本發(fā)明屬于新型配電網(wǎng)分布式接地故障診斷定位方法，具體地，涉及一種基于邊緣計算的含分布式電源接地故障定位方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、新型電力系統(tǒng)背景下的主動智能配電網(wǎng)是智能電網(wǎng)的重要組成部分，與傳統(tǒng)配電網(wǎng)相比，新型配網(wǎng)中新能源發(fā)電、儲能、電動汽車等不同功能的電力電子設(shè)備大量接入，使電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、運行方式以及故障信號等都呈現(xiàn)出與傳統(tǒng)配電網(wǎng)不同的新特性，新型配網(wǎng)中電氣信號呈現(xiàn)出諸多新特性，加劇了新型配網(wǎng)故障特征檢測、定位、隔離和恢復(fù)控制的難度。配電網(wǎng)單相接地故障辨識定位技術(shù)，在運行環(huán)境復(fù)雜多變配電網(wǎng)適應(yīng)性差。單相接地故障成因多樣，存在大量瞬時高阻、間歇電弧、弱暫態(tài)信號、強噪聲背景等類型接地故障，單相接地故障辨識定位一直是技術(shù)難點。當(dāng)發(fā)生高阻、弧光接地故障時，面臨零序保護的死區(qū)，造成多點接地、相間短路、電纜及中性點小電阻絕緣擊穿燒毀等等擴展性危害。所以接地故障的有效診斷定位是提高新型配電網(wǎng)供電可靠和安全性的關(guān)鍵。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，柔性配電系統(tǒng)連鎖故障風(fēng)險評估中分析fms運行特性與控制保護策略，建立fms穩(wěn)態(tài)運行的數(shù)學(xué)模型；針對饋線單相接地故障，分析故障后fms的暫態(tài)運行特性；基于對連鎖故障有影響的四種不確定性因素，分別進行建模，獲得負荷及分布式電源出力模型、設(shè)備故障模型、設(shè)備故障時刻模型和保護整定與測量誤差模型；根據(jù)模型，通過優(yōu)化潮流計算，確定連鎖故障的發(fā)生概率和dg風(fēng)險。配電網(wǎng)短路下的逆變器電源建模，對影響逆變器電源短路電流輸出的因素進行分類；確定若干典型的逆變器及其短路輸出電流的影響因素，建立所有控制策略下的短路模型，并擬合模型參數(shù)。現(xiàn)有技術(shù)均未涉及含分布式電源接地故障建模，而且在配電網(wǎng)的規(guī)模和結(jié)構(gòu)愈發(fā)復(fù)雜的同時，故障定位的難度也隨之不斷提升。一方面，算法運行時間增加，故障定位速度減緩，達不到配電網(wǎng)故障定位的實時性要求；另一方面，應(yīng)用于配電網(wǎng)故障定位的算法逐漸增多，但有些算法由于自身的局限性，在不同配電網(wǎng)絡(luò)拓撲、不同故障類型下保護、定位協(xié)調(diào)配合機制變換的條件下適應(yīng)性存在諸多問題。因此，考慮配電網(wǎng)實際工況，建立具有自適應(yīng)修正特性的故障隔離機制，尋找或構(gòu)建最合適的故障定位算法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種基于邊緣計算的含分布式電源接地故障定位方法及系統(tǒng)，利用邊緣計算實現(xiàn)對含分布式電源配電網(wǎng)接地故障定位的驗證。

2、本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案。

3、本發(fā)明提出了一種基于邊緣計算的含分布式電源接地故障定位方法，含分布式電源的配電網(wǎng)包括個節(jié)點、條支路以及個量測終端，包括：

4、當(dāng)含分布式電源的配電網(wǎng)發(fā)生接地故障時，邊緣設(shè)備從量測終端獲取各節(jié)點的故障量測量；

5、邊緣計算中心獲取含分布式電源的配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)以建立故障等效電路，基于故障等效電路計算接地故障點的暫態(tài)電容電壓和暫態(tài)電容電流；利用暫態(tài)電容電壓、暫態(tài)電容電流以及故障點接地電阻，計算虛擬節(jié)點的虛擬量測量；

