分布式电源接入下配电网故障定位与自愈关键技术研究

引言

近年来，随着新能源技术发展和环保需求提升，分布式电源作为靠近负荷侧的分散发电资源，在配电网中的接入规模迅速扩大。分布式电源改善了电能质量和系统灵活性，但其随机性和双向潮流特点给配电网的故障检测、定位与恢复带来新挑战。传统基于单向潮流和集中控制的故障定位方法难以适应复杂多变的运行环境，影响诊断准确性和实时性。同时，自愈技术通过自动化设备协调实现快速故障隔离和供电恢复，降低用户停电时间和运维成本。本文针对这些问题，提出基于多源数据融合的故障定位和高效自愈策略，并通过实际案例验证，旨在提升配电网智能化水平，保障分布式电源环境下电网的安全稳定运行。

一、分布式电源接入对配电网故障特性的影响

分布式电源以其接近负荷、减少输配电损耗等优势受到广泛应用，类型包括光伏发电、风力发电、燃气轮机和储能系统等。这些电源的随机波动性和不稳定性引入了双向潮流现象，使配电网运行模式更加复杂。故障发生时，电流方向和大小可能因分布式电源的输出变化而产生不确定性，传统依赖电流方向和幅值变化的故障定位技术难以准确判断故障区间和性质。同时，分布式电源接入点多、分布广，故障电流贡献分散，可能导致保护设备误动作或拒动。故障后，电网恢复路径复杂，供电安全面临更大风险。配电网的可视化和实时监测能力受限，进一步影响故障诊断的准确性。基于此，故障定位与自愈技术必须考虑多源电流的动态影响，结合多种传感信息，实现对复杂故障的准确快速识别与处理。

二、基于多源信息融合的故障定位方法

针对分布式电源条件下故障特性发生的复杂变化，传统依赖单一数据源的故障定位方法已难以满足准确、高效的诊断需求，故障定位技术正逐步向多源数据融合方向发展。首先，通过部署智能传感设备，采集电流、电压、频率、相角以及谐波等多维度数据，形成全面的电网运行状态信息。利用高速、低延迟的通信网络，实现这些数据的实时、连续传输，确保监测数据的时效性和完整性。其次，在数据融合阶段，融合算法综合考虑时域、频域以及时频域的特征，通过提取与故障密切相关的信号特征，有效剔除噪声和干扰。采用卡尔曼滤波、贝叶斯推断等经典统计滤波方法，结合机器学习技术对融合数据进行深入分析，实现故障特征的精确提取和异常模式识别。特别是基于深度学习的神经网络模型，能够自动学习多源信号中的复杂非线性关系和潜在模式，从而实现对故障类型、位置的智能判别和快速定位，大幅提升故障诊断的准确度和响应速度。该方法适应了分布式电源波动性大、双向潮流复杂的运行环境，具备较强的鲁棒性和适用性。此外，通过云计算与边缘计算的有机结合，部分数据在边缘侧完成预处理和快速决策，减轻了中心计算压力，满足系统对实时性和可靠性的高要求，提升了整个故障定位系统的智能化水平和运行效率。

三、配电网自愈关键技术及策略

配电网自愈技术旨在实现故障发生后的快速隔离与供电恢复，以减少停电范围和持续时间，保障用户用电的连续性和安全性。其核心流程包括自动开关动作、故障区域隔离以及供电路径的重构和恢复。自动开关设备通过接收故障检测信号，能实时响应并迅速切断故障区域，阻止故障电流继续扩散，保护未受影响的电网部分，最大限度地减少对正常供电的影响。

故障隔离策略基于网络拓扑结构分析和实时状态估计，精确定位故障点及影响范围，确保故障隔离在最小区域内完成，降低对正常供电区的影响。供电恢复则依赖于动态网络重构技术，通过调整开关状态，重新配置电能流向，实现故障非影响区的电能快速恢复。分布式电源的接入为供电恢复提供了多路径、多源的供电可能性，大大增强了配电网的弹性和抗扰能力。关键技术涵盖智能开关控制算法，能够根据实时状态灵活调整开关动作顺序，动态网络重构技术支持拓扑结构的灵活变换，自适应保护策略确保保护动作与电网状态相匹配。通信与控制系统的紧密结合实现了配电网设备的协调协作，促进全网的自主调节和优化运行。自愈系统设计还需兼顾运行安全性，避免误动作引起的二次故障，保障整体系统的稳定性和安全性，确保电网长期可靠运行。

四、实际工程应用与效果分析

某大型城市配电网在引入大规模分布式光伏发电和储能系统后，采用基于多源数据融合的故障定位与自愈系统实现了智能化升级。系统通过部署覆盖广泛的智能传感器网络，实时采集电流、电压、频率及开关状态等关键数据，确保监测数据的全面性和准确性。利用融合算法对多源数据进行综合分析，有效识别出多起复杂故障的位置，故障定位精度提升超过20% ，定位时间缩短至数秒，显著提高了故障响应效率。自愈系统通过自动开关快速隔离故障区域，并结合动态网络重构技术，实现了受影响区域以外的电能快速恢复，最大限度地缩短了用户停电时间，减少了经济损失。工程实践证明，该系统极大提升了配电网对分布式电源多变运行模式的适应能力，增强了供电的可靠性与安全性，且具备良好的推广应用价值。系统收集的运行数据还支持电网的优化调度和维护策略制定，有助于整体提升配电网的智能化水平和运行效率，推动了智能配电网技术的持续发展和完善。

五、结论

随着分布式电源的大规模接入，配电网故障定位与自愈技术面临诸多新挑战。本文系统分析了分布式电源对配电网故障特性的影响，提出了基于多源信息融合的故障定位方法及智能自愈策略，结合实际工程验证了方法的有效性。未来，配电网将朝着更加智能化、自动化和网络化方向发展，融合大数据、人工智能和边缘计算等先进技术，提升故障诊断与自愈能力，实现电网的高效稳定运行。加强多学科交叉创新及标准化建设，将推动配电网故障管理技术迈上新台阶，保障电力系统的安全和可持续发展。

参考文献

[1]李胜文,常潇,陈晓乾,等.基于故障序电流幅相特性的含分布式电源配电网纵联保护方案[J/OL].太原理工大学学报,1-12[2025-08-10].https://link.cnki.net/urlid/14.1220.N.20230615.1206.006.

[2]王俊淞,廖巧玲.分布式电源接入下的配网运维挑战与对策[C]//中国电力设备管理协会.全国绿色数智电力设备技术创新成果展示会论文集（一）.国网湖北省电力有限公司襄阳供电公司;,2024:158-160.DOI:10.26914/c.cnkihy.2024.022648.

[3]李浩.含分布式电源配电网的故障定位与恢复重构[D].华南理工大学,2023.DOI:10.27151/d.cnki.ghnlu.2023.001580.