专利名称：城市电网运行的自愈控制方法
技术领域：
本发明是一种用于运行的城市电网中，采用智能方法对继电保护、开关、安 全自动装置、各种自动调节装置及其参数进行协调控制，从而实现城市电网的稳 定、安全、可靠、经济运行的技术方案，属于电力系统理论、控制理论和人工智 能的交叉技术应用领域。
背景技术：
现代社会的发展使得城市电网向着电压等级复杂化、电源方式多样化、长短 线路并存、架空线与电缆线并存、带弱环的开环运行方式、单负荷容量增大与动 态负荷增多的方向发展，同时要求城市电网具有更高的供电安全性与可靠性，自 愈控制技术就是在这一需求下应用到电网中的一种新的控制模式。自愈控制技术 的诞生和发展是人工智能与控制理论发展的必然结果，和传统的控制模式相比， 它具有自治性、智能性、适应性、协调性、主动性和社会性等优良特征，使被控 对象具备很强的自我愈合、自我防治、自我免疫能力。
传统的输电网自动化系统分为三个层次，省级主网主要完成SCADA功能和EMS 功能，地区电网和县级电网主要完成SCADA功能和PAS功能，而部分地区电网和 大部分县级电网只具备SCADA功能。继电保护、备用电源自投装置、安全自动装 置、自动调节装置等与自动化系统相对孤立，SCADA系统与PAS应用也不是一个整 体，不同的'PAS应用之间也是孤立运行，不存在相互协调，电网的各种信息存在 于各个信息孤岛之中，整个电网的调节控制是各自为政，缺乏统一的调度。保护 定值的整定与配合都是在离线状态下按最大方式整定、按最小方式校验，缺乏对 保护的实时监视和管理。
鉴于自愈控制技术的上述优点，在通讯、网络等领域中纷纷提出了自愈控制 方案，目前自愈控制在电网中的应用只针对于输电网，并且仅考虑对故障隐患的 处理和故障后的恢复，也没有提出具体可行的控制策略。为了防止出现大面积停 电，在被中断供电、解裂、切除后，城市电网要有自我恢复供电的能力，要求开 展城市电网规划和改造工作，促进电网与城市的协调发展，建成坚强的城市电网， 提高供电能力和可靠性，确保电网安全稳定运行，满足社会经济发展及人民生活 水平不断提髙的要求。这就需要我们研究并实现新的控制模式，实现一次系统、 二次系统、网络和自动化的有效集成与协调控制。
发明内容
技术问题本发明的目的是提供一种城市电网运行的自愈控制方法。城市电 网自愈控制通过进行数据采集，自动判断城市电网当前所处的运行状态，并根据 城市电网所处的运行状态，运用智能方法进行决策，实现对继电保护、开关、安 全自动装置、自动调节装置的自动控制，在期望时间内促使城市电网转向更好的 运行状态，使城市电网具备自愈能力，即使城市电网能够顺利渡过紧急情况、及 时恢复供电，运行时满足安全约束，具有较高的经济性，对于负荷变化等扰动具 有很强的适应能力。
技术方案城市电网的自愈控制通过对城市电网状态的自动辨识，并根据实 际条件进行控制决策，统一协调装置与调度自动化系统，协调紧急情况与非紧急 情况、异常情况与正常情况下的电网控制，形成分散控制与集中控制、局部控制 与整个城市电网的综合控制相协调的控制模式，体现出城市电网的自愈能力。为 此，完整定义了城市电网的运行状态、以及各种运行状态与相应控制之间的关系。
本发明的城市电网运行的自愈控制方法采用基于自愈控制技术的城市电网一 体化协调控制模式，信号的处理和控制策略的生产具有自适应性，无需外界干预 自动完成控制过程，协调继电保护装置、开关、安全自动装置、自动调节装置的 动作行为，具体歩骤如下
