1、A b s t r a c t T o i m p r o v e t h e a b i l i t y o f f a u l t h a n d l i n g i nd i s t r i b u t i o n n e t w o r k s,a c o o r d i n a t e d f a u l t i s o l a t i o n t e c h n i q u e f o rr e l a y p r o t e c t i o n a n d d i s t r i b u t i o n a u t o m a t i o n w a s p r o p o s
2、e d.T h ec o n f i g u r a t i o n p r i n c i p l e s o f r e l a y p r o t e c t i o n a n d d i s t r i b u t i o na u t o m a t i o n c o-p r o c e s s i n g d i s t r i b u t i o n n e t w o r k f a u l t s i s g i v e n,a n dt h e p r o c e s s o f f a u l t h a n d l i n g i s a n a l y z e d
3、.Wh e n t h e t r u n k l i n e f a i l s,t h e r e l a y p r o t e c t i o n o p e r a t e s a t t h e s p e c i f i e d t i m e,a n d t h e n t h ed i s t r i b u t i o n a u t o m a t i o n f u r t h e r o p t i m i z e s a n d c o r r e c t s i t,s o t h a tt h e f a u l t i s o l a t i o n i s
4、i n t h e m i n i m u m r a n g e;t h e b r a n c h l i n e f a u l tr e l a y p r o t e c t i o n c a n b e c o m p l e t e d,a n d t h e t w o d o n o t a f f e c t e a c ho t h e r.T h e s t a t i c s i m u l a t i o n s y s t e m t e s t s h o w s t h a t t h ec o-o p e r a t i o n f a u l t i s
5、 o l a t i o n s c h e m e o f r e l a y p r o t e c t i o n a n dd i s t r i b u t i o n a u t o m a t i o n i s f e a s i b l e a n d i s o l a t e s t h e f a u l t a r e a i nt h e s h o r t e s t t i m e.R e l a y p r o t e c t i o n a n d d i s t r i b u t i o n a u t o m a t i o nh a v e s i
6、g n i f i c a n t l y i m p r o v e d p o w e r s u p p l y r e l i a b i l i t y.K e y w o r d s D i s t r i b u t i o n a u t o m a t i o n;D i s t r i b u t i o n n e t w o r kf a u l t;F a u l t i s o l a t i o n;P o w e r s u p p l y r e l i a b i l i t y;R e l a y p r o t e c t i o n;S t a t i
7、 c s i m u l a t i o n s y s t e mI.I N T R O D U C T I O Ni s t r i b u t i o n n e t w o r k f a u l t l o c a t i o n,i s o l a t i o n,a n dr e s t o r a t i o n o f p o w e r s u p p l y h a v e a l w a y s b e e n a m a j o rc h a l l e n g e f o r t h e p o w e r s e c t o r.I n r e c e n t y
8、 e a r s,t h e d i s t r i b u t i o na u t o m a t i o n s y s t e m h a s b e e n v i g o r o u s l y c o n s t r u c t e d,a n d t h ea u t o m a t i o n m e t h o d h a s s o l v e d t h e f a u l t s q u i c k l y a n d h a sg r e a t l y i m p r o v e d t h e p o w e r s u p p l y r e l i a b
9、i l i t y 1.H o w e v e r,t h e r e a r e p r o b l e m s s u c h a s h i g h f a i l u r e r a t e o f t h ec o m m u n i c a t i o n n e t w o r k a n d s h o r t l i f e o f t h e b a c k u p p o w e rs u p p l y.I n t h e c o n s t r u c t i o n o f d i s t r i b u t i o n a u t o m a t i o n,t
10、h e r e l a yp r o t e c t i o n p r o b l e m w a s n e g l e c t e d,t h e s e t t i n g a n d c o n f i g u r a t i o no f r e l a y p r o t e c t i o n w a s n o t p e r f e c t,a n d t h e r e w a s n o s e l e c t i v ea c t i o n a t t h e o u t l e t o f t h e t r a n s f o r m e r s u b s t
