一种有源配电网短路故障方向判据的整定及校验方法

本发明涉及电力系统保护与控制，尤其涉及一种有源配电网短路故障方向判据的整定及校验方法。

背景技术：

1、快速而准确的故障区段识别方法是减少用户停电时间、缩小停电范围的核心手段，对于保障配电网的安全可靠运行具有关键意义。目前，配电网中普遍采用基于故障过流信息的矩阵算法进行故障区段识别。该方法依托馈线终端上传的过流信号，结合电网拓扑结构进行矩阵运算，从而定位故障区段，其识别原理本质上是根据过流判据来判别故障方向。

2、然而，近年来，在“双碳”目标驱动下，中国整县光伏等工程的建设推进使得分布式电源接入比例持续提升，其多点分散接入使配电网故障电流的分布特征发生根本性转变。

3、一方面，分布式电源通常通过电力电子换流装置实现并网，其故障响应特性高度依赖于控制策略。这类电源普遍具备低电压穿越能力，能够依据电压跌落程度动态调节故障电流输出，因而呈现出强受控性与非线性特征。在不同故障类型下，其响应特性差异明显，与传统旋转电机电源存在本质区别。此外，最新版国家标准gb/t 29319—2024《光伏发电系统接入配电网技术要求》进一步对控制策略提出新规定，要求分布式电源在不对称故障期间主动注入负序无功电流以支撑电压，这使其故障电流输出特性发生显著变化。

4、另一方面，配电网中故障电流的幅值与分布同时受网络拓扑结构和分布式电源配置方式的影响。不同故障位置会引起各并网点电压跌落程度的差异，各电源之间相互耦合，在高比例分布式电源多点分散接入的场景下，故障电流分布更加复杂。

5、因此，现有基于过流原理的故障方向判据及其整定方案无法满足新标准应用下的有源配电网故障方向判别需求，亟需针对分布式电源在不对称故障时主动注入负序无功电流的控制策略新标准，研究适用于有源配电网的故障方向判据整定与校验新方案。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种有源配电网短路故障方向判据的整定及校验方法，解决上述技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种有源配电网短路故障方向判据的整定及校验方法，包括以下步骤：

3、s1、获取有源配电网的基础数据，计算各分布式电源的上游线路阻抗系数与下游线路阻抗系数；

4、s2、基于正序电流幅值边界特征，计算短路故障方向识别判据整定值并设置故障方向判据；

5、s3、校验判据整定值的灵敏性，完成有源配电网短路故障方向判据的整定及校验。

6、优选的，s1具体包括：

7、s11、收集有源配电网的拓扑及源荷基础数据，并基于基础数据，计算各分布式电源对应的上游线路阻抗系数，如下所示：

8、；

9、其中，i表示分布式电源的标号，表示与馈线终端电气距离最远的位置故障时的线路等效正序总阻抗，表示各分布式电源并网点上游线路等效阻抗；

10、s12、计算各分布式电源对应的下游线路阻抗系数，如下所示：

11、；

12、其中，表示各分布式电源并网点下游线路等效阻抗。

13、优选的，基础数据包括系统侧电源等效电压、系统侧等效内阻抗、各段线路等效阻抗、分布式电源接入容量。

14、优选的，s2具体包括：

15、s21、计算馈线终端反方向故障时流经的正序短路电流幅值上限值，如下所示：

16、；

17、其中，表示馈线终端下游并网分布式电源的集合，表示分布式电源的额定容量，表示分布式电源的并网点额定电压；

18、s22、计算基于正序短路电流幅值的有源配电网短路故障方向识别判据整定值，如下所示：

19、；

20、其中，表示可靠系数，取1.2；

21、s23、基于s21和s22的计算结果，设置故障方向判据，具体的，当馈线终端处故障电流大于整定值时，故障位于馈线终端下游，为正方向故障，否则为反方向故障，故障方向判据如下所示：

22、；

23、其中，表示馈线终端处正序故障电流幅值。

24、优选的，s3具体包括：

25、s31、计算馈线终端正方向故障时流经的正序短路电流幅值下限值，其公式为：

26、；

27、其中，表示系统侧等效电源电压，表示馈线终端上游并网分布式电源的集合；

28、s32、当馈线终端反方向故障时，判据整定值小于其正方向故障时的最小正序短路电流

i(1).dmin，满足校验条件，判据整定值有效，校验公式如式所示：

29、。

30、优选的，s32中，若不满足校验条件，则采用基于功率方向的故障方向判断方法。

31、优选的，馈线终端均以母线流出为电流正方向。

32、因此，本发明采用上述一种有源配电网短路故障方向判据的整定及校验方法，具有的有益效果为：

33、1、本发明方法考虑新国标gb/t 29319-2024中分布式电源在不对称故障工况下需注入负序无功电流的技术要求，通过对馈线终端正方向故障最小正序电流、反方向故障最大正序电流的极值计算，建立了适配新工况的正序电流边界特征，为故障判据的整定提供了精准、可靠的量化依据，避免了传统边界计算未考虑新国标要求导致的误差。

34、2、基于正序电流边界特征提出的故障方向判据及配套整定、校验方案，明确界定了故障方向的判断区间与动作逻辑，能够自动适配不同分布式电源接入场景，有效提升了故障方向判据的动作可靠性与场景适应性。

35、3、克服了传统过流方向判据在新国标负序无功注入要求与高比例分布式电源接入双重影响下，存在的动作误判、拒判及适用场景受限的缺陷，显著提升了有源配电网故障方向识别的准确性，保障了保护装置的可靠动作。

36、4、本方法的故障方向判断区间计算原理清晰、逻辑严谨，无需依赖复杂的实时通信或高精度模型辨识，计算过程简洁高效，易于在现有馈线终端保护装置中实现，大幅降低了工程改造与推广应用的成本。

37、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

1.一种有源配电网短路故障方向判据的整定及校验方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种有源配电网短路故障方向判据的整定及校验方法，其特征在于，s1具体包括：

3.根据权利要求2所述的一种有源配电网短路故障方向判据的整定及校验方法，其特征在于：基础数据包括系统侧电源等效电压、系统侧等效内阻抗、各段线路等效阻抗、分布式电源接入容量。

4.根据权利要求3所述的一种有源配电网短路故障方向判据的整定及校验方法，其特征在于，s2具体包括：

5.根据权利要求4所述的一种有源配电网短路故障方向判据的整定及校验方法，其特征在于，s3具体包括：

6.根据权利要求5所述的一种有源配电网短路故障方向判据的整定及校验方法，其特征在于：s32中，若不满足校验条件，则采用基于功率方向的故障方向判断方法。

7.根据权利要求5所述的一种有源配电网短路故障方向判据的整定及校验方法，其特征在于：馈线终端均以母线流出为电流正方向。