張文龍

摘要：隨著分布式發(fā)電和配電網自動化技術的不斷發(fā)展，配電網中接入的中、低壓分布式電源與日俱增。配電網量大面廣、故障率較發(fā)、輸、變電環(huán)節(jié)更高，在配電網發(fā)生故障后，如何快速進行故障定位，并充分利用分布式電源恢復非故障區(qū)域供電已經引起越來越多的關注。含分布式電源配電網的故障定位和網絡重構分析十分重要，關乎到用戶的用電質量和用電安全，本文對此進行了討論。

關鍵詞：分布式發(fā)電;智能配電網;故障定位

引言：綠水青山就是金山銀山。我國高度重視綠色、清潔能源的接入。張北風電基地等綠色能源潛力巨大，但也遠離負荷中心，面臨著大容量、遠距離外送問題。分布式發(fā)電能夠因地制宜，選用更具經濟性、有效性的能源，降低電網配置成本。配電網發(fā)生故障后，充分利用網絡重構等手段，可以進一步減小停電范圍和停電時間，提高新能源利用率和供電可靠性。

文獻[1]根據凸優(yōu)化理論，提出了一種考慮光伏和風電的配電網重構方法。文獻[2]提出了一種考慮開關操作順序優(yōu)化的方法。文獻[3]提出一種考慮網絡抗毀能力的多目標重構方法。文獻[4]提出了一種考慮安全性的雙重優(yōu)化方法。文獻[5]提出了考慮配電網三相不平衡的優(yōu)化方法。本文結合目前多地區(qū)采用的南瑞配電自動化主站中的饋線自動化功能，對目前實際應用的配電網故障定位和網絡重構方法進行探討。

一、分布式發(fā)電的的定義及優(yōu)點

分布式發(fā)電是指在接近用電負荷的地方，在中、低壓電網中接入小型發(fā)電設備。分布發(fā)電的電源一般都是自然能源，包括太陽能、風能等。太陽能發(fā)電又分為“光能-電能”轉換和“光能-熱能-機械能-電能”兩種模式。風能發(fā)電是通過風力機、發(fā)電機、控制裝置等組成的系統(tǒng)，將風的動能轉化為電能的技術。根據不同的氣候和地理特性，利用適宜的自然能源，不僅能夠減少傳統(tǒng)發(fā)電帶來的污染，而且可以節(jié)省配電網擴建成本，具有鋪設方便、安裝靈活、環(huán)保性高等特點，是未來配電網演變趨勢之一。

二、配電網故障定位和網絡重構

（一）分布式電源對智能配電故障定位的影響

配電線路中接入分布式電源（DG）后，線路中的潮流分布由原來的單向潮流轉變?yōu)殡p向潮流。由于輸電網多聯(lián)絡，網架結構堅強，且變電站10kV出線斷路器通常配有保護跳閘功能，配電線路的故障通常不會傳播至上級電網，因此，配電網故障自動定位問題沒有得到廣泛重視。如今，隨著人民日益增長的美好生活需要，國家電網公司提出“以客戶為中心，專業(yè)專注、持續(xù)改善”和“人民電業(yè)為人民”企業(yè)宗旨和定位，對配電網的供電質量提出更高要求。由于分布式電源配電網的構造比較復雜，故障定位的難度大，容易導致繼電保護錯誤運行。因此如何準確地定位故障、隔離故障，合理利用分布式電源恢復供電值得行業(yè)關注。

（二）傳統(tǒng)電網故障定位和網絡重構

文獻[6]提出了一種故障分支區(qū)域搜索的電流方向判別法。對于多分支線路，判斷邏輯較為復雜。實際配電網多為輻射狀結構。針對傳統(tǒng)單電源配電網，可根據拓撲關系，從電源點開始，根據拓撲順序，搜索自動化開關過流信息，故障區(qū)域通常位于最后一個出現過流信號的開關下游。

