分布式发电、微网与智能配电网 发展及挑战
王成山
cswang@https://www.doczj.com/doc/bb7424551.html,
天津大学 电气与自动化工程学院
分布式发电: Distributed Generation (DG) 微网: Micro Grid (MG) 智能电网: Smart Distribution Grid (SDG)
— “3G”发展面临的机遇与挑战
分布式发电（DG）
分布式发电系统（DG）:
利用各种分散存在的能源进行发电的 系统。如: ?风能等可再生能源发电系统； ?天然气为燃料的冷/热/电联供系统 （简称：CCHP ）
(分布—集中)
优点：可利用丰富的清洁和可再生 优点：可利用丰富的清洁和可再生 能源。 能源。 缺点：一些可再生能源具有间歇性 缺点：一些可再生能源具有间歇性 和随机性。 和随机性。
风能
太阳能
分布式 生物质能 海洋能 能源
天然气 其他形式 新能源
用户侧分布式电源的大规模接入
丹麦
德国
大量可再生能源发电(风电/太阳能发电)并入配 电网，不仅改变了配电网的运行模式，同时其 波动性对电网运行产生不利影响 西班牙
分布式电源接入常规电网并网运行，易满足负 荷需求，有助于可再生能源高效和规模化利用
KW
负荷需求曲线 负荷需求曲线
大型电厂
升压变
5000
常规电网
枢纽变电站
4000
常规电网补充功率差额 常规电网补充功率差额
配电变压器
燃气 轮机
3000
配电变压器
内燃机
内燃机 飞轮 储能
2000
配电变压器
燃气 轮机
商业建筑
光伏 电池
燃料电池
DG输出功率 DG输出功率
1000 0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
商业建筑
工厂企业
居民
时间轴/h
分布式电源并网运行面对的问题
电源特性决定： ? 不可调度（可再生能源） ? 功率波动（电源间歇性） ? 需要备用（不提供备用） 双向潮流导致： ? ? ? 电压调节 保护协调 能量优化
分布式电源并网技术
分布式电源并网运行方式
输电 网络
高压配网
G
G
G
G
以分布式电源（DG）为单元 优点：接入方便，运行简单 缺点： ? 系统故障退出运行 ? 间歇性影响周边用户 ? 能源综合优化困难
110KV
中压配网
35/10KV
负荷 低压配网 0.4KV 负荷
DG
DG
DG
? 对电网运行调度提出了挑战 上述缺点将制约了DG的发展
DG
DG
微网（MG）
冷热电联供
热、冷
公共电网
光伏
太阳能
储能
中央 控制
热、冷
冷热电联供
储能 装置
风电
(Sorce:EPRI)
微网（MG）结构示意（能量交换，独立运行）
微网方式运行的优点：
? 可提高分布式电源的有效运行时间； ? 电网灾变情况下重要用户持续供电； ? 可避免间歇式电源对周围用户影响； ? 可再生能源综合优化利用； ? … … 经济与社会意义巨大!
问题1：微网运行特性
微网复杂性:
冷热电联供
热、冷
? 多种能源输入
(光、风、氢、天然气等）
? 多种产品输出
微网边 界
光伏
（电、冷、热）
太 阳 能
储能
? 多种转换单元
（光/电、热/电、风/电；直流/交流）
热、冷
中央 控制
? 多种运行状态
（并网，独立）
风电
储 能 装 置
冷热电联供
? 一些电源的间歇性和随机性
? 认识微网复杂动态行为是揭示相互作用机理的基础
配电网故障定位现状及方法综述 发表时间：2019-12-06T17:15:09.787Z 来源：《科技新时代》2019年10期作者：李家成何沁鸿 [导读] 配电网故障定位可大幅度减少故障排查的工作强度，从长远角度看，能有效提高配电网供电稳定性。 （国网湖北省电力有限公司钟祥市供电公司湖北钟祥 431900） 摘要：随着人们对配电网供电安全稳定性的不断提升，尽早发现配电网故障点就显得越来越重要。而电力系统配电网的故障精准定位问题一直没有得到很好地解决，对该问题的研究能够减少经济损失，保障人们的正常生活。因此，本文分析了现阶段常用的故障定位方法的优点和缺点以及各自的适用范围。 关键词：故障定位；优缺点；适用范围 引言：近年来，我国电网规模的不断扩大，配电网的线路结构也日益复杂，人们的生活越来越离不开电能的同时，用户对供电安全稳定的要求也不断提高。要提高供电稳定性首先要尽可能减少故障的发生情况；另一方面，在故障发生后要能迅速解决故障并重新供电。配电网故障定位可大幅度减少故障排查的工作强度，从长远角度看，能有效提高配电网供电稳定性。 常用的配电网故障定位方法及其优缺点 当前配电网故障定位方法主要有阻抗法、故障行波法、故障指示器法等。 1.阻抗法 阻抗法是根据发生故障的时间点所测得的对应电压和电流得出故障回路阻抗的方法，又因理想条件下，回路阻抗与距离大致呈正相关，由阻抗数值可定位故障发生点。阻抗法原理十分简单，但配电网线路很复杂，且受负荷影响较大。因此，故阻抗法不能直接的用于测距计算，在实际应用中常常用作估计大致故障点。 2.行波法 行波法一般可分为单端法、双端法。 （1）单端行波法 单端行波法是利用故障产生的暂态行波进行单端定位的方法。在线路发生故障时，故障点产生的暂态行波在故障点与母线之间来回反复，根据行波在测量点与故障点之间往返一次的时间和行波的波速即可求得故障点的距离。 单端行波法计算公式如下所示： l=（t1-t0）v/2 式中l为故障距离；L为线路全长；t0、t1分别为故障波头和反射波到达计算端母线的时间点；t2为另一边母线的反射波到达的时间点；v为行波的速度。该方法原理同样简单，但在实际工程中，由于故障点反射波、母线反射波难以识别，因此，单端行波法一般用作双端行波法的补充。 （2）双端行波法 双端行波法是利用在线路产生故障时，初始行波向线路两端的两个测量点发射到达的时间差计算故障点到两边分别的距离。