目前，基于有限電能質(zhì)量（PQ）監(jiān)測(cè)點(diǎn)量測(cè)數(shù)據(jù)和配電自動(dòng)化提供的網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)信息，通過(guò)短路電流計(jì)算，進(jìn)行配電網(wǎng)電壓暫降源精確定位成為研究熱點(diǎn)之一。但現(xiàn)有方法存在不區(qū)分暫降源類(lèi)型，需遍歷所有母線(xiàn)、計(jì)算量大、過(guò)渡電阻估計(jì)不準(zhǔn)確影響定位精度、難以適用于多源主動(dòng)配電網(wǎng)等不足。該文提出一種適用于主動(dòng)配電網(wǎng)的電壓暫降源精確定位策略。
針對(duì)基于序功率增量方向原理確定的暫降源候選區(qū)域，進(jìn)行電壓暫降成因辨識(shí)。對(duì)于由短路故障引起的電壓暫降，基于考慮分布式電源接入和過(guò)渡電阻影響的主動(dòng)配電網(wǎng)短路電流計(jì)算方法，以故障位置、過(guò)渡電阻為優(yōu)化變量，以最小化有限觀測(cè)點(diǎn)處故障電流、電壓的計(jì)算值與觀測(cè)值誤差為目標(biāo)，建立尋找最鄰近母線(xiàn)和尋找準(zhǔn)確故障位置的分步優(yōu)化模型并采用智能優(yōu)化算法求解，實(shí)現(xiàn)精確定位。
基于改進(jìn)IEEE 34節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)算例驗(yàn)證了本文方法的有效性，并通過(guò)與現(xiàn)有方法的結(jié)果比較說(shuō)明了所提方法的優(yōu)越性。
隨著各類(lèi)新能源發(fā)電裝置以及電力電子接口設(shè)備的廣泛接入，主動(dòng)配電網(wǎng)表現(xiàn)出潮流雙向、電能質(zhì)量復(fù)雜化等不同于傳統(tǒng)配電網(wǎng)的特點(diǎn)。目前，開(kāi)展配電自動(dòng)化和配網(wǎng)調(diào)控一體化智能技術(shù)支持系統(tǒng)建設(shè)，全面提升電能質(zhì)量（Power Quality, PQ）、提高供電可靠性，是配電智能化建設(shè)的主要目標(biāo)之一。
作為最受關(guān)注的電能質(zhì)量問(wèn)題之一，電壓暫降嚴(yán)重影響配電網(wǎng)中各類(lèi)設(shè)備的正常工作，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，是發(fā)達(dá)國(guó)家電能質(zhì)量問(wèn)題投訴中的首要問(wèn)題，在我國(guó)也呈逐漸上升趨勢(shì)。
電氣故障（短路故障）是最為常見(jiàn)的電壓暫降成因。準(zhǔn)確地定位暫降源，一方面有助于快速排查問(wèn)題、快速實(shí)施檢修，對(duì)提高供電可靠性具有重要意義；另一方面，也可明確電壓暫降過(guò)程中供電企業(yè)和用戶(hù)的責(zé)任，分清源頭，更好地協(xié)調(diào)電力市場(chǎng)環(huán)境下電力部門(mén)與用戶(hù)之間的糾紛。
此外，隨著城市配電網(wǎng)建設(shè)、地下電纜化程度不斷提高，精確的暫降源定位，對(duì)于方便故障排除過(guò)程中巡檢工作，縮短故障持續(xù)時(shí)間、降低故障影響，具有重要意義。
到目前為止，阻抗法、行波法等方法被應(yīng)用到輸電網(wǎng)的故障定位中，已經(jīng)取得了較好效果。上述方法應(yīng)用于配電網(wǎng)時(shí)，需安裝大量互感器和故障測(cè)距裝置，建設(shè)成本較高。
近些年來(lái)，隨著PQ監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，基于該系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行電壓暫降分析得到了廣泛關(guān)注。對(duì)于電壓暫降源定位問(wèn)題，文獻(xiàn)[6-11]分別提出基于擾動(dòng)功率、擾動(dòng)能量、等效阻抗實(shí)部、實(shí)部電流以及系統(tǒng)軌跡斜率的方法，以判斷暫降源相對(duì)于各觀測(cè)點(diǎn)的上下游關(guān)系。
通過(guò)與配電自動(dòng)化提供的網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)信息相結(jié)合，以上方法可進(jìn)行暫降源大致區(qū)域的判斷，但對(duì)于電氣故障類(lèi)電壓暫降源，無(wú)法實(shí)現(xiàn)精確定位。