6、邊緣計算中心基于含分布式電源的配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在支路上設(shè)置虛擬節(jié)點對配電網(wǎng)進行擴展，其中；利用各節(jié)點的故障量測量和虛擬節(jié)點的虛擬量測量，對擴展后的配電網(wǎng)進行狀態(tài)估計，以獲得各節(jié)點的狀態(tài)估計量；當(dāng)節(jié)點的狀態(tài)估計量與節(jié)點的故障量測量的加權(quán)平均殘差值之間差值不大于設(shè)計閾值時，確定該節(jié)點為故障節(jié)點。

7、優(yōu)選地，邊緣設(shè)備從量測終端獲取節(jié)點1、節(jié)點2、……、節(jié)點的故障量測量，每個節(jié)點的故障量測量包括：電壓、電流、功率。

8、優(yōu)選地，建立故障等效電路，包括：

9、將配電網(wǎng)電壓等效為電源；

10、將分布式電源等效為分布式電源的內(nèi)阻與開關(guān)串聯(lián)構(gòu)成的第一支路，第一支路中以開關(guān)的通斷擬合分布式電源接入和退出配電網(wǎng)；

11、將故障線路等效為兩個線路段等效電阻串聯(lián)構(gòu)成的第二支路，其中，第1線路段等效電阻為系統(tǒng)側(cè)到故障點之間的線路等效電阻、第2線路段等效電阻為故障點到負荷側(cè)之間的線路等效電阻。

12、優(yōu)選地，基于故障等效電路計算得到的接地故障點的暫態(tài)電容電壓和暫態(tài)電容電流，分別滿足如下關(guān)系式：

13、?，

14、式中，為暫態(tài)電容電壓，為故障發(fā)生前相電壓，為第一衰減因子，為諧振頻率，為系統(tǒng)角頻率，為系統(tǒng)相位角，其中，，， r為線路等值電阻， l為線路等值電感， c為線路相對地分布電容；

15、暫態(tài)電容電流滿足如下關(guān)系式：

16、?，

17、式中，為暫態(tài)電容電流，，為第二衰減因子，，為第1線路段等效電阻。

18、優(yōu)選地，每次配電網(wǎng)擴展時，虛擬節(jié)點僅設(shè)置在一各支路上，則配電網(wǎng)擴展后的節(jié)點導(dǎo)納矩陣滿足如下關(guān)系式：

19、?，

20、式中，為配電網(wǎng)擴展后的節(jié)點導(dǎo)納矩陣，為第行第列元素的自導(dǎo)納，為第行第列元素的自導(dǎo)納，，，為配電網(wǎng)中的節(jié)點數(shù)量，虛擬節(jié)點為第節(jié)點。

21、優(yōu)選地，擴展后的配電網(wǎng)進行狀態(tài)估計時，系統(tǒng)待求狀態(tài)矢量及混合量測矢量滿足如下關(guān)系式：

22、?，

23、式中，、分別為配電網(wǎng)擴展后的狀態(tài)矢量及量測矢量，、分別為配電網(wǎng)擴展前的狀態(tài)矢量及量測矢量，分別為虛擬節(jié)點的虛擬電壓的實部和虛部；分別為虛擬節(jié)點的虛擬有功功率和虛擬無功功率，為配電網(wǎng)中的節(jié)點數(shù)量。

