]
本发明采用的另一种技术方案为：配电网电压时间型馈线自动化失压判据整定系统，其包括：
[0027]
等效阻抗幅值计算单元：计算配电网发生两相短路时负序网络等效电路的等效阻抗幅值|z
feq2
|；
[0028]
判断单元：判断配电网中分布式能源接入容量和失压判据中电压整定值是否满足失压分闸要求；
[0029]
如满足，则说明当配电区域发生故障、出线断路器跳闸后，各分段开关两侧电压满足失压判据，可双侧失压分闸；
[0030]
如不满足，则调整失压判据的电压整定值。
[0031]
进一步地，等效阻抗幅值计算单元包括以下具体内容：
[0032]
根据配电网的负荷阻抗参数，计算得到配电网发生两相短路时负序网络等效电路的等效阻抗幅值|z
feq2
|，当忽略线路阻抗时，不同位置发生故障的|z
feq2
|相同；
[0033]
计算主支路出线断路器下游接入的分布式能源总装机容量ω
dg
为主支路出线断路器下游接入的分布式能源标号合集。
[0034]
更进一步地，根据配电网的负荷阻抗参数，计算得到配电网发生两相短路时负序网络等效电路的等效阻抗幅值|z
feq2
|，当忽略线路阻抗时，不同位置发生故障的|z
feq2
|相同，包括以下具体内容：
[0035]
计算配电网dg专用变压器和用户配电变压器等效阻抗，以及所接负荷的等效阻抗；
[0036]
忽略线路阻抗，配电网发生两相短路时负序网络等效电路的等效阻抗幅值|z
feq2
|。
[0037]
更进一步地，判断单元包括以下具体内容：
[0038]
将配电网发生两相短路时负序网络等效电路的等效阻抗幅值|z
feq2
|、主支路出线断路器下游接入的分布式能源总装机容量配电网额定线电压幅值un以及电压时间型馈线自动化失压判据电压整定值u
set
带入式(1)：
[0039][0040]
如果满足式(1)，则说明当配电区域发生故障、出线断路器跳闸后，各分段开关两侧电压满足失压判据，可双侧失压分闸；
[0041]
如果不满足式(1)，则调整失压判据的电压整定值，使电压整定值u
set
满足式(2)：
[0042][0043]
式中，k表示电压整定值的整定系数，为电压整定值与配电网额定电压的比值。
[0044]
再进一步地，式(1)根据分布式能源最大输出电流为1.2倍额定电流所得。
[0045]
本发明具有的有益效果如下：
[0046]
1.本发明考虑了分布式能源接入的影响，并且不受分布式能源间歇性的影响。
[0047]
2.本发明针对高比例分布式能源接入后电压时间型馈线自动化分段开关失压分
闸失败的问题，提出在原有失压分闸功能的基础上判断含分布式能源配电网故障后是否满足原有失压判据，并提出电压整定值的整定依据。
[0048]
3.本发明对开关整定值的计算原理清晰，易于实现。
附图说明
[0049]
图1为本发明具体实施方式中典型高比例分布式能源配电网等效系统的示意图。
具体实施方式
[0050]
下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
[0051]
实施例1
[0052]
电压时间型馈线自动化的失压判断依据一般为开关的电源侧和负荷相间电压有效值都低于k倍额定电压，一般电源侧采样ab相相间电压幅值进行失压判断，负荷侧采样cb相相间电压幅值进行失压判断。分段开关失压分闸的判据如下：
[0053]uab_电源侧
＜u
set
&u
cb_负荷侧
＜u
set
ꢀꢀ
(3)
[0054]uset
＝kun(0《k《1)
[0055]
式(3)中，u
ab_电源侧
为分段开关电源侧ab相间电压幅值，u
cb_负荷侧
为分段开关负荷侧cb相间电压幅值，u
set
为电压整定值，un为配电网额定线电压幅值。
[0056]
当配电网发生故障、出线断路器跳闸后，由于分布式能源对其并网点电压的支撑作用，并网点附近的分段开关可能分闸失败。
[0057]
本实施例提出一种高比例分布式能源配电网电压时间型馈线自动化失压判据整定方法，该方法考虑分布式能源故障穿越期间的电流输出特性，忽略线路阻抗，分析配电网发生故障、出线断路器跳闸后各分段开关处最大相间电压幅值，即为发生两相相间短路故障、出线断路器跳闸后各分段开关处最大相间电压幅值，将最大相间电压幅值与失压判据中电压整定值相比较，判断分布式能源接入后是否能满足失压判据。如不满足，则可以根据分析结果调整电压整定值。该方法能够根据配电网变压器等效阻抗、负荷等效阻抗以及分布式能源的装机容量，判断电压时间型馈线自动化失压判据中电压整定值是否满足失压分闸要求。
[0058]
一种高比例分布式能源配电网电压时间型馈线自动化失压判据整定方法，其步骤如下：
[0059]