11、 a t i o n d u r i n g t h e f a u l t,M a n u s c r i p t r e c e i v e d J u n e 1 9,2 0 1 8.Z h u o M e n g f e i(1 9 9 2-),m a s t e r s t u d e n t,r e s e a r c h d i s t r i b u t i o n a u t o m a t i o n.(p h o n e:1 5 5 5 0 0 2 1 5 2 1;e-m a i l:1 2 0 5 2 3 1 6 0 8 q q.c o m e).W a n g J i
12、 n g h u a(1 9 7 2-),r e s e a r c h d i s t r i b u t i o n n e t w o r k f a u l t l o c a t i o n a n di s o l a t i o n.(p h o n e:1 3 4 5 5 3 0 1 3 3 2;e-m a i l:w a n g j h k e h u i.c n).w h i c h s i g n i f i c a n t l y e x p a n d e d t h e s c o p e o f p o w e r o u t a g e.T h e r e f
13、o r e,i t i s n e c e s s a r y t o c o n s i d e r t h e d i s t r i b u t i o n n e t w o r kr e l a y p r o t e c t i o n a n d d i s t r i b u t i o n a u t o m a t i o n t o f o r m a c o m p l e t es o l u t i o n.L i m i t t h e s c o p e o f f a u l t b l a c k o u t t o a r a n g e a s s m
14、a l l a sp o s s i b l e t o a v o i d l a r g e-s c a l e b l a c k o u t s d u r i n g f a u l t s 1-4.D o c u m e n t 5 p r e s e n t s a m u l t i-l e v e l d i f f e r e n t i a l p r o t e c t i o n a n dd i s t r i b u t i o n a u t o m a t i o n c o o r d i n a t e d d i s t r i b u t i o n
15、n e t w o r k f a u l tm a n a g e m e n t s t r a t e g y,b u t o n l y d i s c u s s e s t h e f e a s i b i l i t y o fm u l t i-l e v e l d i f f e r e n t i a l r e l a y p r o t e c t i o n a n d t h e i m p a c t o fd i s t r i b u t e d p o w e r a c c e s s,m a i n l y f o r s o m e a r e a
16、 s i n t h ed i s t r i b u t i o n a u t o m a t i o n s y s t e m,t h e p r i n c i p l e o f b r a n c h l i n ec o n f i g u r a t i o n w a s d i s c u s s e d,a n d n o e x p l a n a t i o n w a s g i v e n t ot r u n k l i n e s.D o c u m e n t 6 d i s c u s s e s t h e p r i n c i p l e o f
17、a u t o m a t i n gm u l t i-s t a g e d i f f e r e n t i a l p r o t e c t i o n a n d v o l t a g e-t i m e f e e d e rc o o r d i n a t i o n,b u t d o e s n o t a n a l y z e t h e o u t l e t c i r c u i t b r e a k e r s.F o r t h e t r u n k l i n e,i t s i m p l y c o n s i d e r s f e e d
18、e r a u t o m a t i o n a n dd o e s n o t c o n s i d e r t h e c o m b i n a t i o n o f r e l a y p r o t e c t i o n.D o c u m e n t 7 i m p r o v e s t h e c i r c u i t.T h e i n s u l a t i o n l e v e l o f t h ee q u i p m e n t a n d o v e r-v o l t a g e p r o t e c t i o n t e c h n o l
19、o g y t o r e d u c et h e f a i l u r e,d i d n o t g i v e a s p e c i f i c f a u l t i s o l a t i o n p r o g r a m.I no r d e r t o r e a l i z e t h e a u t o m a t i c i s o l a t i o n o f t h e f a u l t z o n e w h e nt h e u s e r-s i d e f a u l t o c c u r s,s o m e p o w e r s u p p l
20、 y e n t e r p r i s e s h a v ei n s t a l l e d a d e m a r c a t i o n s w i t c h o n t h e u s e r s i d e,w i t ho v e r-c u r r e n t t r i p a n d s i n g l e-p h a s e e a r t h f a u l t t r i p f u n c t i o n.W eg e n e r a l l y c a l l t h e m w a t c h d o g s w i t c h e s.8.T h e r
