專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于智能電表的微電網(wǎng)短路故障診斷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微電網(wǎng)故障診斷技術(shù)領(lǐng)域，提出了一種基于智能電表的微電網(wǎng)短路故障診斷方法，發(fā)現(xiàn)并定位微電網(wǎng)中的短路故障點(diǎn)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代配電網(wǎng)故障診斷技術(shù)一直是業(yè)界研究的難點(diǎn)和熱點(diǎn)，業(yè)內(nèi)已存在大量關(guān)于配電網(wǎng)短路故障診斷方法的論文與專(zhuān)利，大多基于潮流計(jì)算、最優(yōu)化、人工智能等算法，所使用的數(shù)據(jù)源包括電壓互感器、電流互感器、電網(wǎng)基本參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)、斷路器開(kāi)關(guān)狀態(tài)、繼電保護(hù)動(dòng)作信號(hào)、故障投訴電話等。微電網(wǎng)是一種新興的發(fā)電、用電組網(wǎng)形式，其供電范圍有限，通常小于同電壓等級(jí)的配電網(wǎng)；同時(shí)，微電網(wǎng)采用的信息采集與通信技術(shù)通常優(yōu)于同電壓等級(jí)的配電網(wǎng)。然而，微電網(wǎng)存在一些特有的技術(shù)條件，使得故障診斷與傳統(tǒng)配電網(wǎng)相比更為困難。微電網(wǎng)與傳統(tǒng)配電網(wǎng)相比有如下不同:傳統(tǒng)配電網(wǎng)呈輻射狀結(jié)構(gòu)，在運(yùn)行中通常只有一個(gè)電源點(diǎn)提供持續(xù)的故障電流，即使負(fù)荷中含有相當(dāng)成分的感應(yīng)馬達(dá)等動(dòng)態(tài)元件，也因感應(yīng)馬達(dá)加裝逆功率保護(hù)而不會(huì)反向持續(xù)地提供故障電流。微電網(wǎng)內(nèi)隨處可在的分布式電源和儲(chǔ)能電池，改變了配電網(wǎng)電流單相流動(dòng)的重要特征，即使是輻射狀結(jié)構(gòu)的微電網(wǎng)中也可能出現(xiàn)正常的雙向電流，若配置縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)則成本將大幅增加。另外，分布式電源和儲(chǔ)能電池通常采用逆變器接入微電網(wǎng)，在微電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)短路故障條件下仍可向故障點(diǎn)提供持續(xù)的故障電流，而且由于逆變器限流保護(hù)和控制功能，使得分布式電源和儲(chǔ)能電池提供的故障電流比較小，與正常負(fù)荷水平相當(dāng)，傳統(tǒng)配電網(wǎng)中普遍采用的過(guò)電流保護(hù)方案不再適用。綜上，微電網(wǎng)能可能出現(xiàn)雙向電流和故障電流比較小的特點(diǎn)，增加了故障診斷的難度，因此，微電網(wǎng)故障診斷應(yīng)采取不同于配電網(wǎng)故障診斷的思路。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于智能電表的微電網(wǎng)短路故障診斷方法，判斷微電網(wǎng)是否發(fā)生短路故障，并定位故障點(diǎn)支路。本發(fā)明專(zhuān)利解決其技術(shù)問(wèn)題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種基于智能電表的微電網(wǎng)短路故障診斷方法，步驟如下:⑴微電網(wǎng)診斷主機(jī)固定參數(shù)安裝；⑵微電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)獲?。虎俏㈦娋W(wǎng)饋線支路計(jì)算；⑷計(jì)算結(jié)果與智能電表讀數(shù)比對(duì)。而且，所述步驟⑴微電網(wǎng)診斷主機(jī)固定參數(shù)安裝具體包括微電網(wǎng)線路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、線路電阻、電抗、對(duì)地充電電容、分布式電源和儲(chǔ)能電池在正常運(yùn)行工況下的允許值。而且，所述步驟⑵微電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)獲取具體為診斷主機(jī)每隔I分鐘，向抄表集中器下達(dá)指令，獲取微電網(wǎng)中所有智能電表的全部讀數(shù)信息，同時(shí)，診斷主機(jī)通過(guò)監(jiān)視二次回路獲取所有斷路器開(kāi)合狀態(tài)。