1) 首先，电压电流互感器分别将城市电网各处的电压、电流信号变换为弱电 信号，传感器将开关的动作特性、触头温度变换为弱电信号，继电保护装置接收 到变换后的电压、电流信号后与当前保护定值区的定值进行比较，大于动作启动 值时触发继电器将开关跳开以切除故障，备用电源自投装置接收到变换后的电压、 电流信号和开关状态后与动作阀值比较，满足动作条件时触发继电器合上备用电 源开关，所有变换后的弱电信号、继电保护装置和备用电源自投装置的动作情况、 动作前后开关的状态以报文方式通过远程测控终端和电力通讯网络传送给前置模 块；
2) 前置模块接收到报文后对信号进行解析还原，并进行滤波处理，过滤错误 信息后将信号传递给控制决策模块，控制决策模块将接收到的电压电流值与正常 电压电流值进行比较、进行网络拓扑连通性检査，若负荷处的电压电流不在正常 值范围内、且与电源不连通时，执行拓扑分析输出对非故障的失电负荷的恢复供 电方案，并按遥控报文格式组织开关动作和保护定值区修改的控制信号，发送给 前置模块；
3) 不存在失电负荷时，控制决策模块进行拓扑追踪负荷的电源，当负荷的电 源中只有分布式电源时，利用接收到的频率、电压、电流信号对孤岛内的有功功 率和无功功率进行平衡计算以输出切机、切负荷方案，并按遥控报文格式组织有 功无功电源和负荷的控制信号，发送给前置模块；4) 不存在失电负荷且负荷与大电网有电气联系时，控制决策模块利用接收到 的电压、电流、开关状态信号和存储历史的电压、电流、开关状态信号进行状态 辨识，并与存储的故障特征量比较，当故障特征量不存在时按遥控报文格式组织 安全自动装置的调控命令信号，发送给前置模块；
5) 无故障发生、不存在失电负荷且负荷与大电网有电气联系时，控制决策模 块将接收到的开关特征信息与出厂技术参数进行比较，当实际值不在正常范围时 确定丌关存在异常，然后设置异常丌关退出并逐步增大功率，计算各种功率情况 下城市电网的临界电压，将当前运行情况与临界电压、电压和电流的正常运行范 围进行比较，当存在电压失稳趋势、过负荷或电压越限信号时，经过拓扑与灵敏 度计算输出转移负荷的路径、电容器投切和变压器分接头调节策略，并按遥控报 文格式组织控制信号，发送给前置模块；
6) 无故障发生、不存在失电负荷且负荷与大电网有电气联系、无异常情况时， 控制决策模块利用接收到的继电保护装置动作信号、动作前后开关的状态信号和 动作前后的电压电流信号进行继电保护、开关动作逻辑因果追踪确定故障的位置 与类型，然后对比继电保护装置和开关的实际动作行为与应有动作逻辑，不一致 时确定为误动或拒动，并检验继电保护的选择性、灵敏性和速动性，对不满足要 求的保护定值进行整定计算，选择能适应当前运行方式的定值区作为当前定值区， 按遥控报文格式组织控制信号，发送给前置模块；
7) 未接收到信号时，控制决策模块在定时器触发下启动从前置模块采集电压、 电流、开关状态信号和运行维修记录，进行状态辨识，与城市电网运行状态特征 进行比较，如果不存在失电负荷、供电孤岛、故障、过负荷、电压越限、电压失 稳趋势、设备异常、高低压电磁环网、二次系统安全隐患，则结合存储的设备运 行年限与寿命曲线得出故障发生概率，开断故障概率大于阀值的设备计算潮流分 布，与安全阈值比较得到安全裕度和破坏安全约束的预想事故，并对当前运行电 网进行网络拓扑连通性检査，如果从一点出发经过一些设备后能回到出发点，则 所经过的路径为高低压电磁环网，然后经过拓扑输出解环与负荷转移方案，并按 遥控报文格式组织开关操作信号，发送给前置模块；