針對(duì)電氣故障引起的電壓暫降，文獻(xiàn)[12]基于短路電流計(jì)算提出了一種暫降源精確定位方法。首先，通過(guò)假設(shè)故障依次發(fā)生在各母線(xiàn)上并試探不同的電阻值，以根節(jié)點(diǎn)處的故障電流觀測(cè)值與短路計(jì)算值誤差最小為標(biāo)準(zhǔn)，搜尋距故障點(diǎn)最鄰近的節(jié)點(diǎn)并估算過(guò)渡電阻值；進(jìn)一步地，遍歷與最鄰近節(jié)點(diǎn)相連的所有支路，通過(guò)不斷移動(dòng)假設(shè)的故障點(diǎn)，以各觀測(cè)點(diǎn)處電流電壓觀測(cè)值與短路計(jì)算值誤差最小為標(biāo)準(zhǔn)，確定準(zhǔn)確的故障點(diǎn)。
但該方法不足在于：
（1）采用的短路計(jì)算方法以及過(guò)渡電阻估算方法僅適用于單電源輻射型配電網(wǎng)。隨著各類(lèi)分布式電源（Distributed Generator, DG）、特別是逆變型DG（Inverter Interfaced DG, IIDG）的大量接入，配電網(wǎng)已從傳統(tǒng)的單電源輻射型網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘣磸?fù)雜網(wǎng)絡(luò)，其短路電流特性與傳統(tǒng)配電網(wǎng)明顯不同。
（2）在支路上移動(dòng)假設(shè)故障點(diǎn)過(guò)程中，沒(méi)有對(duì)尋找最鄰近母線(xiàn)得到的預(yù)估過(guò)渡電阻值進(jìn)行修正，故過(guò)渡電阻估計(jì)值與實(shí)際值存在偏差，影響短路計(jì)算準(zhǔn)確性，進(jìn)而對(duì)定位精度造成不利影響。
（3）需要搜索分析所有母線(xiàn)、計(jì)算量大。
基于有限PQ觀測(cè)點(diǎn)量測(cè)數(shù)據(jù)和配電自動(dòng)化提供的網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)信息，本文提出一種適用于主動(dòng)配電網(wǎng)的電壓暫降源精確定位策略。暫降發(fā)生后，首先基于序功率增量方向原理判斷暫降源相對(duì)于各觀測(cè)點(diǎn)的上下游關(guān)系，以確定其候選區(qū)域、縮小待搜索區(qū)域。然后，進(jìn)行電壓暫降成因辨識(shí)，以針對(duì)性地指導(dǎo)定位。
對(duì)于由短路故障引起的電壓暫降，在候選區(qū)域內(nèi)，基于反演思想，以考慮了IIDG接入和過(guò)渡電阻影響的配電網(wǎng)短路電流計(jì)算為基礎(chǔ)，以故障位置、過(guò)渡電阻為優(yōu)化變量，建立分步優(yōu)化模型并采用智能優(yōu)化算法求解，以實(shí)現(xiàn)精確定位。
圖1 改進(jìn)的IEEE 34節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)拓?fù)?/p>
總結(jié)
基于有限PQ觀測(cè)點(diǎn)量測(cè)數(shù)據(jù)和配電自動(dòng)化提供的網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)信息，本文提出了一種主動(dòng)配電網(wǎng)電壓暫降源精確定策略，并基于改進(jìn)的IEEE 34節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)算例進(jìn)行測(cè)試，驗(yàn)證了其有效性和優(yōu)越性。
1）含電壓暫降成因分析，針對(duì)不同類(lèi)型電壓暫降源采取不同的定位方法，不僅可準(zhǔn)確定位短路故障引起的電壓暫降，也可對(duì)非電氣故障類(lèi)電壓暫降源進(jìn)行定位，避免因暫降源類(lèi)型判斷錯(cuò)誤影響定位準(zhǔn)確性。
2）基于反演思路，將電氣故障類(lèi)電壓暫降源的精確定位問(wèn)題處理為一個(gè)分步優(yōu)化問(wèn)題。通過(guò)在配電網(wǎng)短路計(jì)算中計(jì)及IIDG的影響，克服了傳統(tǒng)方法難以適用逆變型分布式電源大量接入的復(fù)雜多電源主動(dòng)配電網(wǎng)的不足。通過(guò)對(duì)過(guò)渡電阻值進(jìn)行二次優(yōu)化修正，克服了現(xiàn)有策略在精確定位過(guò)程中對(duì)過(guò)渡電阻估計(jì)不準(zhǔn)導(dǎo)致定位誤差較大的不足，所提方法定位精度高、抗過(guò)渡電阻影響能力強(qiáng)。
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