计算公式如下： l1=L（t2-t1）v/2l2=L（t1-t2）v/2 式中：l1、l2分别为故障点到两端的距离；t1、t2分别为行波各自到达线路两端的时间，L为线路全长。双端行波测距由于是利用第一个行波波头，而不是故障点反射波、母线反射波，较易识别。因此，在实际应用中主要采用双端行波法测故障点的距离。（3）多端行波法 在双端行波故障定位原理的基础上，进一步提出了多端行波定位法。在现有的研究中，该方法主要有2种具体做法：一是将多个检测点处所采集的故障行波信息进行融合，以确定具体的线路分支在某一采集装置出现故障的时间，可以准确判断到故障分支，并且比较准确。但是在精准的同时该做法需对目标线路区段进行逐一排查，涉及过程复杂，消耗成本高，不能快速排查配电网故障。另一种是利用最先采集到故障行波信息的3个采集装置进行故障定位，然后将分支点位置同定位结果相比较，从而将伪故障点去除，该做法计算较小，实用性和快速性较高。但是，多端定位算法需要将行波采集装置安装在配电网每一个末端，因此在对复杂多分支的配电网进行故障定位时，需要巨额的投资和维护费用。 3.故障指示器法 整体而言，故障指示器在技术上已经较为成熟，结构简单，在国内电力系统已经获得广泛应用，便于大规模的推广应用。不过需要指出的是，与FTU类似，故障指示器的定位精度与配置密度相关，若为保证定位的精度，需要沿线逐点布设故障指示器，构建故障定位系统的成本仍然较高，因此，故障指示器适合于城市电网，不适合于长距离的农村电网故障定位。从实际运行经验看，故障指示器用于短路时定位效果较好，但用于单相接地故障时效果尚不理想。 4.结语: 本文介绍了国内外实际应用中常用的的配电网故障定位技术，有上述不难看出，不同的定位技术都有各自的优缺点及适用范围，为了缩短故障定位时间和容错性，可以尝试将多种算法共同运用到配电网故障定位中，作为检验。实际应用中应结合当地配电网的结构和已有条件综合多项指标选择最契合的定位方案。 参考文献： [1]刘健,毕鹏翔,杨文宇等.配电网理论及应用[M].北京:中国水利水电出版社,2007. [2]万家震，钱丹丹，金莉.配电网中重合器预分段器、熔断器的合理配置[J].吉林电力，2001（3）：28～32 [3]孙波,孙同景,薛永端,等.基于暂态信息的小电流接地故障区段定位[J].电力系统自动化,2008,32(3):52-55. [4]卢继平,黎颖,李健,等.行波法与阻抗法结合的综合单端故障测距新方法[J].电力系统自动化,2007,31(23):65-69. [5]杜红卫,孙雅明,刘弘靖等.基于遗传算法的配电网故障定位和隔离[J].电网技术,2000,24(5):52-55.
分布式能源与微电网技术 摘要：在现代城市化进程加快发展下，能源需求量逐渐增长。分布式能源和微 电网技术能促进城市的绿色化和清洁能源的应用，达到节能减排的目的，也能为 现代智能电网建设提供有效依据，保证电网的安全与稳定。 关键词：分布式；能源；微电网技术 在中国经济快速提升下，工业化和城镇化进程加快发展，其存在的能源安全 问题更为突出。尤其是二氧化碳带来的全球变暖问题，引起社会的关注。在该发 展背景下，对城市的建设思想和发展模式有序转变，加大力度引进风力发电、太 阳能发电模式等，促进整体的规模化发展。 一、分布式能源和微电网技术的研究意义 第一，加强对分布式能源和微电网技术的研究，能确保清洁能源的有效应用。基于太阳能、风能等多个形式清洁能源的应用，能保证能源的灵活接入和智能化 控制，将其应用到智能终端进行消费，促使低碳城市建设目标的实现。第二，加 强对分布式能源和微电网技术的研究，也能提升总体的供电可靠性。基于分布式 发电的投入以及微网的统一管理，在先进系统和设备下，为电网运行提供强大保障，促使电能质量更可靠。第三，分布式能源和微电网技术的研究，也能为其提 供双向互动用电服务模式。基于微网、智能家居和分布式发电，能为系统提供统 一接口，维护用户和电网之间的相互沟通和交流，也能使用户获得新的体验。加 强对分布式能源和微电网技术的研究，将其作为智能电网建设中的主要部分，是 新时期建设与发展下的主要模式，也承担者社会建设职责。其中的分布式能源， 在智能集成模式下，能保证接入系统的安全与可靠，也能确保微网更灵活。所以，加强对分布式能源和微电网技术的应用，是城市绿色、清洁能源推动和应用的主 要条件，在节能减排工作中，将其渗透到工作中，对电网的安全运行也具备十分 重要的作用[1]。 二、分布式能源和微电网技术的关键 （一）容量配置 清洁能源具备明显的间歇式能源特点，受到天气情况影响较大，电能的输出 波动大。基于对分布式能源和微电网技术的应用，能够在各个单位组成模式下， 对其容量有效配置，确保风能、太阳能相互应用，发电单位和储能单元之间也能 互补。在整个分布式能源和微电网中，结合时间功率，为其输出曲线，也能避对 电网产生的影响。通过对储能系统应用，对分布式能源和微电网技术有效调度， 以达到清洁能源的充分应用。比如：储能电池，能对分布式能源生产中存在的问 题有效解决，尤其是在较小负荷下，达到电能的储存目的。如果负荷较大，将释 放电能，保证系统的科学稳定运行。如：将储存电池和系统交流侧进行链接，基 于储能单元和发电单元的协调，为其提供对平滑分布式能源的波动，避免给电力 系统带来较大冲击，维护其稳定性。储能电池也能对当地的交流负荷需要无功功率、负荷电流谐波的获取，以免电压波动、闪变现象的发生，这样才能达到有效 的节能效率[2]。 （二）接入方式 结合当前的建设标准和规程，需要在谐波、电压波动和电压不平衡度上给予 全面控制和探讨，也要为分布式能源和微电网技术的应用提出合理对策。分布式 能源和微电网利用分布发电和集中并网接入方式来实现。集中并网多为直流母线 汇流、各个发电单元在电能控制模式下，将其转变为直流母线。基于逆变器，将