步骤a：计算配电网发生两相短路时负序网络等效电路的等效阻抗幅值|z
feq2
|，实现包括具体以下步骤：
[0060]
步骤a1：根据配电网的负荷阻抗参数(包括变压器等效阻抗、负荷等效阻抗等)，计算得到配电网发生两相短路时负序网络等效电路的最大等效阻抗幅值|z
feq2
|，当忽略线路阻抗时，不同位置发生故障的|z
feq2
|是相同的；
[0061]
步骤(1)：计算配电网dg专用变压器和用户配电变压器等效阻抗，以及所接负荷的等效阻抗；
[0062]
根据图1中标注，变压器等效阻抗有z
t1
、z
t2
、z
t3
、z
t4
；负荷等效阻抗分别为z
ld1
、z
ld2
、z
ld3
、z
ld4
。
[0063]
步骤(2)：忽略线路阻抗，配电网发生两相短路时负序网络等效电路的等效阻抗幅
值|z
feq2
|；
[0064]
根据图1中标注，可得配电网发生两相短路时负序网络等效电路的等效阻抗幅值如式(4)所示。
[0065][0066]
步骤a2：计算主支路出线断路器下游接入的分布式能源总装机容量
[0067]
根据图1中标注，可得配电网出线断路器下游接入的分布式能源总装机容量如式(5)所示。
[0068][0069]
步骤b：判断配电网中分布式能源接入容量和失压判据中电压整定值是否满足失压分闸要求。具体包括以下步骤：
[0070]
步骤b1：将配电网发生两相短路时负序网络等效电路的等效阻抗幅值|z
feq2
|、主支路出线断路器下游接入的分布式能源总装机容量配电网额定线电压un以及电压时间型馈线自动化失压判据电压整定值u
set
带入式(1)。
[0071][0072]
如果满足式(1)，则说明当配电区域发生故障、出线断路器跳闸后，各分段开关两侧电压满足失压判据，可以双侧失压分闸。
[0073]
需注意，式(1)是根据分布式能源最大输出电流为1.2倍额定电流所得。
[0074]
步骤b2：如果不满足式(1)，则可以调整失压判据的电压整定值，使电压整定值u
set
满足式(2)。
[0075]uset
＝kun(0＜k＜1)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0076][0077]
式中，k表示电压整定值的整定系数，为电压整定值与配电网额定电压的比值。
[0078]
实施例2
[0079]
本实施例提供一种配电网电压时间型馈线自动化失压判据整定系统，其由等效阻抗幅值计算单元和判断单元组成。
[0080]
等效阻抗幅值计算单元：计算配电网发生两相短路时负序网络等效电路的等效阻抗幅值|z
feq2
|；包括以下具体内容：
[0081]
根据配电网的负荷阻抗参数，计算得到配电网发生两相短路时负序网络等效电路的等效阻抗幅值|z
feq2
|，当忽略线路阻抗时，不同位置发生故障的|z
feq2
|相同；包括以下具
体内容：计算配电网dg专用变压器和用户配电变压器等效阻抗，以及所接负荷的等效阻抗；忽略线路阻抗，配电网发生两相短路时负序网络等效电路的等效阻抗幅值|z
feq2
|。
[0082]
计算主支路出线断路器下游接入的分布式能源总装机容量ω
dg
为主支路出线断路器下游接入的分布式能源标号合集。
[0083]
判断单元：判断配电网中分布式能源接入容量和失压判据中电压整定值是否满足失压分闸要求；包括以下具体内容：
[0084]
将配电网发生两相短路时负序网络等效电路的等效阻抗幅值|z
feq2
|、主支路出线断路器下游接入的分布式能源总装机容量配电网额定线电压幅值un以及电压时间型馈线自动化失压判据电压整定值u
set
带入式(1)：
[0085][0086]
如果满足式(1)，则说明当配电区域发生故障、出线断路器跳闸后，各分段开关两侧电压满足失压判据，可双侧失压分闸；
[0087]
如果不满足式(1)，则调整失压判据的电压整定值，使电压整定值u
set
满足式(2)：
[0088][0089]
式中，k表示电压整定值的整定系数，为电压整定值与配电网额定电压的比值。
[0090]
需要说明的是，式(1)根据分布式能源最大输出电流为1.2倍额定电流所得。
[0091]
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：

1.配电网电压时间型馈线自动化失压判据整定方法，其特征在于，包括：步骤a：计算配电网发生两相短路时负序网络等效电路的等效阻抗幅值|z
feq2
