含高渗透率分布式电源的配电网故障重构技术研究

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配电网作为电能供应和分配的重要枢纽,其工作状况直接影响供电质量和用户体验。当配电网发生故障时,系统需快速准确的找出故障位置,并以较小的损失迅速地恢复非故障区域的供电。随着智能电网的不断改进、分布式电源(Distributed Generation,DG)大量地接入配电网,使其负荷变化增大且潮流方向变得更加复杂,给配电网的故障定位及供电恢复带来了很大的挑战,因此研究含高渗透DG的配电网故障重构方法对配电网供电具有重要的意义。本文介绍了目前含DG配电网故障重构的发展现状,分析了DG的并网原则及对传统故障定位方法所带来的影响,结果表明传统基于馈线终端单元(Feeder Terminal Unit,FTU)的故障定位判据对含高渗透率DG的配电网已不再适用。针对此问题,本文以小电流接地系统为例,首先分析了系统发生单相接地故障时的零序电流特征,研究了DG接入对零序电流的影响,以不受DG影响的暂态零序电流群体幅值比较法作为故障检测方法,提出了适用于含高渗透率DG配电网单相接地故障时FTU状态编码方法。其次分析了当系统发生短路故障时,引入方向性指标,以此来设定适用于含DG的配电网短路故障的FTU编码方式。针对现有智能算法进行故障重构时的不足,引入了改进型粒子群(Particle Swarm Optimization,PSO)算法。在传统粒子群算法的基础上加入了小世界网络,以此来增强算法的全局搜索能力,同时引入次优解邻域搜索的思想,避免算法过早停滞。针对算法全局搜索与局部搜索能力相互制约的问题,构建了全局搜索与局部搜索的判断关系式,以此来进一步提高算法的收敛性和准确性。针对改进型粒子群算法在含高渗透率DG的配电网故障定位中的应用,本文通过所提出的FTU编码方式设计了新的开关状态编码,改进了开关函数使其适用于含DG的配电网络中,同时优化了适应度函数,使算法对含高渗透率DG的配电网故障定位有更好的容错性与准确性。在准确定位故障并将故障隔离后,本文针对剩余网络供电恢复问题,首先进行含高渗透率DG的配电网潮流计算、制定孤岛划分方案,然后构造了有功损耗最小、开关动作次数最少的故障恢复模型。采用改进型PSO算法对目标函数进行求解,得到开关最优组合方案。以IEEE33节点配电系统为例,在仿真软件Matlab中进行故障定位及剩余网络供电恢复的仿真分析,验证了本文提出的改进型PSO算法对含高渗透率DG配电网的故障重构问题具有较高的可靠性与适用性。
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