分布式发电、微网与智能配电网的发展与挑战 发表时间：2018-04-17T10:33:57.577Z 来源：《电力设备》2017年第31期作者：林飞孙婧妍 [导读] 摘要：本文介绍了分布式发电、微网与智能配电网的基本概念和发展趋势 ,从分布式电源大规模接入的角度重点分析了分布式发电技术和微网技术对智能配电网的影响以及应重点关注的技术问题。 （国网辽宁省电力有限公司盘锦供电公司） 摘要：本文介绍了分布式发电、微网与智能配电网的基本概念和发展趋势 ,从分布式电源大规模接入的角度重点分析了分布式发电技术和微网技术对智能配电网的影响以及应重点关注的技术问题。分布式发电技术有助于充分利用各地丰富的清洁可再生能源 ,但分布式电源大规模的并网运行将会对电力系统的安全稳定和调度运行带来一定影响。 关键词：智能电网；分布式发电；微网 当前 ,作为集中式发电的有效补充 ,分布式发电及其系统集成技术已日趋成熟。随着单位千瓦电能生产价格的不断下降以及政策层面的有力支持 ,分布式发电技术正得到越来越广泛的应用。在未来 ,微网技术是实现分布式发电系统大规模应用的关键技术之一。正因为如此 ,对智能配电网的技术需求从未像今天这样迫切。 一、分布式发电 分布式发电是指利用各种可用和分散存在的能源 ,包括可再生能源 (太阳能、生物质能、小型风能、小型水能、波浪能等)和本地可方便获取的化石类燃料(主要是天然气) 进行发电供能的技术。灵活、经济与环保是分布式发电技术的主要特点 ,但是 ,一些可再生能源具有的间歇性和随机性等特点 ,使得这些电源仅依靠自身的调节能力难以满足负荷的功率平衡 ,通常还需要其他内部或外部电源的配合。 1、分布式发电系统运行特性 分布式发电系统通常包括能量转换装置 (即分布式电源) 及控制系统 ,并通过电气接口与外部电网相连 ,分布式发电技术的千差万别使得各种分布式电源具有完全不同的动态特性 ,而分布式发电系统的动态特性却不仅仅体现其电源本身的特性 ,除了少数直接并网的分布式电源外 ,其他大多通过电力电子装置并网。 2、分布式发电相关技术问题 考虑到经济性 ,各种分布式电源只有并网运行才能有效发挥其技术优势。分布式电源自身的特性决定了一些电源的出力将随外部条件的变化而变化 ,因此 ,这些电源不能独立地向负荷供电 ,不可调度 ,需要其他电源或储能装置的配合以提供支持和备用。此外 ,分布式电源的并网运行改变了系统中的潮流分布 ,对配电网而言 ,由于分布式电源的接入导致系统中具有双向潮流 ,给电压调节、保护协调与能量优化带来了新问题。下图为分布式电源配电网： 二、微网 微网指的是由分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统 ,是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统 ,既可以与外部电网并网运行 ,也可以孤立运行。分布式发电、微网与智能配电网的发展与挑战的经济意义主要体现在 : ①可大大提高分布式电源的利用率 ; ②有助于电网灾变时向重要负荷持续供电 ; ③避免间歇式电源对周围用户电能质量的直接影响 ;④有助于可再生能源优化利用和电网的节能降损等。当前 ,微网实验室和示范工程的建设格外令人关注 ,欧盟以及美国、加拿大、日本等国家都建成了具有各自特点的微网项目 ,并开展了相关领域的研究工作。 三、智能配电网 智能电网以实现电网的安全稳定运行 ,降低大规模停电的风险 ,使分布式电源得到有效利用 ,同时提高电网资产的利用率以及用户用电的效率、可靠性和电能质量为主要目标。智能输电网立足于提高输电网运行的安全性和稳定性 ,降低全网大规模停电的风险 ,实现能源的广域优化配置以及大型可再生能源的集约化开发。智能输电网的建设为智能配电网的实现提供了坚强的网架基础,保证了智能配电网发展的可持续性。 1、智能配电网相关技术问题 智能配电网的发展动力主要来源于技术上的推动和商业需求的拉动。从技术上看 ,分布式发电技术、通信与信息技术的发展是促进配电网向智能化方向发展的最大动力。在系统控制方面 ,含微网的智能配电网与大电网的控制问题具有典型区别 : ①智能配电网与输电网中的电源特性明显不同 ,后者主要为同步电机 ,具有自同步性 ,而分布式电源则大多通过电力电子逆变器并网 ,没有自同步性 ; ②微网及配电网中的负荷波动对电源输出影响较大 ,而输电网中负荷波动相对冲击小 ; ③分布式电源的多样性、间歇性与随机性增加了电压与频率控制的难度,而实现多微网的协调控制则更加困难 ; ④输电网的控制侧重于可靠性 ,而智能配电网还要同时关注电能质量等其他问题。在系统保护方面 ,由于分布式电源和微网的存在使得配电网中的潮流具有双向性 ,含微网的智能配电网应该在故障和非正常运行时首先保证整个系统的安全性和稳定性。 2、分布式发电、微网与智能配电网的关系 当前 ,分布式发电技术、微网技术和智能配电网技术分别处于不同的发展阶段。其中 ,部分分布式发电技术已经比较成熟 ,处于规模化应用的关键阶段 ,政策上的支持加快了分布式发电技术的推广与应用 ,影响分布式发电技术发展的关键问题并不是分布式发电本身的技术问题 ,而是其并网后带来的电网运行问题。微网技术从局部解决了分布式电源大规模并网时的运行问题 ,同时 ,它在能源效率优化等方面与智能配电网的目标相一致 ,本质上公用微网已经具备了智能配电网的雏形 ,它能很好地兼容各种分布式电源 ,提供安全、可靠的电力供应 ,实现网络层面的能量优化 ,起到了承上启下的作用 ,但它与智能配电网的主要区别体现在多样化商业产品的提供和与用户的互动性方面。相对于微