|；步骤b：判断配电网中分布式能源接入容量和失压判据中电压整定值是否满足失压分闸要求；如满足，则说明当配电区域发生故障、出线断路器跳闸后，各分段开关两侧电压满足失压判据，可双侧失压分闸；如不满足，则调整失压判据的电压整定值。2.根据权利要求1所述的配电网电压时间型馈线自动化失压判据整定方法，其特征在于，步骤a包括以下具体步骤：步骤a1：根据配电网的负荷阻抗参数，计算得到配电网发生两相短路时负序网络等效电路的等效阻抗幅值|z
feq2
|，当忽略线路阻抗时，不同位置发生故障的|z
feq2
|相同；步骤a2：计算主支路出线断路器下游接入的分布式能源总装机容量ω
dg
为主支路出线断路器下游接入的分布式能源标号合集。3.根据权利要求2所述的配电网电压时间型馈线自动化失压判据整定方法，其特征在于，步骤a1包括以下步骤：步骤1)：计算配电网dg专用变压器和用户配电变压器等效阻抗，以及所接负荷的等效阻抗；步骤2)：忽略线路阻抗，配电网发生两相短路时负序网络等效电路的等效阻抗幅值|z
feq2
|。4.根据权利要求2所述的配电网电压时间型馈线自动化失压判据整定方法，其特征在于，步骤b包括以下具体步骤：步骤b1：将配电网发生两相短路时负序网络等效电路的等效阻抗幅值|z
feq2
|、主支路出线断路器下游接入的分布式能源总装机容量配电网额定线电压幅值u
n
以及电压时间型馈线自动化失压判据电压整定值u
set
带入式(1)：如果满足式(1)，则说明当配电区域发生故障、出线断路器跳闸后，各分段开关两侧电压满足失压判据，可双侧失压分闸；步骤b2：如果不满足式(1)，则调整失压判据的电压整定值，使电压整定值u
set
满足式(2)：式中，k表示电压整定值的整定系数，为电压整定值与配电网额定电压的比值。5.根据权利要求4所述的配电网电压时间型馈线自动化失压判据整定方法，其特征在于，步骤b1中，式(1)根据分布式能源最大输出电流为1.2倍额定电流所得。
6.配电网电压时间型馈线自动化失压判据整定系统，其特征在于，包括：等效阻抗幅值计算单元：计算配电网发生两相短路时负序网络等效电路的等效阻抗幅值|z
feq2
|；判断单元：判断配电网中分布式能源接入容量和失压判据中电压整定值是否满足失压分闸要求；如满足，则说明当配电区域发生故障、出线断路器跳闸后，各分段开关两侧电压满足失压判据，可双侧失压分闸；如不满足，则调整失压判据的电压整定值。7.根据权利要求6所述的配电网电压时间型馈线自动化失压判据整定系统，其特征在于，等效阻抗幅值计算单元包括以下具体内容：根据配电网的负荷阻抗参数，计算得到配电网发生两相短路时负序网络等效电路的等效阻抗幅值|z
feq2
|，当忽略线路阻抗时，不同位置发生故障的|z
feq2
|相同；计算主支路出线断路器下游接入的分布式能源总装机容量ω
dg
为主支路出线断路器下游接入的分布式能源标号合集。8.根据权利要求7所述的配电网电压时间型馈线自动化失压判据整定系统，其特征在于，根据配电网的负荷阻抗参数，计算得到配电网发生两相短路时负序网络等效电路的等效阻抗幅值|z
feq2
|，当忽略线路阻抗时，不同位置发生故障的|z
feq2
|相同，包括以下具体内容：计算配电网dg专用变压器和用户配电变压器等效阻抗，以及所接负荷的等效阻抗；忽略线路阻抗，配电网发生两相短路时负序网络等效电路的等效阻抗幅值|z
feq2
|。9.根据权利要求7所述的配电网电压时间型馈线自动化失压判据整定系统，其特征在于，判断单元包括以下具体内容：将配电网发生两相短路时负序网络等效电路的等效阻抗幅值|z
feq2
|、主支路出线断路器下游接入的分布式能源总装机容量配电网额定线电压幅值u
n
以及电压时间型馈线自动化失压判据电压整定值u
set
带入式(1)：如果满足式(1)，则说明当配电区域发生故障、出线断路器跳闸后，各分段开关两侧电压满足失压判据，可双侧失压分闸；如果不满足式(1)，则调整失压判据的电压整定值，使电压整定值u
set
满足式(2)：式中，k表示电压整定值的整定系数，为电压整定值与配电网额定电压的比值。10.根据权利要求9所述的配电网电压时间型馈线自动化失压判据整定系统，其特征在于，式(1)根据分布式能源最大输出电流为1.2倍额定电流所得。

技术总结

本发明公开了一种配电网电压时间型馈线自动化失压判据整定方法及系统。本发明采用的配电网电压时间型馈线自动化失压判据整定方法，其包括：步骤A：计算配电网发生两相短路时负序网络等效电路的等效阻抗幅值；步骤B：判断配电网中分布式能源接入容量和失压判据中电压整定值是否满足失压分闸要求；如满足，则说明当配电区域发生故障、出线断路器跳闸后，各分段开关两侧电压满足失压判据，可双侧失压分闸；如不满足，则调整失压判据的电压整定值。本发明能够判断电压时间型馈线自动化失压判据中电压整定值是否满足失压分闸要求，保证电压时间型馈线自动化研判过程中分段开关失压判据的可靠性。据的可靠性。据的可靠性。