8) 如果任意设备退出运行时城市电网仍然能正常运行，则对历史负荷进行延 拓处理，得出负荷的变化趋势，然后结合接收到的当前电压、电流、开关状态信 号对各种运行方式下的网损进行计算、比较，得到网损最小的运行方式以及由当 前运行方式转变为网损最小运行方式所需要进行的操作，进一歩根据新的运行方 式和负荷的变化趋势，计算无功潮流和功率因数，改变无功电源出力直到城市电 网的无功潮流减小、功率因数增大且大于功率因数限值、网损减小时确定为无功 补偿设备的最终运行状态，最后按遥控报文格式组织开关操作和变压器分接头操 作的命令信号，发送给前置模块；9) 如果网损最小运行方式与当前运行方式相同，则利用接收到的历史电压电
流信号、预测负荷数据和电网结构对城市电网运行的现状进行评估，比较负荷变
化前后各种运行方式下的功率分布和电压的变化情况，输出当前电网结构、有功
电源或无功电源不能满足负荷及其
变化的情况，以及调整电网结构、有功电源或无功电源的策略。
10) 前置模块接收到控制命令信号时，通过电力通讯网络发送给远程测控装 置执行相应的控制操作。
其中执行拓扑分析输出对非故障的失电负荷的恢复供电方案的方法为比较 各备用电源的功率，得到电源功率大于负荷且操作开关最少的供电方式，如果没 有可行的供电方式能恢复对所有负荷的供电则根据负荷的重要性进行排序，将大 于电源功率且重要性低的负荷确定为停电负荷，然后对操作后的电网运行方式进 行保护定值整定计算，选择能适应该运行方式的定值区作为当前定值区。
对孤岛内的有功功率和无功功率进行平衡计算以输出切机、切负荷方案的方 法为控制决策模块利用接收到的孤岛内的频率、电压、电流信号进行功率平衡计 算，如果孤岛内电源能发出的总功率小于总负荷则根据负荷的重要性进行排序， 将大于电源功率且重要性低的负荷确定为停电负荷，如果发电机出力远大于总负 荷则根据发电机的出力进行排序，出力大小与功率差额最接近的发电机确定为停 发机组；在孤岛内功率平衡基础上逐歩增大孤岛内的负荷功率，计算各种功率情 况下孤岛的临界电压，将当前运行情况与临界电压进行比较，存在电压失稳趋势 时对最接近临界电压处的电容器、发电机和负荷进行控制，使孤岛内不发生电压 失稳现象。
经过拓扑与灵敏度计算输出转移负荷的路径、电容器投切和变压器分接头调 节策略的方法为设置异常设备的运行状态为退出，计算城市电网各种运行方式和 无功补偿方式下的功率分布、电压分布、以及负荷增长时的临界电压，并将各种 运行情况与电压和电流的正常运行范围进行比较，得到电压和电流都没有超出正 常运行范围的运行方式，然后将当前负荷下城市电网的临界电压与同样运行方式 下负荷增长时的临界电压进行比较，选出安全裕度最大的运行方式，然后对此运 行方式进行保护定值整定计算，选择能适应此运行方式的定值区作为当前定值区， 从而得出当前运行方式转变为该运行方式需要进行的开关操作、电容器投切或变 压器分接头调节情况，以及操作顺序。
经过拓扑输出解环与负荷转移方案的方法为依次设置高低压电磁环网中每个 设备的状态为退出，计算退出前后功率的变化量，并进行排序，变化量最小的设 备确定为解环点，然后退出破坏安全约束的预想事故设备，计算城市电网潮流分 布，并与最大允许功率进行比较，大于最大允许功率时，改变开关运行状态重新 计算潮流分布，如果始终不能将所有线路功率减小到最大允许值之下，则改变丌关状态调整现有的网络运行方式，均衡负荷的分布，使得在破坏安全约束的预想 事故设备退出情况下所有线路的功率都小于最大允许值，比较当前运行方式与新 运行方式得出需要操作的丌关及操作顺序。
有益效果本方案将自愈控制技术应用到城市电网中可以得到如下的效果-
1、 一体化决策
本方案将各种装置的动作及其参数的设置与调度端的控制决策、紧急情况与 非紧急情况、异常情况与正常情况作为一个整体进行一体化的设计，避免产生信 息孤岛与控制孤岛。