配电网故障定位的方法 快速，准确的故障定位是迅速隔离故障和恢复供电的前提，对于维护配电网的安全运行具有重要意义。 配电网故障定位 快速，准确的故障定位是迅速隔离故障和恢复供电的前提，对于维护配电网的安全运行具有重要意义。那么，如何对配电网进行快速，准确的故障定位呢？ 一、配电网故障处理特点 配电网络馈线上一旦发生单相、相间、三相等短路时，设备上的F1U及时将故障信息卜传至主站系统。即变电站SCADAS系统，若变电站运行人员处理不了，再次将信息上传至上一级调度，经调度SCADAS系统分析进行定位、隔离、恢复。一般来说，配电网故障处理有以下几个特点： （1）配电网不仪有集中在变电站内的设备，而且还有分布于馈线沿线的设备，如柱上变压器、分段开关、联络开关等。信号的传输距离较远，采集相对比较困难，而且信号具有畸变的可能性，如继电器节点松动。开关检修过程中的试分/合操作及兀’U本身的误判断等都会干扰甚至淹没有用信号，导致采集到的信号产生畸变。 （2）配电网设备的操作频度及故障频度较高，因此运行方式具有多变性，相应的网络拓扑也具有自身的多变性。 （3）配电网的拓扑结构和开关设备性能的不同。对故障切除的方式也不同。如多分段干线式结构多采用不具有故障电流开段开关和联络线开关，故障由变电站的断路器统一切断，这种切除方式导致了停电范围的扩大。 配电网故障定化是配电网故障隔离、故障恢复的前提，它对于提高配电网的运行效率、改善供电质量、减小停电范围有着重要作用。 二、配电网故障定位的方法 1、短路故障定位技术方法 配电网系统中短路故障是指由于某种原因，引起系统中电流急剧增大、电压大幅下降等不利运行工况，同时该故障发生后会进一步引发配电网系统中变配电电气设备损坏的相与相、相对地间的大电流短接故障。按照短路发生部位，可以分为三相短路、两相短路、两相对地短路、以及单相对地短路故障。由于配电网发生短路故障后，其电流、电压等特征故障参量较为明显，故障定位技术方法的实现相对较为简单，工程中最常用的是“过电流法”。
本技术公开了一种配电网故障定位方法，该方法包括：对包含多层网络模块和双向长短时记忆网络模块的深度神经网络模型框架进行机器学习训练，从而得到最优深度神经网络模型；各监测终端对配电网进工况录波得到录波数据，并对录波数据进行截取获得故障波形区域；利用最优深度神经网络模型中的多层网络模块对故障波形区域进特征提取；各监测终端将特征数据上传至系统主站，并有系统主站进行特征数据归集，并根据配电网拓扑结构将位于同一传输线路上的监测终端的特征数据组合成特征数据序列；将特征数据序列输入双向长短时记忆网络模块从而获得各监测终端与故障点之间的相对位置。 权利要求书 1.一种配电网故障定位方法，其特征在于，该方法包括： 对包含多层网络模块和双向长短时记忆网络模块的深度神经网络模型框架进行机器学习训练，从而得到最优深度神经网络模型； 各监测终端对配电网进行工况录波得到录波数据，并对录波数据进行截取获得故障波形区域；
利用最优深度神经网络模型中的多层网络模块对故障波形区域进行特征提取得到特征数据； 各监测终端将特征数据上传至系统主站，并由系统主站进行特征数据归集，根据配电网拓扑结构将位于同一传输线路上的监测终端的特征数据按线路位置组合成特征数据序列； 将特征数据序列输入双向长短时记忆网络模块从而获得各监测终端与故障点之间的相对位置。 2.根据权利要求1所述的配电网故障定位方法，其特征在于，所述多层网络模块内置于监测终端内部，由监测终端完成对工况录波的特征提取。 3.根据权利要求2所述的配电网故障定位方法，其特征在于，所述多层网络模块包含输入卷积层、卷积块、平均池化层及全连接层。 4.根据权利要求3所述的配电网故障定位方法，其特征在于，所述卷积块的结构为双层卷积层叠加结构，或者为多通道的且每一通道由双层卷积层叠加的结构构成，或者为多通道的且每一通道包含1至3层卷积层的结构构成。 5.根据权利要求4所述的配电网故障定位方法，其特征在于，所述卷积层区域中的卷积块之间设置有残量连接，所述残量连接是指将一个卷积块的输入和输出取和，并将取和结果作为输入传递至下一卷积块。 6.根据权利要求1所述的配电网故障定位方法，其特征在于，所述双向长短时记忆网络模块中的每一长短时记忆单元均对应于一个监测终端，且长短时记忆单元的排列顺序对应于特征数据序列中特征数据的排列方式。 7.一种用于配电网故障定位的系统，该系统使用权利要求1-6之一所述的配电网故障定位方法进行故障定位，该系统包括系统主站以及布置于配电网拓扑中不同位置的多个监测终端；其特征在于，该系统使用端对端的深度神经网络对配电网的故障进行定位判定；所述深度神经网络中包含多层网络模块和双向长短时记忆网络模块，其中多层网络模块布置于监测终端内部，双向长短时记忆网络模块布置于系统主站内部。
配电网故障定位方法研究分析 发表时间：2018-03-08T11:20:48.843Z 来源：《电力设备》2017年第30期作者：刘柏罕1 曾凡有2 [导读] 摘要：随着城市的快速发展，配电网络覆盖面积日益扩大，配电网的结构也愈加复杂。 （1国网南昌供电公司江西南昌 330000；2.江西省电力设计院江西南昌 330096） 摘要：随着城市的快速发展，配电网络覆盖面积日益扩大，配电网的结构也愈加复杂。各电气设备以及配电网各个部分的联系越来越紧密，因此，配电网中的任何一个环节的故障都将导致连锁反应，甚至是造成大面积停电事故。本文深入探讨了配电网故障的定位方法以及故障快速恢复的策略，对提高配电网供电可靠性和电网检修工作有重大的指导意义。 关键词：智能配电网；故障定位；故障恢复 引言 配电网分布广、结构复杂，在城区电网架空线路多与电缆线路混合分布。对于保护不完善的线路，一旦线路某区段发生接地故障，则需要通过多次开关的操作才能将故障隔离开。故障处理时间长，易造成较大面积的停电，故亟需进一步提高故障定位和处理水平。本文就配电网故障定位方法进行深入综述，以帮助检修人员快速找到故障点，对故障进行隔离和处理，这对加快恢复供电速度具有重要意义。 1配电网故障定位的方法 1.1中电阻法 由理论可知故障电流仅仅在故障线路故障相和系统母线之间流通。因此可以在故障系统中性点加入一定值的电阻。首先检测流过该电阻的故障电流，通过计算便可以实现故障点的定位。该方法的缺点是要专门设计中性点电阻，其设计比较麻烦，增加故障定位成本。