如圖1，S1、S2、S3為變電站，113、124、135為變電站出線斷路器，其余為配網開關，開關黑色實心為合位，白色空心為分位。事故發(fā)生時，斷路器113、配網A開閉所101、103保護動作，由于為單電源供電，可判斷故障區(qū)域位于“A開閉所103～B環(huán)網柜101”之間，斷開A開閉所103、B環(huán)網柜101隔離故障區(qū)域，合上B環(huán)網柜108或者C環(huán)網柜102恢復故障下游供電，合上113恢復上游供電。

（三）含分布式電源配電網故障定位和網絡重構

分布式電源的配電網具有閉環(huán)設計和開環(huán)運行的特性，因此配電網中包含著大量的分段開關和少數聯(lián)絡開關。當故障發(fā)生時，配電網的重構就是通過改變這些開關的閉合，來改變拓撲結構，將正常線路連接至非故障停電區(qū)域，來保證當地負荷的正常用電。在這個重構過程中涉及了大量的不確定關系，比如線路運行狀態(tài)、負荷數量、線損大小等，是一個多目標、多約束的優(yōu)化問題。

配電網發(fā)生故障的時候，可允許有孤島運行能力的分布式電源在一定條件下對周圍供電，提高配電網的供電可靠性。當無故障孤島內的功率達到平衡時，可設置計劃孤島。由于DG系統(tǒng)輸出功率帶有不確定性，配電網的負荷具有波動性等特點，配電網中應構建可續(xù)的儲能系統(tǒng)和頻率可控的控制方式[7]。

恢復供電時，優(yōu)先選擇主電網電源，主網電源不足時，考慮分布式電源恢復供電。當有多個分布式電源都有恢復供電能力時，可以考慮對分布式電源進行分類，按照不同分類進行排序：具備黑啟動能力的DG優(yōu)先恢復，或者優(yōu)先恢復電源容量大的電源，保證分布式電源運行的穩(wěn)定性。啟動第一個分布式電源后，逐一恢復負荷，當恢復負荷大小與已啟動的分布式電源負載能力相近后，再按順序啟動下一個分布式電源。

如圖2，含分布式電源的配電線路中有雙向潮流，需結合電流方向來判定故障區(qū)域，但方向保護設備成本高，因此含分布式電源的配電網故障定位問題需進一步研究。S1變電站113和A開閉所101開關之間發(fā)生故障，且C環(huán)網柜102開關處于“檢修”狀態(tài)，無法進行負荷轉供，如果僅靠B環(huán)網柜108開關可能無法轉供全部非故障區(qū)域負荷，此時可考慮分布式電源DG來帶部分負荷。

結論：充分利用分布式電源符合我國新能源戰(zhàn)略，但由于含分布式電源配電網的特殊性，故障定位的難度也比較大，如何更準確、更經濟地實現故障區(qū)域自動定位，并給出網絡重構的最優(yōu)方法，值得進一步研究。

參考文獻：

[1]徐玉濤，談竹奎.計及分布式電源接入的配電網重構[J].電測與儀表，2019，56（07）：89-93.

[2]朱嘉麒，朱炳銓.計及過程安全性的配電網重構開關順序優(yōu)化[J].電力自動化設備，2019，39（05）：37-42.

[3]李宴君，張章煌，陳瑋.兼顧抗毀度的含風電配電網多目標重構[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2019，47（04）：1-8.

[4]江鈞，成樂祥，孫國強.考慮安全域的配電網重構二階錐雙層規(guī)劃模型[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2019，47（04）：9-16.

[5]吳在軍，成晟，朱承治.三相不平衡有源配電網魯棒動態(tài)重構[J].電力系統(tǒng)自動化，2019，43（05）：66-74.

[6]于毅，尹麗菊，申晉.改進整數規(guī)劃的含分布式電源配電網故障定位[J].智慧電力，2020，48（03）：104-108+116.

[7]邰彬，王朋，趙偉.分布式電源網損約束下智能配電網故障定位方法研究[J].電子設計工程，2020，28（08）：145-149.