21、e f o r e,t h i s p a p e r p r o p o s e s a j o i n t p r o t e c t i o n a n dd i s t r i b u t i o n a u t o m a t i o n c o l l a b o r a t i v e f a u l t i s o l a t i o n t e c h n o l o g y.A s t h e f i r s t l i n e o f d e f e n s e,r e l a y p r o t e c t i o n r e d u c e s t h e s c o
22、 p eo f d i s t r i b u t i o n n e t w o r k f a u l t s,t h e c o n f i g u r a t i o n i s s i m p l e a n de a s y t o u n d e r s t a n d,h i g h r e l i a b i l i t y a n d d o e s n o t d e p e n d o nc o m m u n i c a t i o n.D i s t r i b u t i o n a u t o m a t i o n,a s a n a i d,c o r r
23、e c t s t h en o n-s e l e c t i v e a c t i o n s o f r e l a y p r o t e c t i o n.I n t h e p r o c e s s o fd i s t r i b u t i o n a u t o m a t i o n,t h e m e t h o d o f a g e n t-c o n t r o l l e d f e e d e ra u t o m a t i o n i s s e l e c t e d,a n d t h e a g e n t t e r m i n a l c a
24、 n b e f l e x i b l ys e l e c t e d.T h e f a u l t i s o l a t i o n a r e a i s m o r e a c c u r a t e,t h e r e l i a b i l i t yi s h i g h,a n d t h e s p e e d o f r e l a y i s f a s t.Z H U O M e n g f e i1,W A N G J i n g h u a2,Z H A N G H a i t a i21.S h a n d o n g U n i v e r s i t y
25、 o f T e c h n o l o g y.Z i b o 2 5 5 0 4 9.C h i n a;2.S h a n d o n g K e h u i P o w e r A u t o m a t i o n C o.,L t d.,Z i b o 2 5 5 0 8 7 C h i n aC oope r a t i ve F a ul t I s ol a t i on T e c hnol ogy f orR e l a y P r ot e c t i on a nd D i s t r i but i on A ut om a t i onD2018 China In
26、ternational Conference on Electricity Distribution Tianjin,17-19 Sep.2018CICED2018 Paper No.201804260000035 Page1/5 1390I I.T H E O R E T I C A L A N A L Y S I S2.1 A n a l y s i s o f r e l a y p r o t e c t i o n p r i n c i p l eF o r o p e n-l o o p r u r a l d i s t r i b u t i o n l i n e s w
27、i t h a l o n g d i s t a n c ea n d a s m a l l n u m b e r o f s e g m e n t e d s w i t c h e s,w h e n t h e l i n e f a i l s,t h e r e i s a s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e i n t h e s i z e o f t h e f a u l t c u r r e n t a te a c h s e g m e n t e d s w i t c h u p s t r e a m o
28、f t h e f a u l t p o i n t.I n t h i s c a s e,t h r e e-s t a g e p r o t e c t i o n,c u r r e n t s e t t i n g,a n d d i f f e r e n c e b e t w e e nu p p e r a n d l o w e r l e v e l s c a n b e s e t t o s a t i s f y t h e s e l e c t i v i t y a n dr a p i d i t y 9-1 0.F o r r u r a l d
29、i s t r i b u t i o n l i n e s w i t h a l a r g e n u m b e r o f s e g m e n t e ds w i t c h e s o r s h o r t-d i s t a n c e u r b a n d i s t r i b u t i o n l i n e s,w h e n t h el i n e f a i l s,t h e f a u l t c u r r e n t a t e a c h s e g m e n t e d s w i t c h u p s t r e a mo f t h
30、 e f a u l t p o i n t d o e s n o t d i f f e r m u c h.I t i s i m p o s s i b l e f o rd i f f e r e n t S w i t c h s e t d i f f e r e n t c u r r e n t s.H o w e v e r,i t i s p o s s i b l et o s e t a d e l a y f o r t h e p r o t e c t i o n,t o m e e t t h e c o o p e r a t i o nb e t w e