在中性点人为增加的电阻，增大了系统的故障电流，需进一步考虑解决系统绝缘的难题，且增大的故障电流亦将会对通讯系统造成较大干扰。 1.2基于FTU的故障定位方法 利用馈线终端单元FTU上传的参数，经过运算实现故障定位的方法称为基于FTU的故障定位方法。FTU安装在柱上开关设备处，各FTU分别采集相应柱上开关设备的运行情况，并将采集的信息通过通讯网发送到远方的配电自动化控制中心。在故障发生时，各FTU记录下故障前及故障时的重要信息，上传到控制中心，经计算机系统分析后确定故障区段和最优恢复供电方案，最终以遥控方式隔离故障区段，恢复健全区段供电。对于辐射状网、树状网和处于开环运行的环网，判断故障区段只需根据馈线沿线各开关是否流过故障电流就可以了。 1.3综合测距方法 1.3.1行波和交流综合定位法 该定位方法迅速，不用巡线查找故障点，并且具有可以进行多次定位的优势来确定故障的电气距离，并确定故障点所在区段，然后利用交流法实现精确定位，确定故障点，其原理如图1所示。 图1行波法和交流综合定位法流程图 1.3.2交—直流综合定位法 该方法克服了直流法难检测、交流法有效范围小的缺点，充分利用直流法和交流法的优点，实现准确快速定位。定位过程是先用直流法确定故障线路，接着继续用直流法缩小故障区域，最后由交流法实现细定位，其原理如图2所示。 1.4和声算法故障定位 一般来说，配电网故障主要采用二进制编码，其中0代表无故障，1则代表有故障，-1则代表负方向过电流。此方法的运行原理为：根据分区域处理法来对配电网进行划分，其中包括：无源树枝、有源树枝两大类，上传故障电流的相关信号，排除无源树枝，并明确维数，这样各个变量值都能以0或1的形式表示出来，对应呈现出线路的工作状态，再对数据库进行更新，判断目标函数。由于配电网通常开环运转，各个联络开关均能充当独立闭合环，和各个开关开合状态之间交换，这其中网络依然处于辐射状态。单联络环配电网的基础上，可以优化配电网达到控制解码维度的目的。各个单联络环都要编码处理，闭合各个开关，让出度和入度之合小于2的节点连接支路，合成一个支路组，能够达到相同的解环效果。 图2交—直流综合定位流程图 2配电网故障快速恢复策略 2.1基于单联络环网络连通恢复 配电网故障时，分段开关将自动将故障分隔开来，据此应该闭合一切单联络环所对应的联络开关，以此来重新让网络连通起来。因为
低压配电网故障定位系统设计 发表时间：2020-03-19T06:23:40.613Z 来源：《云南电业》2019年9期作者：吴家斌 [导读] 本文主要分低压配电网故障定位系统设计和故障快速抢修。 （身份证号码：44010319900601xxxx） 摘要：在经济发展中，所有行业和企业的发展必须利用电力的能量，这对供电工作要求很高，低压配电网在日常运营过程中容易出现一些故障。电力企业必须不断加强维护支持能力，努力快速解决问题、修复工作、低压配电网络的安全性和顺利运行。本文主要分低压配电网故障定位系统设计和故障快速抢修。 关键词：低压配电网；故障定位系统设计；快速抢修 引言 低压配电网处于整个电力系统的最末端，其运行状况的好坏直接影响到供电的安全性和可靠性，与电力用户的切身利益相关，由此可见，实现对低压配电网故障的快速定位和隔离具有巨大的现实意义，同时应加强对低压配电网的日常管理工作，保证低压配电网处理良好的工作状态，有利于保证我国经济快速、有序的发展。 1、低压配电网的常见故障 低压配电网最常出现的故障包括接地故障和短路故障，其中接地故障主要以单相接地为主。目前，我国在3-66kv中低压配电网中普遍采用中性点不接地或经消弧线圈接地（即谐振接地）运行方式。在电网发生单相接地故障时可带故障继续运行1-2h，但是长期带故障运行，容易促使绝缘薄弱处发生对地击穿，造成两相接地短路故障，并会带来跨步电压，给故障线路周围的行人带来安全隐患，线路故障应及时处理，其中跨步电压分布示意图如图1所示。 图2 基于ZigBee的网络拓扑结构 2.2低压配电网故障定位与快速恢复系统 该系统能够独立完成局域范围的低压配电网故障的定位与快速恢复：采集与传输系统把采集到的动态数据传输到故障定位的数据接收中心，进行存储分析，结合故障特征库，实时进行故障分析与推理，并实施对故障的定位、隔离与快速恢复（图3）。
智能配电网故障定位研究摘要：我国电力行业快速发展,智能配电网因其具有互动性、可靠性以及优质性等多种优势,成为现代电网发展的主要方向，需要与时俱进研究有效的智能配电网故障定位与故障恢复方法。我国配电网主要采用的是小电流接地系统，本文针对其发生率最高的单相接地故障进行研究，提出故障检测定位方法。 关键词：智能配电网；故障定位；遗传算法 前言 如今，世界各国都在大力发展高效、环保的能源，分布式能源因此被大量接入到配电网中。另外，随着科技进步，用户的互动、需求侧管理等技术得到传播推广。智能配电网是智能电网重要部分，直接关系着智能电网的发展，在分布式能源大量接入和用户互动、需求侧管理技术的冲击下，对配电网结构、技术的更新发展提出新的要求，更是影响着整个智能电网的技术发展。为了应对时代的挑战，推动我国电力技术革命性地发展以及实现绿色能源经济的建设，必须深入研究发展智能配电网技术。近年来，我国电力用户平均停电时间与发达国家相比仍有较大差距，例如在2014年我国高达350分钟，而发达国家不到100分钟，而发生电力用户停电的主要原因是配电线路故障。由于配电网多存在与人口密集区域的原因，配电线路故障是严重的安全隐患，甚至导致死亡。为了保证社会生产和居民人身财产安全、避免损失，必须及时发现及处理配电线路故障。因此，思考研究配电网