24、優(yōu)選地，邊緣計算中心，基于所存儲的含分布式電源的配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在支路1上設(shè)置虛擬節(jié)點對配電網(wǎng)進行擴展，利用邊緣設(shè)備傳輸來的各節(jié)點的故障量測量和虛擬節(jié)點的虛擬量測量，對擴展后的配電網(wǎng)進行狀態(tài)估計，得到第1次邊緣計算下的各節(jié)點的狀態(tài)估計量向量；在支路2上設(shè)置虛擬節(jié)點對配電網(wǎng)進行擴展，利用邊緣設(shè)備傳輸來的各節(jié)點的故障量測量和虛擬節(jié)點的虛擬量測量，對擴展后的配電網(wǎng)進行狀態(tài)估計，得到第2次邊緣計算下的各節(jié)點的狀態(tài)估計量向量；以此類推，在支路上設(shè)置虛擬節(jié)點對配電網(wǎng)進行擴展，利用邊緣設(shè)備傳輸來的各節(jié)點的故障量測量和虛擬節(jié)點的虛擬量測量，對擴展后的配電網(wǎng)進行狀態(tài)估計，得到第次邊緣計算下的各節(jié)點的狀態(tài)估計量向量；在支路上設(shè)置虛擬節(jié)點對配電網(wǎng)進行擴展，利用邊緣設(shè)備傳輸來的各節(jié)點的故障量測量和虛擬節(jié)點的虛擬量測量，對擴展后的配電網(wǎng)進行狀態(tài)估計，得到第次邊緣計算下的各節(jié)點的狀態(tài)估計量向量。邊緣計算中心內(nèi)共執(zhí)行次配電網(wǎng)擴展和次狀態(tài)估計后，得到一個狀態(tài)估計矩陣；

25、邊緣設(shè)備從量測終端獲取各節(jié)點的故障量測量向量；

26、邊緣計算中心內(nèi)，將狀態(tài)估計矩陣中的向量與向量進行比較，包括：先從狀態(tài)估計矩陣中提取分布式電源接入節(jié)點所在支路上設(shè)置虛擬節(jié)點時確定的狀態(tài)估計向量與向量進行比較，然后再從狀態(tài)估計矩陣中提取其他狀態(tài)估計向量與向量進行比較。

27、優(yōu)選地，以如下關(guān)系式計算節(jié)點的故障量測量的加權(quán)平均殘差值：

28、，

29、式中，為節(jié)點的故障量測量的加權(quán)平均殘差值，為節(jié)點的故障量測量，為節(jié)點的故障量測量的權(quán)重因子；為節(jié)點的第次狀態(tài)估計量，為節(jié)點的數(shù)量。

30、優(yōu)選地，設(shè)定閾值取值為不大于0.1。

31、本發(fā)明還提出了一種基于邊緣計算的含分布式電源接地故障定位系統(tǒng)，含分布式電源的配電網(wǎng)包括個節(jié)點、條支路以及個量測終端，包括：

32、邊緣設(shè)備，用于當(dāng)含分布式電源的配電網(wǎng)發(fā)生接地故障時，從量測終端獲取各節(jié)點的故障量測量；

33、邊緣計算中心，用于獲取含分布式電源的配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)以建立故障等效電路，基于故障等效電路計算接地故障點的暫態(tài)電容電壓和暫態(tài)電容電流；利用暫態(tài)電容電壓、暫態(tài)電容電流以及故障點接地電阻，計算虛擬節(jié)點的虛擬量測量；還用于基于含分布式電源的配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在支路上設(shè)置虛擬節(jié)點對配電網(wǎng)進行擴展，其中；利用各節(jié)點的故障量測量和虛擬節(jié)點的虛擬量測量，對擴展后的配電網(wǎng)進行狀態(tài)估計，以獲得各節(jié)點的狀態(tài)估計量；當(dāng)節(jié)點的狀態(tài)估計量與節(jié)點的故障量測量的加權(quán)平均殘差值之間差值不大于設(shè)計閾值時，確定該節(jié)點為故障節(jié)點。

34、本發(fā)明的有益效果在于，與現(xiàn)有技術(shù)相比至少包括，本發(fā)明充分考慮dg接入會對故障電流分流，使得故障相電流分流到非故障相，從而減小故障相與非故障相的電流差的特性，利用虛擬節(jié)點對配電網(wǎng)進行擴展以進行狀態(tài)估計，從而進行故障節(jié)點的判別。本方法所提的故障定位算法能夠利用量測數(shù)據(jù)的多源性和互補性特點，獲得配電網(wǎng)拓撲中唯一的故障位置信息，解決有限量測下的故障定位問題，極大地縮小故障查找范圍。