31、e n t h e u p p e r a n d l o w e r l e v e l s,a n d t o s e l e c t i v e l y r e m o v et h e f a u l t.I n t h e 1 1 0/1 0 k V l i n e,a s s u m e t h a t t h e t r a n s f o r m e r c a p a c i t y i s5 0 M V A,t h e p e r c e n t a g e o f s h o r t-c i r c u i t v o l t a g e o f t h et r a n
32、 s f o r m e r i s 1 5.5%,t h e i n t e r n a l t r a n s f o r m e r i n d u c t i v er e a c t a n c e i s 0.3 1,a n d t h e i m p e d a n c e o f t h e 1 0 k V o v e r h e a dd i s t r i b u t i o n l i n e i s Z=0.1 7+j 0.3 3/k m,a n d t h e v o l t a g e T h ec o e f f i c i e n t c i s c h o s
33、 e n a s 1.1,i g n o r i n g t h e t r a n s f o r m e r w i n d i n gr e s i s t a n c e a n d t h e i n f l u e n c e o f t h e s y s t e m i m p e d a n c e b e h i n d i t.T h e c u r v e o f t h e m a x i m u m s h o r t-c i r c u i t c u r r e n t w h e n t h e s h o r tc i r c u i t o c c u r
34、 s a t d i f f e r e n t d i s t a n c e s i s s h o w n i n F i g.1.F i g.1 C u r v e o f t h e t h r e e-p h a s e s h o r t-c i r c u i t c u r r e n t w i t h f a u l t d i s t a n c e o fd i s t r i b u t i o n l i n eT h i s s c h e m e f o r m s a n o p t i m i z e d c o o r d i n a t i o n s
35、 c h e m e f o rp h a s e-t o-p h a s e s h o r t-c i r c u i t f a u l t s o f b r a n c h l i n e s,s u b s c r i b e rl i n e s a n d s u b s t a t i o n o u t l e t s,t o a v o i d o v e r s t e p t r i p p i n g o f o u t l e tp r o t e c t i o n s w i t c h e s i n d o w n s t r e a m f a u l
36、t s,s e l e c t i v e f a u l tt r i p p i n g,a n d r e d u c t i o n o f o u t a g e r a n g e.2.2 F e a s i b i l i t y A n a l y s i s o f D i s t r i b u t i o n A u t o m a t i o nI n t h e d i s t r i b u t i o n a u t o m a t i o n s y s t e m,t h e i m p l e m e n t a t i o n o ff e e d e r
37、 a u t o m a t i o n i s d i v i d e d i n t o t h r e e k i n d s,w h i c h a r e l o c a lc o n t r o l t y p e,c e n t r a l i z e d c o n t r o l t y p e a n d d i s t r i b u t e d c o n t r o lt y p e 1 1.A m o n g t h e m,t h e d i s t r i b u t e d f e e d e r a u t o m a t i o nt e c h n o
38、l o g y e x c h a n g e s i n f o r m a t i o n b e t w e e n f e e d e r t e r m i n a l s t oa c h i e v e f a u l t l o c a t i o n,i s o l a t i o n a n d r e s t o r a t i o n o f p o w e r s u p p l y.C e n t r a l i z e d c o n t r o l a n d l o c a l l y c o n t r o l l e d f e e d e r a u t
39、 o m a t i cp o w e r s u p p l y r e c o v e r y t i m e i s i n m i n u t e s a n d c l o t h t y p e f a u l ti s o l a t i o n s y s t e m c a n b e c o m p l e t e d i n a f e w s e c o n d s,g r e a t l yi m p r o v i n g t h e q u a l i t y o f p o w e r s u p p l y;i n w h i c h t h e s e c
40、t i o n a ls w i t c h a d o p t s a c i r c u i t b r e a k e r t o d i r e c t l y r e m o v e t h e f a u l t a n da v o i d t h e f a u l t p o i n t.T h e p o w e r o u t a g e i n t h e u p s t r e a ms e g m e n t f u r t h e r s p e e d s u p t h e r e c o v e r y o f p o w e r s u p p l y i