2、 智能化决策
本方案根据各种装置与调度端、紧急情况与非紧急情况、异常情况与正常情 况的不同特点，采用与各自相适应的智能方法进行决策，使整个控制决策与控制 过程智能化。
3、 自治性与协调性
本方案中各种装置具有一定的自治性，当没有接到调度端的命令时自主进行 决策与控制，同时也能根据调度端的控制信号进行操作，保证城市电网各部分之 间的协调性。各种控制具有一定的自治性，各自在相应的触发条件下进行决策与 控制，必要时由总的控制进行协调，保证同一时间实施的控制措施之间协调，不 同时刻执行的控制措施之间能协调，避免控制的混乱。
4、 冗余性与可靠性
本方案充分利用数据采集得到的冗余信息进行分析，确保城市电网状态的准 确辨识。从不同的控制目标和不同的角度出发进行决策，相互之间进行校核，保 证控制决策的正确性与可靠性。
5、 适应性
本方案能在各种情况下对城市电网进行控制，适应能力强。在紧急情况下确 保负荷的正常供电，在现有条件下不能保证所有负荷的供电时优先对重要负荷进 行供电，能消除城市电网中出现的异常情况和安全隐患，在城市电网能够安全正 常供电时尽量提高供电的经济性与电网的健壮性。
图1是城市电网自愈控制方案的框架结构示意图。 图2是图1中紧急控制与恢复控制的功能流。 图3是图1中孤岛控制的功能流。 图4是图1中校正控制的功能流。 图5是图1中预防控制的功能流。 图6是图1中优化控制的功能流。图7是图1中健壮控制的功能流。
具体实施例方式
城市电网自愈控制方案是根据城市电网当前所处的运行状态进行控制，使其 达到一种更佳的运行状态，从而保证城市电网的稳定、安全、可靠、经济运行。 具体的控制过程如下
1) 首先，电压电流互感器分别将城市电网各处的电压、电流信号变换为弱电 信号，传感器将开关的动作特性、触头温度变换为弱电信号，继电保护装置接收 到变换后的电压、电流信号后与当前保护定值区的定值进行比较，大于动作启动
值如定值O区为当前保护定值区、电流I段定值为7A、采集到的平山311线路电 流为9. 3A时触发继电器将洪将台311开关跳开以切除故障；重合闸合上跳开的洪 将台311开关，此时检测到平山311线路电流仍为9.3A，重合闸再次跳开刚合上 的洪将台311开关，此次重合失败；备用电源自投装置接收到变换后的电压、电 流信号和开关状态后与动作阀值比较，满足动作条件如平山35kV I段母线电压为 0.0 kV、平山35kVII段母线电压为35.64kV、平山310母联开关的运行状态为断 开时触发继电器合上此时的备用电源开关，即平山310母联开关，所有变换后的 弱电信号、继电保护装置和备用电源自投装置的动作情况、动作前后开关的状态 以报文方式通过远程测控终端和电力通讯网络传送给前置模块；
2) 前置模块接收到报文后对信号进行解析还原，并进行滤波处理，如采集到 平山10kV母线电压为3. 21kV、处理后为0. OkV，过滤错误信息后将信号传递给控 制决策模块，控制决策模块将接收到的电压电流值与正常电压电流值进行比较、 进行网络拓扑连通性检査，若负荷处的电压电流不在正常范围内、且与电源不连 通时确定为失电负荷，如平山10kV母线电压为0.0kV，小于正常电压9.8kV，且 平山10kV母线与电源的连接通路被切断，则确定连接到该母线的负荷为失电负荷， 然后执行拓扑分析输出对非故障的失电负荷的恢复供电方案如连接到平山10kV母 线的负荷的恢复供电方案为平山304开关分闸、303开关合闸，并按遥控报文格式 组织开关动作和保护定值区修改的控制信号，发送给前置模块；
