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故障定位与供电恢复是配电网所必需的重要功能,故障定位技术有利于配电网内故障的快速排查,而供电恢复技术有利于故障后失电负荷的快速恢复,这两项技术对于提升配电网的供电安全性和可靠性有着重要的作用,也是智能配电网内故障自愈技术实现的关键。随着分布式发电技术的发展,越来越多的分布式电源(Distributed Generation,DG)接入到配电网中,使得配电网由传统的被动配电网向更加主动的有源配电网进行转变,直接导致了传统的配电网故障定位与供电恢复方法在含DG配电网内的不适用。因此,需要针对含DG配电网的故障定位与供电恢复方法进行深入研究。 本论文针对含DG配电网的故障定位与供电恢复方法等方面展开了研究,其主要研究内容如下: 针对中性点有效接地的含DG配电网,提出了一种故障区段定位与识别方法。该方法仅需电流测量,通过对系统进行区段划分,采取分布式就地化配置的方式,基于电流相角差值对故障区段进行判定,在故障判定的基础上利用故障区段两端的节点零序电流进一步对故障的具体类型进行识别,该方法能够在三相平衡或不平衡、并网或孤岛运行、树状或环状结构的中性点有效接地的系统内实现快速的故障区段定位与故障类型识别,具有良好的可靠性与自适应性。此外,还针对所提方法中故障判定量的缩减进行了探讨,通过理论分析与仿真相结合的手段证明了利用克拉克变换对故障判定量数目进行缩减的可行性,得出了通过结合区段的克拉克α模与β模电流相角差值能够检测出区段内部发生的各类故障,将所需的故障判定量的个数由原来的3个缩减为2个。 为了将n相电力传输线上故障检测判定所需的故障判定量缩减至1个,针对n相线路,提出并建立了线路的广义状态空间模型,基于该模型对线路进行了故障分析,其中:提出了线路的模态分解的概念,在相、模坐标系下分别建立了电力传输线的内、外部特性描述方法,并对线路进行了基于广义状态空间模型的故障前、后特征分析,得出了线路故障的本质特征是其广义状态空间模型所描述的系统在线路径向上的不连续,其直接反映是线路的等效系统的系统矩阵参数的变化这一结论,并基于仿真验证了该结论的正确性。基于上述研究,提出了线路的故障反映的概念,研究并揭示了线路的故障反映机理,在此基础上进一步提出了电力传输线的故障反映通用模态的概念及其获取方法,它能够将实际线路上n相的故障检测与判定等效的转化为一条虚拟单相线路上的故障检测与判定,从而使得所需故障判定量的个数能够由最大的n个缩减至1个。研究中以三相线路为例进行了算例分析,给出了获取其故障反映通用模态所用的相模变换矩阵设计及模态选取的准则,从理论上解决了在现有三相交流输电背景下利用单一模量就能够检测出线路上发生的各类故障的相模变换矩阵参数设计与模量选取的问题。 为了从必要性角度验证上述电力传输线的故障反映通用模态的相关理论,将该理论应用于含DG配电网故障定位领域。分别针对中性点有效接地与非有效接地的有源配电网应用了该理论,研究了其对应的故障区段定位方法。对于中性点有效接地的含DG配电网,应用该理论改进了所提出的基于电流相角差值的故障区段定位方法,进一步提出了基于瞬时模电流相角差值的故障区段定位方法;对于中性点非有效接地的含DG配电网,基于该理论提出了基于模电流暂态分量瞬时相关因子的故障区段定位方法,通过仿真分别验证了这两种方法的正确性和有效性。 为在含DG配电网内智能、快速、优化的进行供电恢复,提出了一种无需人工干预的含DG配电网的综合供电恢复方法。基于网络简化规则及其分层描述,定义了供电恢复问题的等效计算网络,对供电恢复问题进等效分析,并将其等效为一个背包优化问题;建立了供电恢复问题的数学模型,提出了能够综合利用系统内DG和配电网主网的供电恢复的策略,讨论了DG与配电网主网以及不同类型DG之间在供电恢复过程中的协作机制,并基于遗传算法对其进行了算法实现,通过仿真算例分析验证了所提的方法与算法。