41、 n t h ed o w n s t r e a m f a u l t s e c t i o n o f t h e f a u l t p o i n t 1 7-1 8.D i s t r i b u t e d f e e d e r a u t o m a t i o n i s d i v i d e d i n t o d i s t r i b u t e dc o o p e r a t i v e c o n t r o l a n d p r o x y c o n t r o l.C o o r d i n a t e d c o n t r o lf e e d
42、e r a u t o m a t i o n r e f e r s t o m u l t i p l e i n t e l l i g e n t t e r m i n a ld e c i s i o n s,c o l l a b o r a t i v e l y c o m p l e t i n g t h e f a u l t l o c a t i o n,i s o l a t i o n,a n d r e s t o r a t i o n o f p o w e r s u p p l y.D i s t r i b u t e da g e n t-c o
43、n t r o l l e d f e e d e r a u t o m a t i o n m e a n s t h a t t h e d e c i s i o n o ff a u l t l o c a t i o n,i s o l a t i o n,a n d r e s t o r a t i o n o f p o w e r s u p p l y i s a l lc o m p l e t e d b y a s i n g l e a g e n t i n t e l l i g e n t t e r m i n a l.T a k e t h eo v e
44、 r h e a d h y b r i d c i r c u i t s h o w n i n F i g.2 a s a n e x a m p l e.Q F 1 a n dQ F 2 a r e t h e o u t p u t c i r c u i t b r e a k e r s.Q 1,Q 4,Q 5,Q 8,a n d Q 9 a r et r u n k l i n e s e g m e n t s w i t c h e s.Q 2 a n d Q 6 a r e b r a n c h l i n es w i t c h e s.Q 3 a n d Q 7
45、a r e u s e r d e m a r c a t i o n s w i t c h e s.Q L i s ac o n t a c t s w i t c h.I n t h e f i g u r e,t h e b o x h o l l o w r e p r e s e n t s t h es w i t c h o p e n i n g,a n d t h e s o l i d r e p r e s e n t s t h e s w i t c h c l o s i n g.W h e n a p e r m a n e n t f a u l t o c
46、c u r s a t p o i n t F,F T U 6 l e a r n s t h a tf a u l t c u r r e n t f l o w s t h r o u g h F T U 1,F T U 2,a n d F T U 3 t h r o u g ht h e e x c h a n g e o f f a u l t i n f o r m a t i o n w i t h t h e n e i g h b o r i n g f e e d e rt e r m i n a l s.F T U 4 d o e s n o t d e t e c t t
47、 h e f a u l t c u r r e n t f l o w i n g a n dd e t e r m i n e s t h a t t h e f a u l t z o n e i s i n Q 4.B e t w e e n Q 5 a n d F 5,t h ea g e n t t e r m i n a l F T U 6 r e m o t e l y c o n t r o l s Q 4 a n d Q 5,a n d a f t e rF T U 6 c o n f i r m s t h a t b o t h Q 4 a n d Q 5 h a v
48、e j u m p e d o f f,t h e f a u l ti s o l a t i o n s u c c e s s m e s s a g e i s d i s p l a y e d.F i g.2 T y p i c a l o v e r h e a d h y b r i d l i n eA g e n t-c o n t r o l l e d d i s t r i b u t e d f e e d e r a u t o m a t i o n i m p l e m e n t sf a u l t i s o l a t i o n t h r o u
49、 g h t h e c o n t r o l o f t h e a g e n t t e r m i n a l,a n df a u l t i s o l a t i o n i s s l o w e r,b u t i t i s e a s i e r t o i m p l e m e n t.T h i ss o l u t i o n u s e s a d i s t r i b u t e d a g e n t-c o n t r o l l e d f e e d e r a u t o m a t i o n.F a u l t l o c a t i o n
50、,i s o l a t i o n,a n d r e c o v e r y a r e p e r f o r m e d b y a na g e n t t e r m i n a l.2018 China International Conference on Electricity Distribution Tianjin,17-19 Sep.2018CICED2018 Paper No.201804260000035 Page2/5 1391I I I.D I S T R I B U T I O N N E T W O R K F A U L T H A N D L I N G