3) 不存在失电负荷时，控制决策模块进行拓扑追踪负荷的电源，当负荷的电 源中只有分布式电源时确定为供电孤岛，如只有同源电厂为洪将台的308程桥负 荷和东门变的所有负荷供电，这些负荷与同源电厂及其相互之间的连接组成一个 供电孤岛，然后利用接收到的频率、电压、电流信号对孤岛内的有功功率和无功 功率进行平衡计算以输出切机、切负荷方案，如洪将台308程桥负荷和东门变的 所有负荷之和为23MW，大于同源电厂最大出力15MW，孤岛内的有功功率不平衡， 经过排序，东门变的108延安负荷、106延边负荷重要性最低，输出的切负荷方案为切除108延安负荷和106延边负荷，并按遥控报文格式组织有功无功电源和负 荷的控制信号，发送给前置模块；
4) 不存在失电负荷且负荷与大电网有电气联系时，控制决策模块利用接收到 的电压、电流、开关状态信号和存储的历史电压、电流、开关状态信号进行状态 辨识，如采集到六合767开关的运行状态为合上、767六东线东门侧电压为 116.52kV、辨识出767六东线无故障，并与存储的故障特征量(767六东线故障) 比较，当故障特征量不存在时按遥控报文格式组织安全自动装置的调控命令信号， 如调节东门767丌关两侧电压差减小到5. 5kV、两侧频率差减小到0. lHz，发送给 前置模块；
5) 无故障发生、不存在失电负荷且负荷与大电网有电气联系时，控制决策模 块将接收到的开关特征信息与出厂技术参数进行比较，当实际值不在正常范围时 确定开关存在异常，如金牛310丌关的分闸时间56. 9ms、分闸速度0. 82m/s、出 厂参数中分闸时间为小于等于50ms、分闸速度为0. 9~1. 3 m/s之间，实际分闸时 间过长、分闸速度过慢，故该开关存在异常，然后设置异常开关退出并逐步增大 功率，如将马四负荷从2.4MW按0. 1MW的步长逐歩增大到60MW，计算各种功率情 况下城市电网的临界电压，将当前运行情况如马集35kVII段母线电压为30.97kV、 马集ltt主变35kV侧电流为78. 3A与临界电压如马集35kVII段母线为23. 7kV、电 压和电流的JH常运行范围如35kV母线电压为31. 5~38. 5kV、马集1#主变35kV侧 电流为505A进行比较，当存在电压失稳趋势、过负荷或电压越限信号如马集35kV n段母线电压低于正常运行范围时，经过拓扑与灵敏度计算输出转移负荷的路径、 电容器投切和变压器分接头调节策略，如金牛310开关分闸、金牛387开关合闸、 升高马集ltt主变档位，并按遥控报文格式组织控制信号，发送给前置模块；
6) 无故障发生、不存在失电负荷且负荷与大电网有电气联系、无异常情况时， 控制决策模块利用接收到的继电保护装置动作信号、动作前后开关的状态信号和 动作前后的电压电流信号进行继电保护、开关动作逻辑因果追踪确定故障的位置 与类型，如768六洪1S线和769六洪2tt线的电流II段保护动作分别跳开六合768 开关、六合769丌关，动作前平山35kVl段母线电压为3.2kV、 10kV母线电压为 0.9kV、 311平山线电流为6.7A,确定故障发生在311平山线，然后对比继电保护 装置和开关的实际动作行为与应有动作逻辑，不一致时确定为误动或拒动，如311 平山线洪将台侧电流I段保护确定为拒动，并检验继电保护的选择性、灵敏性和 速动性，对不满足要求的保护定值进行整定计算，选择能适应城市电网运行状态 的定值区作为当前定值区，如将311平山线洪将台侧电流I段保护的当前定值区 修改为定值O区，按遥控报文格式组织控制信号，发送给前置模块；
