面向智能配电网故障自愈的保护方法研究

Fault self-healing includes the whole process from fault occurrence to a new stable status; it is significant for shortening fault outage time and improving power supply reliability. This proposal takes fault self-healing protection of smart distribution grid method as the research object, mainly studies fault elimination method, adaptive reclosing method and automatic grid partition and island identification method, specifically includes: (1) Fault modeling and fault analysis for smart distribution network , which uses the distribution smart structure to realize fast fault detection and isolation method basing on regional longitudinal comparison principle; (2) Other type fault self-healing method including single phase earth fault current calculation and compensation method, line parameter online calculation and monitoring, fault judgment and positioning method for broken lines; (3) Smart distribution network adaptive reclosing including the reclosing time-sequence and its realization method, instantaneity and permanent fault identification principle basing on signal injection method; (4) Smart distribution network partition and island identification method basing on the reachability matrix and graph connectivity principle to analyze the topology after fault occurrence, on this basis, to judge the island quantity and coverage. We will provide the theory basis and realization method for the smart distribution network fast self-healing realization and power supply reliability improvement.

故障自愈涵盖了从故障发生到重新恢复供电整个过程，对缩短故障停电时间、提高供电可靠性意义重大。本课题以面向智能配网故障自愈的保护方法为研究对象，主要研究故障的快速消除方法、自适应重合闸方法、电网区域自动划分及孤岛辨识方法，具体包括：（1）智能配电网故障建模及故障分析，采用分布智能式结构、基于区域纵联比较原理实现相间故障快速检测隔离的方法；（2）非相间故障自愈方法，包括单相接地全故障电流计算与补偿方法，线路参数在线计算与监视、断线故障判断与定位方法；（3）智能配电网自适应重合闸，包括智能配电网重合时序的确定及实现方法，基于注入信号法的瞬时性和永久性故障识别原理；（4）基于可达性矩阵和图的连通性原理的智能配电网分区及孤岛辨识方法，对故障后的电网拓扑进行快速分析，在此基础上对孤岛数量及覆盖范围进行判断。为实现智能配电网快速可靠自愈、提高供电可靠性提供理论依据和实现方法。

智能配电网的故障自愈是指在故障发生后，应用自动控制手段使故障快速恢复或隔离，避免影响电网的安全稳定运行与供电质量，或将故障的影响降至最小。故障自愈是对传统继电保护、安全自动控制、配电自动化、在线监测与故障诊断技术的综合、延伸和提高。开展智能配电网故障自愈技术的研究，对于减少停电时间、提高供电可靠性和供电质量、降低故障带来的损失具有重要意义，是智能配电网中亟待解决的关键技术问题。.故障自愈涵盖了从故障发生到再次恢复供电整个过程，涉及的中间环节和技术内容较多，本课题以面向智能配电网的故障自愈保护方法为研究对象，开展了基于区域纵联比较原理的智能配电网故障快速检测与隔离方法、智能配电网自适应重合闸策略与关键技术问题、智能配电网故障后的电网分区方法与孤岛辨识方法研究等，为实现智能配电网故障自愈提供原理和方法支撑。.主要研究内容有：基于区域纵联比较原理的相间短路故障检测与隔离方法，在智能配电网建模和相间故障特征分析的基础上，提出了灵敏度不受分布式电源容量和并网位置影响的故障方向检测元件，采用分布智能式结构实现区域纵联比较保护的方法实现智能配电网故障的快速检测与隔离；非相间短路故障的自愈方法研究，包括单相接地全故障电流计算与补偿方法研究、配电线路参数在线计算及断线故障的检测与定位方法等；开展了智能配电网自适应重合闸策略与关键技术问题研究，包括智能配电网开关类型自动识别方法、基于信号注入原理的智能配电网瞬时性故障与永久性故障的识别方法等；开展了基于拓扑分析和关联矩阵的智能配电网分区与孤岛辨识方法研究，提出了基于故障隔离和开关变位触发的智能配电网分区方法及基于可达矩阵的孤岛检测与辨识方法。本课题对上述内容进行了深入的研究，提出了相应的算法并进行了算例仿真验证。在此基础上完成了多个横向课题的研究，培养的若干博士和硕士研究生，并取得了相应的学术成果，较好的进行了理论与实践的结合。总体表明，此项目达到预期效果并有良好的前景。