而且，所述步驟⑶微電網(wǎng)饋線支路計(jì)算具體是根據(jù)上述⑵步所得所有智能電表的全部讀數(shù)信息，所有斷路器開(kāi)合狀態(tài)信息開(kāi)展三相潮流計(jì)算，計(jì)算得到快速切換開(kāi)關(guān)、光伏系統(tǒng)、鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)、無(wú)功補(bǔ)償與有源濾波裝置、負(fù)荷I及負(fù)荷2支路的電流、功率。
而且，所述步驟⑷計(jì)算結(jié)果與智能電表讀數(shù)比對(duì)具體為，將第⑶步得到的快速切換開(kāi)關(guān)、光伏系統(tǒng)、鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)、無(wú)功補(bǔ)償與有源濾波裝置、負(fù)荷I及負(fù)荷2支路的電流、功率，與對(duì)應(yīng)的智能電表Γνπ讀數(shù)比對(duì)，若二者誤差在預(yù)設(shè)值之內(nèi)，則判定該智能電表所在支路運(yùn)行狀態(tài)正 常；若二者誤差大于預(yù)設(shè)值，則判定該智能電表所在支路狀態(tài)異常。
而且，若計(jì)算所得的某相電流或有功功率大于智能電表讀數(shù)，則判定該智能電表所在支路的該相發(fā)生短路故障。
而且，在微電網(wǎng)確定處于正常運(yùn)行的情況下，將第⑷步的計(jì)算結(jié)果與智能電表讀數(shù)比對(duì)的誤差作為目標(biāo)函數(shù)，根據(jù)常規(guī)的最優(yōu)化計(jì)算方法，修正第⑴步中安裝于微電網(wǎng)診斷主機(jī)中的固定數(shù)據(jù)，以提高故障診斷結(jié)果的準(zhǔn)確度。
本發(fā)明專(zhuān)利的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:
1、本發(fā)明只是利用已有微電網(wǎng)控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)作為微電網(wǎng)診斷主機(jī)，不額外添加硬件設(shè)備、在不增加系統(tǒng)復(fù)雜程度的情況下，利用微電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)現(xiàn)有的智能電表及時(shí)發(fā)現(xiàn)微電網(wǎng)中出現(xiàn)的短路故障并定位，提醒運(yùn)行人員予以處理。
2、本發(fā)明可在微電網(wǎng)調(diào)試過(guò)程中，微電網(wǎng)運(yùn)行人員可修改本診斷系統(tǒng)基礎(chǔ)參數(shù)，提高診斷結(jié)果的準(zhǔn)確度。


圖1是本發(fā)明方法所應(yīng)用的系統(tǒng)電路示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明專(zhuān)利實(shí)施例做進(jìn)一步詳述:需要強(qiáng)調(diào)的是，本發(fā)明的實(shí)施例是說(shuō)明性的，而不是限定性的，不能以本實(shí)施例作為對(duì)本發(fā)明專(zhuān)利的限定。
一種基于智能電表的微電網(wǎng)短路故障診斷方法，該方法所針對(duì)的智能電表的微電網(wǎng)，以0.4千伏微電網(wǎng)為例，如圖1所示,給出了一種典型結(jié)構(gòu)的0.4千伏微電網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)成圖，該系統(tǒng)包括光伏系統(tǒng)、鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)、無(wú)功補(bǔ)償與有源濾波裝置、負(fù)荷1、負(fù)荷2、快速切換開(kāi)關(guān)、智能電表1、抄表集中器及其通信通道，其中光伏系統(tǒng)包含光伏發(fā)電裝置、光伏發(fā)電裝置的并網(wǎng)逆變器、光伏發(fā)電裝置的智能電表II及斷路器；鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)包括鋰離子電池儲(chǔ)能裝置、雙向并網(wǎng)逆變器、儲(chǔ)能裝置的智能電表III及斷路器；風(fēng)機(jī)包括風(fēng)力發(fā)電裝置、風(fēng)力發(fā)電裝置的負(fù)荷控制器與并網(wǎng)逆變器、風(fēng)力發(fā)電裝置的智能電表IV及斷路器；無(wú)功補(bǔ)償與有源濾波裝置包括無(wú)功補(bǔ)償與有源濾波裝置、智能電表V及斷路器；饋線支路包括負(fù)荷1、負(fù)荷2及饋線支路、智能電表V1、智能電表VII及斷路器。