7) 未接收到信号时，控制决策模块在定时器触发下启动从前置模块采集电压、电流、开关状态信号和运行维修记录，进行状态辨识，与城市电网运行状态特征 进行比较，如果不存在失电负荷、供电孤岛、故障、过负荷、电压越限、电压失 稳趋势、设备异常、高低压电磁环网、二次系统安全隐患，则结合存储的设备运 行年限与寿命曲线得出故障发生概率，分别丌断故障概率大于阀值如0.1的设备 如714洪马ltt线、715洪马2#线、770六金线计算潮流分布，与安全阈值比较得 到安全裕度和破坏安全约束的预想事故，如714洪马1S线，并对当前运行电网进 行网络拓扑连通性检査，如果从一点出发经过一些设备后能回到出发点，则所经 过的路径为高低压电磁环网，然后经过拓扑输出解环与负荷转移方案，如马集710 开关分闸、平山303开关合闸将马集ltt主变的负荷转移到平山变，并按遥控报文 格式组织开关操作信号，发送给前置模块；
8) 如果任意设备退出运行时城市电网仍然能正常运行，则对历史负荷进行延 拓处理，得出负荷的变化趋势，然后结合接收到的当前电压、电流、开关状态信 号对各种运行方式下的网损进行计算、比较，得到网损最小的运行方式以及由当 前运行方式转变为网损最小运行方式所需要进行的操作，如断开平山303开关、 合上平山304开关，进一歩根据新的运行方式和负荷的变化趋势，计算无功潮流 和功率因数，改变无功电源出力直到城市电网的无功潮流减小、功率因数增大且 大于功率因数限值、网损减小时确定为无功补偿设备的最终运行状态，如投入马 集115电容器、升高洪将台ltt主变档位，最后按遥控报文格式组织开关操作和变 压器分接头操作的命令信号，发送给前置模块；
9) 如果网损最小运行方式与当前运行方式相同，则利用接收到隐患，任意设 备退出运行时城市电网仍然能正常运行，且对于当前负荷分布情况按当前方式运 行网损最小、运行成本最低，则确定城市电网处于优化正常运行状态，此时利用 获的历史电压电流信号、预测负荷数据和电网结构对城市电网运行的现状进行评 估，比较负荷变化前后各种运行方式下的功率分布和电压的变化情况，输出当前 电网结构、有功电源或无功电源不能满足负荷及其变化的情况，如马集变的负荷 成3倍以上速度增长，在达到65MW后，仅由714洪马1#线和715洪马2#线供电 不可靠，当一条线检修时，另一条线不能承担所有负荷的供电，然后列出调整电 网结构、有功电源或无功电源的策略，如在马集变附近建一座分布式电源；
10) 前置模块接收到控制命令信号时，通过电力通讯网络发送给远程测控装 置执行相应的控制操作。
权利要求
1.一种城市电网运行的自愈控制方法，其特征在于采用基于自愈控制技术的城市电网一体化协调控制模式，信号的处理和控制策略的产生具有自适应性，无需外界干预自动完成控制过程，协调继电保护装置、开关、安全自动装置、自动调节装置的动作行为，具体步骤如下1)首先，电压电流互感器分别将城市电网各处的电压、电流信号变换为弱电信号，传感器将开关的动作特性、触头温度变换为弱电信号，继电保护装置接收到变换后的电压、电流信号后与当前保护定值区的定值进行比较，大于动作启动值时触发继电器将开关跳开以切除故障，备用电源自投装置接收到变换后的电压、电流信号和开关状态后与动作阀值比较，满足动作条件时触发继电器合上备用电源开关，所有变换后的弱电信号、继电保护装置和备用电源自投装置的动作情况、动作前后开关的状态以报文方式通过远程测控终端和电力通讯网络传送给前置模块；2)前置模块接收到报文后对信号进行解析还原，并进行滤波处理，过滤错误信息后将信号传递给控制决策模块，控制决策模块将接收到的电压电流值与正常电压电流值进行比较、进行网络拓扑连通性检查，若负荷处的电压电流不在正常值范围内、且与