故障实现快速定位的技术，具有深远的、重要的意义。随着科学技术的不断发展，智能电网中运用人工智能算法进行配电网故障定位，极大提高了定位效率。目前，应用较多有遗传算法、模糊理论、神经网络等等，每种算法都具有各自的优缺点。本文结合现有的智能算法经验，提出基于改进遗传算法的智能配电网故障定位算法，并通过仿真对其进行验证。 一、遗传算法概述 遗传算法是一种模拟生物进化过程搜索最优解的全局优化概率搜索计算模型，从代表问题参数的染色体开始，根据问题域中个体适应度来选择，最后借助遗传算子来组合交叉及变异，最终生成代表问题最优解的优化后染色体。遗传算法广泛应用在机器学习、模式识别等领域用。遗传算法具体的运算步骤如图1所示。 图1 遗传算法运算步骤 随着广泛应用中暴露的一些问题，以及对遗传算法研究的发展，
10kV 配电网故障定位系统研究与应用 摘要：在整个电力系统中，配电网处于最末端的位置，运行过程中的故障直接影响着供电的安全性、可靠性及电能质量，与电力用户用电关系密切，所以研究配电网故障点的迅速查找与隔离有着巨大的现实意义。本文针对10kV 配电网接地短路故障设计了一种新型的配电网故障定位系统，简述了该系统的设计理念与实现，以及故障自动定位过程。运行实践证明，这一系统在10kV 配电网发生故障后，能够快速的帮助检修人员准确的找到故障点。 关键词：10kV 配电网；故障点；查找与隔离；故障定位系统 中图分类号：TM76 文献标识码：A 随着经济社会的发展，电能的使用越来越多，对供电的安全可靠和电能质量提出了更高的要求。配电网是电力系统构成的最后一部分，由铁搭、变压器、配线路、无功补偿电容等设备组成，与电力用户直接相连，其中任何一个设备、一条线路发生故障，都会导致与其相连的电力用户停电，带来了负面影响是无法估量的。特别是配电线路一般较长，南方地区夏季雨水较多，配电网易受雷雨天气影响而发生故障，针对南方电网的这种特点，如何建立一个适合的配电网故障定位系统，实现对故障点的迅速查找与隔离，减少停电面积，仍是南方供电企业要考虑的重点问题。研究10kV 配电网故障定位系统，不仅利
用供电企业实施故障检测，也利于实现配电网络自动化，对智能电网建设的影响重大。 一、10kV 配电网线路特点 作为配电网的一种型式，10kV 配电网线路有着自身独特的特点，决定着该配电网故障定位系统的设计思路与实现。第一，10kV 配电网线路分支较多，且分支又能产生子分支，往往有数十代之多，信号随着一代代分支的出现而不断衰减，加大了故障检测难度；第二，10kV配电网的杆塔多是石灰杆，若发生接地故障，电阻数值会加大到几千欧，有时甚至达到几十千欧，但是故障信号却较弱，不容易检测到；第三，通常配电线路越长，线路的对地电容越大，而对地电容对注入交流信号具有分流作用。10kV配电网线路一般都较长，这样一来，对注入交流信号的分流作用也会变大，故障信号将会越来越弱，为故障点定位带来了难度。 二、10kV配电网故障定位系统设计思路与实现 （一）设计思路 实用的10kV配电网故障定位系统要求在满足故障定位检测的基础上，使用更方便，基于这样的要求及10kV配电 网线路特点，提出建立一种无源的实用型故障定位系统，主要利用中心主站系统、故障信息采集系统和故障指示器来查找故障点。故障指示器在配电网中，主要负责指示故障电流通路，可根据故障检测的种类显示不同的报警形式，便于检修人员第一时间确定故障类型。中心主站系统、故障信息采集系统，能够对配电网线线路故障
分布式发电与微电网 一、分布式发电 分布式发电技术就是充分开发与利用可再生能源的理想发生,它具有投资小、清洁环保、供电可靠与发电方式灵活等优点,可以对未来大电网提供有力补充与有效支撑,就是未来电力 系统的重要发展趋势之一。 (一)分布式发电的基本概念 分布式发电目前尚未有统一定义,一般认为,分布式发电(Distributed Generation, DG)指为满 足终端用户的特殊要求、接在用户侧附近大的小型发电系统。分布式电源(Distributed Resource, DG)指分布式发电与储能装置(Energy Storage,ES)的联合系统(DR=DG+ES)。它们规模一般不大,通常为几十千瓦至几十兆瓦,所用的能源包括天然气(含煤气层、沼气)、太阳能、生物质能、氢能、风能、小水电等洁净能源或可再生能源;而储能装置主要为蓄电池,还可能采用超级电容、飞轮储能等。此外,为了提高能源的利用效率,同时降低成本往往采用冷、热、电联供(Combined Cooling、Heat and Power, CCHP)的方式或热电联产(Combined Heat and Power, CHP 或Co-generation)的方式。因此,国内外也常常将冷、热、电等各种能源一起供应的系统称为分布式能源(Distributed Energy Resource, DER)系统,而将包含分布式能源在内就是电力系统称为分布式能源电力系统。由于能够大幅提高能源利用效率、节能、多样化地利用各种清洁与可再生能源。未来分布式能源系统就是应用将会越来越广泛。 分布式发电直接接入配电系统(380V或10kV配电系统,一般低于66kV电压等级)并网运行较 为多见,但也有直接向负荷供电而不与电力系统相联,形成独立供电系统(Stand-alone System),或形成所谓的孤岛运行方式(Islanding Operation Mode)。采用并网方式运行,一般不需要储能系统,但采取独立(无电网孤岛)运行方式时,为保持小型供电系统的频率与电压稳定,储能系统往往就是必不可少的。 由于这种发电技术正处于发展过程,因此在概念与名称术语就是叙述与采用上尚未完全统一。CIGRE欧洲工作组WG37-33将分布式电源定义为:不受供电调度部门的控制、与77kV以下电压等级电网联网、容量在100MW以下的发电系统。英国则采用“嵌入式发电”(Embedded Generation)的术语,但文献中较少使用。此外,有的国外文献与教科书将容量更小、分布更为分散的(如小型用户屋顶光伏发电及小型户用燃料电池发电等)称为分散发电(Dispersed Generation)。本节所采用的DG与DR的术语,与