本發(fā)明是在現(xiàn)有微電網(wǎng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上設(shè)置一臺(tái)微電網(wǎng)短路故障診斷主機(jī)，該診斷主機(jī)可以通過(guò)RS-485總線、以太網(wǎng)等通訊手段與抄表集中器連接，抄表集中器可通過(guò)RS-485總線、ZigBee無(wú)線局域網(wǎng)、低壓電力線載波、射頻等各種通訊手段與分布于微電網(wǎng)中的智能電表連接。同時(shí)，診斷主機(jī)通過(guò)傳統(tǒng)的二次回路監(jiān)測(cè)手段采集各斷路器開(kāi)合狀態(tài)。一種基于智能電表的微電網(wǎng)短路故障診斷方法，其工作步驟如下:⑴微電網(wǎng)診斷主機(jī)固定參數(shù)安裝:將滿足微電網(wǎng)常規(guī)潮流計(jì)算的基本固定參數(shù)安裝到微電網(wǎng)診斷主機(jī)上，這些基本固定參數(shù)包括微電網(wǎng)線路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、線路電阻、電抗、對(duì)地充電電容、分布式電源和儲(chǔ)能電池在正常運(yùn)行工況下的允許值。⑵微電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)獲取:診斷主機(jī)每隔固定時(shí)間，如I分鐘，向抄表集中器下達(dá)指令，獲取微電網(wǎng)中所有智能電表的全部讀數(shù)信息，同時(shí)，診斷主機(jī)通過(guò)監(jiān)視二次回路獲取所有斷路器開(kāi)合狀態(tài)。 ⑶微電網(wǎng)各饋線支路計(jì)算:根據(jù)上述第⑵步所得所有智能電表的全部讀`數(shù)信息，所有斷路器開(kāi)合狀態(tài)信息開(kāi)展三相潮流計(jì)算，計(jì)算得到快速切換開(kāi)關(guān)、光伏系統(tǒng)、鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)、無(wú)功補(bǔ)償與有源濾波裝置、負(fù)荷I及負(fù)荷2支路的電流、功率。⑷計(jì)算結(jié)果與智能電表讀數(shù)比對(duì):將第⑶步得到的快速切換開(kāi)關(guān)、光伏系統(tǒng)、鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)、無(wú)功補(bǔ)償與有源濾波裝置、負(fù)荷I及負(fù)荷2支路的電流、功率，與對(duì)應(yīng)的智能電表Γν Ι讀數(shù)比對(duì)，若誤差均在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，如不大于5%，則判定該條饋線支路運(yùn)行狀態(tài)正常；若某一智能電表讀數(shù)與其所在支路的電流、功率的相對(duì)誤差誤差超過(guò)預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，如大于5%，則判定該智能電表所在支路的狀態(tài)異常，特別地，若計(jì)算所得的某相電流或有功功率大于智能電表讀數(shù)，則判定該智能電表對(duì)應(yīng)支路的的該相發(fā)生短路故障。例如，若圖1中母線B與母線C之間，對(duì)應(yīng)于負(fù)荷I的饋線支路上出現(xiàn)單相接地短路故障，若微電網(wǎng)運(yùn)行人員確定系統(tǒng)處于正常運(yùn)行情況下，則還可以令第⑷步的計(jì)算結(jié)果與智能電表讀數(shù)比對(duì)的誤差為目標(biāo)函數(shù)，根據(jù)常規(guī)的最優(yōu)化計(jì)算方法，修正第⑴步中安裝于微電網(wǎng)診斷主機(jī)的固定數(shù)據(jù)，以提高故障診斷結(jié)果的準(zhǔn)確度。
權(quán)利要求
1.一種基于智能電表的微電網(wǎng)短路故障診斷方法，其特征在于:步驟如下: ⑴微電網(wǎng)診斷主機(jī)固定參數(shù)安裝； ⑵微電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)獲??