分布式电源对配电网故障定位的影响附Python代码

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🔥 内容介绍

随着分布式电源（DG，如光伏、风电、燃气轮机等）在配电网中的渗透率不断提升，配电网的拓扑结构与运行特性发生根本性变化，从传统的辐射状无源网络转变为多源、有源、复杂网络。这种转变给故障定位带来了诸多新挑战：故障电流路径复杂化、保护配合失效、量测数据可信度下降等问题，直接影响故障定位的准确性与时效性。深入分析分布式电源对配电网故障定位的影响机制，是提升有源配电网故障处理能力的前提。

一、分布式电源改变配电网故障电流特性

分布式电源的接入使故障时的电流分布呈现多源性、双向性特征，打破了传统配电网故障电流单向流动的规律，导致基于单电源假设的故障定位方法失效。

（一）故障电流的多源性与双向性

1. 电流方向逆转：

传统配电网中，故障电流仅由上级变电站电源提供，沿馈线单向流向故障点。接入 DG 后，DG 会向故障点注入电流，形成 “变电站电源 + DG” 的多源供电模式，使故障点两侧的电流方向可能逆转（如 DG 位于故障点下游时，电流从 DG 流向故障点，与传统方向相反）。

• 示例：某辐射状馈线中点发生三相短路，未接入 DG 时，故障电流仅从变电站流向故障点；接入 10MW 光伏电站（位于故障点下游）后，光伏电站向故障点注入约 5kA 电流，导致故障点下游线路的电流方向与正常运行时相反。

1. 故障电流大小的不确定性：

DG 的出力受天气、负荷等因素影响（如光伏出力昼夜波动可达 100%），导致故障时注入的电流大小不确定。

• 风电 DG：故障时的最大短路电流可能仅为额定电流的 2-3 倍（因异步发电机的限流特性）；

• 同步机 DG：短路电流可达额定电流的 5-8 倍，与传统同步发电机特性类似；

• 这种差异使故障电流的幅值不再是固定值，基于电流幅值阈值的定位判据（如过流保护定值）难以统一设定。

1. 故障电流波形畸变：

inverter-interfaced DG（如光伏逆变器）的故障响应受控制策略影响，其输出电流可能包含大量谐波分量，且短路电流上升速度慢、峰值低（通常≤1.2 倍额定电流），导致传统基于工频分量的故障定位算法（如阻抗法）计算误差增大（误差可达 20% 以上）。

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