配电网故障定位技术现状与展望 季涛1,孙同景1,薛永端2,3,徐丙垠2,3,陈平2,3 (1.山东大学控制科学与工程学院,山东济南250061; 2.山东理工大学电气技术研究所,山东淄博255049; 3.山东科汇电气股份有限公司,山东淄博255087) 摘要:对现有的定位原理和方案进行了系统归纳并将其概括为三类:一类是以在线路端点处测量故障距离为目的的故障测距法;一类是故障发生后通过向系统注入特定信号实现寻迹的信号注入法;还有一类是根据故障点前后故障信息的不同确定故障区段的户外故障点探测法。概略分析了各种故障定位方法各自的优缺点以及适用的故障类型,在此基础上阐述了目前配电网故障定位存在的问题。最后探讨了配电网故障定位技术的研究方向和发展前景。 关键词:配电网; 故障定位; 小电流接地故障; 继电保护 中图分类号:TM726;TM773 文献标识码:A 文章编号:1003 4897(2005)24 0032 06 0 引言 我国中低压配电网大多采用中性点非有效接地运行方式(俗称为小电流接地系统)。配电线路故障,尤其是单相接地故障的快速、准确定位,不仅对修复线路和保证可靠供电,而且对保证整个电力系统的安全稳定和经济运行都有十分重要的作用。 对于线路的相间短路故障,由于伴随出现过流现象,一般比较容易检测。但是配电网单相接地故障是发生几率最高的故障类型。虽然规程规定单相接地故障发生后系统可继续运行2h,但由于单相接地故障可能会进一步发展为两点或多点故障,从而引起跳闸停电事故[1],所以,配电网故障定位主要是解决单相接地故障的准确定位难题。 目前对于小电流接地系统故障定位的研究也大多集中在单相接地故障定位方面的研究。许多学者对配电网的故障定位问题做了大量研究,主要可以概括为三类:一类是以在线路端点处测量故障距离为目的的故障测距法;一类是故障发生后通过向系统注入信号实现寻迹的信号注入法;还有一类是利用户外故障探测器检测的故障点前后故障信息的不同确定故障区段的户外故障点探测法。本文分析了当前各种配电网故障定位方法的优缺点,阐述了目前故障定位存在的问题,并由此提出了发展配电网络故障定位技术的研究思路。 基金项目:山东省自然科学基金(2004ZX26)1 故障测距法 1.1 阻抗法 阻抗法的故障测距原理是假定线路为均匀线,在不同故障类型条件下计算出的故障回路阻抗或电抗与测量点到故障点的距离成正比,从而通过计算故障时测量点的阻抗或电抗值除以线路的单位阻抗或电抗值得到测量点到故障点的距离[2~4]。 文献[3]对利用最小二乘法进行测量阻抗参数估计进行了初步探讨,以解决线路阻抗参数在距离保护中不够准确的问题;文献[4]对利用故障分量电流的阻抗法进行研究,以提高阻抗法故障测距的精度。 阻抗法具有投资少的优点,但受路径阻抗、线路负荷和电源参数的影响较大,对于带有多分支的配电线路,阻抗法无法排除伪故障点,它只适合于结构比较简单的线路。 1.2 行波法 根据行波理论,无论是相间短路故障还是单相接地故障,都会产生向线路两端传播的行波信号,利用在线路测量端捕捉到的暂态行波信号可以实现各种类型短路故障的测距。行波法是通过测量故障产生的行波在故障点及母线之间往返一趟的时间或利用故障行波到达线路两端的时间差来计算故障距离[5,6]。 在输电线路行波测距技术获得成功应用的基础上[7],已经有科研人员对配电网络的故障行波测距开展研究[8~10]。文献[8]提出通过识别来自故障点和不连续点的反射波来确定故障区段,从而找出与故障点相关的两个反射波,并由这两个波的最大相 32第33卷第24期 2005年12月16日 继电器 REL AY V o.l33 N o.24 D ec.16,2005
智能配电网故障快速定位方法 摘要：智能配电网具有智能化特征，配网出现故障以后要对故障进行快速定位，对此需要研究科学的故障定位方法，提高故障定位的精准度，在此基础上来采用 技术措施来恢复故障，从而维护并确保智能电网的运行质量，减少因为故障问题 所带来的不良影响。 关键词：智能配电网；故障定位；恢复 一、智能配电网的优势 智能配电网具有如下几方面的优势： 1.1安全性更高。在安全性方面，智能配电网进行了更进一步的升级，能够在电网遭受 破坏，避免出现大面积的停电现象，也可以做好外部破坏的有效控制，确保供电的安全性。 1.2可视化管理。智能配电网的设各可以保证整个系统的运行数据、电能质量扰动、停 电数据的实时采集，使得工作人员能够全而掌握运行状态，在有问题出现时，迅速地进行管 理与决策。其可视化管理方便了整个系统的操作，问题的检测与处理。 1.3管理信息化。管理信息化主要指的是配电与用电之间的管理信息化，智能配电网系 统可以将实时的运行同离线数据管理相互融合集成，这样才能实现真正的管理信息化。 二、智能配电网故障诊断系统的实现 2.1系统整体设计 通过对粗糙集以及人工神经网络的研究，然后将其改进，就能够促进其相互之间的融合，应用到智能配电网故障的诊断这一操作之中。利用好ＶｉｓｕａｌＣ＋＋与Ｍａｔ－ｌａｂ，就能够构成诊断系统，之后通过相对应的改进，可以对其正确性和有效性进行系统之内的验证。具体的整体简化设计图如图１所示，其具体的界面由配电网络简化模型图、输入以及输 入界面这三个核心的部分组成。在故障信息的处理与诊断之中，首先需要建立样本———历 史配电网故障数据，然后利用约简属性，将数据得出，之后再输入训练神经网络，之后，再 输入新故障数据，做出判断，最终送至诊断界面。 图2 配电网故障诊断算法流程 2.4Ｍａｔｌａｂ与ＶｉｓｕａｌＣ＋＋接口实现利用Ｍａｔｌａｂ本身的科学计算和可 视化双重功能，可以得到多个扩展工具箱以及可扩展环境的支持，这样就可以让Ｍａｔｌａ ｂ成为计算机辅助的设计与分析方法。Ｍａｔｌａｂ本身可以拥有一个神经性的网络工具性，可以简化编程，这样也可以让自身的神经网络设计实现其利用价值。通过ＭａｔｌａｂＣ＋ ＋数据库，调用Ｍａｔ－ｌａｂ函数。粗糙集－人工神经网络的故障诊断主要包含了几个界面：故障信息界面；配电网网络简化图和故障诊断输出界面；故障信息输入界面。 三、智能配电网故障的定位步骤与方法 3.1定位步骤