电源不连通时，执行拓扑分析输出对非故障的失电负荷的恢复供电方案，并按遥控报文格式组织开关动作和保护定值区修改的控制信号，发送给前置模块；3)不存在失电负荷时，控制决策模块进行拓扑追踪负荷的电源，当负荷的电源中只有分布式电源时，利用接收到的频率、电压、电流信号对孤岛内的有功功率和无功功率进行平衡计算以输出切机、切负荷方案，并按遥控报文格式组织有功无功电源和负荷的控制信号，发送给前置模块；4)不存在失电负荷且负荷与大电网有电气联系时，控制决策模块利用接收到的电压、电流、开关状态信号和存储的历史电压、电流、开关状态信号进行状态辨识，并与存储的故障特征量比较，当故障特征量不存在时按遥控报文格式组织安全自动装置的调控命令信号，发送给前置模块；5)无故障发生、不存在失电负荷且负荷与大电网有电气联系时，控制决策模块将接收到的开关特征信息与出厂技术参数进行比较，当实际值不在正常范围时确定开关存在异常，然后设置异常开关退出并逐步增大功率，计算各种功率情况下城市电网的临界电压，将当前运行情况与临界电压、电压和电流的正常运行范围进行比较，当存在电压失稳趋势、过负荷或电压越限信号时，经过拓扑与灵敏度计算输出转移负荷的路径、电容器投切和变压器分接头调节策略，并按遥控报文格式组织控制信号，发送给前置模块；6)无故障发生、不存在失电负荷且负荷与大电网有电气联系、无异常情况时，控制决策模块利用接收到的继电保护装置动作信号、动作前后开关的状态信号和动作前后的电压电流信号进行继电保护、开关动作逻辑因果追踪确定故障的位置与类型，然后对比继电保护装置和开关的实际动作行为与应有动作逻辑，不一致时确定为误动或拒动，并检验继电保护的选择性、灵敏性和速动性，对不满足要求的保护定值进行整定计算，选择能适应当前运行方式的定值区作为当前定值区，按遥控报文格式组织控制信号，发送给前置模块；7)未接收到信号时，控制决策模块在定时器触发下启动从前置模块采集电压、电流、开关状态信号和运行维修记录，进行状态辨识，与城市电网运行状态特征进行比较，如果不存在失电负荷、供电孤岛、故障、过负荷、电压越限、电压失稳趋势、设备异常、高低压电磁环网、二次系统安全隐患，则结合存储的设备运行年限与寿命曲线得出故障发生概率，开断故障概率大于阀值的设备计算潮流分布，与安全阈值比较得到安全裕度和破坏安全约束的预想事故，并对当前运行电网进行网络拓扑连通性检查，如果从一点出发经过一些设备后能回到出发点，则所经过的路径为高低压电磁环网，然后经过拓扑输出解环与负荷转移方案，并按遥控报文格式组织开关操作信号，发送给前置模块；8)如果任意设备退出运行时城市电网仍然能正常运行，则对历史负荷进行延拓处理，得出负荷的变化趋势，然后结合接收到的当前电压、电流、开关状态信号对各种运行方式下的网损进行计算、比较，得到网损最小的运行方式以及由当前运行方式转变为网损最小运行方式所需要进行的操作，进一步根据新的运行方式和负荷的变化趋势，计算无功潮流和功率因数，改变无功电源出力直到城市电网的无功潮流减少、功率因数增大且大于功率因数限值、网损减小时确定为无功补偿设备的最终运行状态，最后按遥控报文格式组织开关操作和变压器分接头操作的命令信号，发送给前置模块；9)如果网损最小运行方式与当前运行方式相同，则利用接收到的历史电压电流信号、预测负荷数据和电网结构对城市电网运行的现状进行评估，比较负荷变化前后各种运行方式下的功率分布和电压的变化情况，输出当前电网结构、有功电源或无功电源不能满足负荷及其变化的情况，以及调整电网结构、有功电源或无功电源的策略；10)前置模块接收到控制命令信号时，通过电力通讯网络发送给远程测控装置执行相应的控制操作。