； ⑶微電網(wǎng)饋線支路計(jì)算； ⑷計(jì)算結(jié)果與智能電表讀數(shù)比對(duì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于智能電表的微電網(wǎng)短路故障診斷方法，其特征在于:所述步驟⑴微電網(wǎng)診斷主機(jī)固定參數(shù)安裝具體包括微電網(wǎng)線路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、線路電阻、電抗、對(duì)地充電電容、分布式電源和儲(chǔ)能電池在正常運(yùn)行工況下的允許值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于智能電表的微電網(wǎng)短路故障診斷方法，其特征在于:所述步驟⑵微電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)獲取具體為診斷主機(jī)每隔I分鐘，向抄表集中器下達(dá)指令，獲取微電網(wǎng)中所有智能電表的全部讀數(shù)信息，同時(shí)，診斷主機(jī)通過(guò)監(jiān)視二次回路獲取所有斷路器開(kāi)合狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于智能電表的微電網(wǎng)短路故障診斷方法，其特征在于:所述步驟⑶微電網(wǎng)饋線支路計(jì)算具體是根據(jù)上述⑵步所得所有智能電表的全部讀數(shù)信息，所有斷路器開(kāi)合狀態(tài)信息開(kāi)展三相潮流計(jì)算，計(jì)算得到快速切換開(kāi)關(guān)、光伏系統(tǒng)、鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)、無(wú)功補(bǔ)償與有源濾波裝置、負(fù)荷I及負(fù)荷2支路的電流、功率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于智能電表的微電網(wǎng)短路故障診斷方法，其特征在于:所述步驟⑷計(jì)算結(jié)果與智能電表讀數(shù)比對(duì)具體為，將第⑶步得到的快速切換開(kāi)關(guān)、光伏系統(tǒng)、鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)、無(wú)功補(bǔ)償與有源濾波裝置、負(fù)荷I及負(fù)荷2支路的電流、功率，與對(duì)應(yīng)的智能電表Γνπ讀數(shù)比對(duì)，若二者誤差在預(yù)設(shè)值之內(nèi)，則判定該智能電表所在支路運(yùn)行狀態(tài)正常；若二者誤差大于預(yù)設(shè)值，則判定該智能電表所在支路狀態(tài)異常。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于智能電表的微電網(wǎng)短路故障診斷方法，其特征在于:若計(jì)算所得的某相電流或有功功率大于智能電表讀數(shù)，則判定該智能電表所在支路的該相發(fā)生短路故障。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于智能電表的微電網(wǎng)短路故障診斷方法，其特征在于:在微電網(wǎng)確定處于正常運(yùn)行的情況下，將第⑷步的計(jì)算結(jié)果與智能電表讀數(shù)比對(duì)的誤差作為目標(biāo)函數(shù)，根據(jù)常規(guī)的最優(yōu)化計(jì)算方法，修正第⑴步中安裝于微電網(wǎng)診斷主機(jī)中的固定數(shù)據(jù)，以提高故障診斷 結(jié)果的準(zhǔn)確度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于智能電表的微電網(wǎng)短路故障診斷方法，該方法包括的主要步驟有微電網(wǎng)診斷主機(jī)固定參數(shù)安裝；微電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)獲?。晃㈦娋W(wǎng)饋線支路計(jì)算；計(jì)算結(jié)果與智能電表讀數(shù)比對(duì)。本發(fā)明只是利用已有微電網(wǎng)控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)作為微電網(wǎng)診斷主機(jī)，不額外添加硬件設(shè)備、在不增加系統(tǒng)復(fù)雜程度的情況下，利用微電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)現(xiàn)有的智能電表及時(shí)發(fā)現(xiàn)微電網(wǎng)中出現(xiàn)的短路故障并定位，提醒運(yùn)行人員予以處理，并且，微電網(wǎng)運(yùn)行人員可修改本診斷系統(tǒng)基礎(chǔ)參數(shù)，提高診斷結(jié)果的準(zhǔn)確度。
文檔編號(hào)G01R31/08GK103149492SQ201310038790
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月1日
發(fā)明者楊宇全, 袁世強(qiáng), 陳彥, 李統(tǒng)煥, 遇柄旭, 遲福建, 秦永保, 楊濱, 梁曉虎, 李子乾, 任國(guó)岐, 馬聰智, 蔡鳳軍, 郭新宇 申請(qǐng)人:天津市電力公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司