配电网故障定位方法研究 【关键】对配电网故障定位技术方法研究的重要意义进行阐述后，对配电网故障定位方法进行了归纳总结，重点分析了短路故障定位技术方法和接地故障定位技术方法的工作原理和技术特点。最后，对基于GSM技术的配电网故障自动定位系统的逻辑组成和工作原理进行了认真分析研究。 【关键词】配电网；故障定位；GSM技术 1、配电网故障定位方法概述 配电网故障类型较多，同时导致故障发生的影响因素较多，针对不同故障类型有不同的故障定位方法。限于文章篇幅，本文将重点详细分析研究工程实际应用中常用的短路故障定位技术和小电流接地故障定位技术。 1.1 短路故障定位技术方法 配电网系统中短路故障是指由于某种原因，引起系统中电流急剧增大、电压大幅下降等不利运行工况，同时该故障发生后会进一步引发配电网系统中变配电电气设备损坏的相与相、相对地间的大电流短接故障。按照短路发生部位，可以分为三相短路、两相短路、两相对地短路、以及单相对地短路故障。由于配电网发生短路故障后，其电流、电压等特征故障参量较为明显，故障定位技术方法的实现相对较为简单，工程中最常用的是“过电流法”。 当配电网系统发生短路故障后，其短路故障电流幅值非常大，易于监测，因此，工程中常选用电流作为短路故障监测对象，即采用“过电流法”来实现对配电网系统短路故障区段的定位判断，其定位判断原理与过流保护相同。配电网系统“过电流法”故障定位手段，需要充分借助安装于线路中的馈线终端装置（FTU）来实现短路故障区段的正确定位，其工作原理如图1所示： 从图1可知，在“过电流”法故障定位系统中，以馈线终端装置（FTU）为现地监测终端，以FA控制主站为系统控制中心，通过光纤通信网络形成了配电网馈线自动化环网，从而实现对配电网短路故障的准确定位。“过电流”法故障定位系统中，当线路出现短路故障（如图1中故障点F）时，馈线终端装置FTU就会自动检测到分支线路出现过流现象，并通过通信网络系统上报给FA控制主站，由主站内部DSP数据处理单元自动运算分析后，形成对应的调整保护决策，操作变电站内部对应线路保护单元跳闸保护，将故障分支线路从整个配电网系统中有效隔离开，确保其它正常线路的正常供电，提高配电网供电可靠性。“过电流法”法的保护原理较为简单，同时判据较为明确，在短路故障发生后具有较好的灵敏度和动作可靠性，在配电网短路故障定位领域应用较为成熟，大大提高了配电网系统短路故障定位可靠性、准确性，以及故障切除动作的灵敏性。
分布式发电、微网与智能配电网综述 姓名 XXX 学号 XXXXXXXXXX 清华大学电气一班
1.分布式发电 1.1 概念 美国于1978年在《公共事业管理政策法》中将DG定义为：为满足特定用户需要或支持现有配电网的经济运行，以分散方式布置在用户附近，发电功率为几kW～50MW的小型模块式且与环境兼容的独立电源。 分布式发电是指利用各种可用和分散存在的能源，包括可再生能源(太阳能、生物质能、小型风能、小型水能、波浪能等）和本地可方便获取的化石类燃料（主要是天然气）进行发电供能的技术。小型的分布式电源容量通常在几百千瓦以内，大型的分布式电源容量可以达到兆瓦级。灵活、经济与环保是分布式发电技术的主要特点，但是，一些可再生能源具有间歇性和随机性等特点，使得这些电源仅依靠自身的调节能力难以满足负荷的功率平衡，通常还需要其他内部或外部电源的配合。分布式发电技术的应用对开发可再生能源起着促进作用，有利于减少环境污染，是非常清洁的发电方式，可以建立在居民区和商业中心． 1.2 几种主要的技术 目前，比较成熟的分布式发电技术主要有风力发电、光伏发电、燃料电池和微型燃气轮机等几种形式。应用较多的为热电冷三联供（CCHP），有时简称为CHP (Combined Heating &Power)。 1.2.1风力发电 风力发电是利用风力发电机组将风能转化为机械能，再转化为电能的一种发电方式。风力发电机的t要组成部分为支撑塔、风力涡轮、调相装置、齿轮箱、发电机以及速度测量和控制装置等。风力发电的运行方式主要有两种：①独立运行的供电系统，解决规模小的社区用电问题：②作为常规电网的电源，与电网并联运行。虽然风电技术难度高，成本高，受风的影响很不稳定等问题比较突出，但由于风能是一种可以加以利用的可再乍能源清洁无污染。不产生有害气体和废弃物，因此风力发电越来越受到世界各过的重视。 1.2.2光伏发电 光伏发电系统直接将太阳能转变为电能，不需要热力发动机，其输出功率范围为微瓦级到兆瓦级。发电装置由固态半导体电子器件组成，重量轻，采用模块化的结构，所以光伏系统适用于其他分布式发电技术不能实现的环境(如安装于居民建筑物上)，但缺点是投资大，成本太高。近年来，随着光伏电池成本的下降以及对可再生能源利用的重视，光伏发电也开始用于并网运行。特别是嵌入到建筑物顶上的光伏发电系统，可直接连到用户的低压电网上去使总体造价降低，具有广阔的应用前景。在美国和日本的一些地区，已经有由屋顶式光伏电池发电设备联成的光伏发电系统与当地电网相联。 1.2.3燃料电池发电 燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化为电能的装置。按电解质的性质町将燃料电池分为许多类：聚合电解质膜电池、碱性燃料电池、磷酸型燃料电池、固体电解质燃料电池和熔融碳酸盐燃料电池等。其能量转化效率可达40％至60％，有害废物排放可以忽略，运行时无噪声。可直接安装在居民区。由于其所具有的特点，以及起容鼍上的可塑性、高效率和模块化设计，使之特别适合在分布式发电系统中应用。但燃料电池要广泛应用到分布式发电系统中仍有很多挑战和技术问题需要克服，如生产以氢为燃料的燃料电池，如何通过增加起制造容量来减少其发电费用。 1.2.4热冷电三联供