2.根据权利要求1所述的城市电网运行的自愈控制方法，其特征在于执行拓扑分析输出对非故障的失电负荷的恢复供电方案，其方法为比较各备用电源的 功率，得到电源功率大于负荷且操作开关最少的供电方式，如果没有可行的供电 方式能恢复对所有负荷的供电则根据负荷的重要性进行排序，将大于电源功率且 重要性低的负荷确定为停电负荷，然后对操作后的电网运行方式进行保护定值整 定计算，选择能适应该运行方式的定值区作为当前定值区。
3. 根据权利要求1所述的城市电网运行的自愈控制方法，其特征在于对孤 岛内的有功功率和无功功率进行平衡计算以输出切机、切负荷方案，其方法为控 制决策模块利用接收到的孤岛内的频率、电压、电流信号进行功率平衡计算，如 果孤岛内电源能发出的总功率小于总负荷则根据负荷的重要性进行排序，将大于 电源功率且重要性低的负荷确定为停电负荷，如果发电机出力远大于总负荷则根 据发电机的出力进行排序，出力大小与功率差额最接近的发电机确定为停发机组； 在孤岛内功率平衡基础上逐步增大孤岛内的负荷功率，计算各种功率情况下孤岛的临界电压，将当前运行情况与临界电压进行比较，存在电压失稳趋势时对最接 近临界电压处的电容器、发电机和负荷进行控制，使孤岛内不发生电压失稳现象。
4. 根据权利要求1所述的城市电网运行的自愈控制方法，其特征在于经过 拓扑与灵敏度计算输出转移负荷的路径、电容器投切和变压器分接头调节策略， 其方法为设置异常设备的运行状态为退出，计算城市电网各种运行方式和无功补 偿方式下的功率分布、电压分布、以及负荷增长时的临界电压，并将各种运行情 况与电压和电流的正常运行范围进行比较，得到电压和电流都没有超出正常运行 范围的运行方式，然后将当前负荷下城市电网的临界电压与同样运行方式下负荷 增长时的临界电压进行比较，选出安全裕度最大的运行方式，然后对此运行方式 进行保护定值整定计算，选择能适应此运行方式的定值区作为当前定值区，从而 得出当前运行方式转变为该运行方式需要进行的开关操作^电容器投切或变压器 分接头调节情况，以及操作顺序。
5. 根据权利要求1所述的城市电网运行的自愈控制方法，其特征在于经过 拓扑输出解环与负荷转移方案，其方法为依次设置高低压电磁环网中每个设备的 状态为退出，计算退出前后功率的变化量，并进行排序，变化量最小的设备确定 为解环点，然后退出破坏安全约束的预想事故设备，计算城市电网潮流分布，并 与最大允许功率进行比较，大于最大允许功率时，改变开关运行状态重新计算潮 流分布，如果始终不能将所有线路功率减小到最大允许值之下，则改变开关状态 调整现有的网络运行方式，均衡负荷的分布，使得在破坏安全约束的预想事故设 备退出情况下所有线路的功率都小于最大允许值，比较当前运行方式与新运行方 式得出需要操作的开关及操作顺序。
全文摘要
城市电网运行的自愈控制方法是一种用于运行的城市电网中，采用基于自愈控制技术的城市电网一体化协调控制模式，信号的处理和控制策略的产生具有自适应性，无需外界干预自动完成控制过程，协调继电保护装置、开关、安全自动装置、自动调节装置的动作行为，对继电保护、开关、安全自动装置、各种自动调节装置及其参数进行协调控制，从而实现城市电网的稳定、安全、可靠、经济运行的技术方案，属于电力系统理论、控制理论和人工智能的交叉技术应用领域。
文档编号H02J3/26GK101594002SQ200910032589
公开日2009年12月2日 申请日期2009年7月3日 优先权日2009年7月3日
发明者但唐军, 昆 余, 刘皓明, 廖迎晨, 冰 王, 平 王, 袁晓玲, 陈星莺 申请人:河海大学