配电网自愈控制方法

文档序号:8382991阅读:497来源:国知局
配电网自愈控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种配电网控制技术领域,具体的是,一种配电网自愈控制方法。
【背景技术】
[0002] 随着社会经济的发展,停电造成的经济损失及对社会的影响越来越大。同时,伴 随着高科技电子设备在社会生产和生活中得到广泛的应用,例如可编程控制器、变频调速 设备、接触器、计算机和数据库系统W及个人电脑等,该些设备对供电质量提出了更高的要 求,即便是短暂的供电中断或电压扰动,都可能会引起设备运行异常,造成生产线停顿、设 备损坏、产品报废、数据丢失等严重事故。而目前电网运行中存在不少的供电质量扰动现 象,如因电网短路故障等原因引起的电压有效值突然下降经历短暂时问后又恢复正常的现 象,即电压骤降,W及配电线路瞬时性故障时的跳间而重合间成功动作、变电所的备用电源 自动投入装置(简称各自投装置)动作等均会引起用户供电出现数砂到数分钟的短时停电 等等。电压骤降和短时停电对社会的影响是巨大的。随着通信和信息技术的不断发展,数 字经济得到了长足的发展。我国随着产业结构的调整升级和新技术产业的不断涌现,数字 化设备的应用也日益增多。该些负荷对电压骤降和短时停电尤为敏感,该也预示着未来用 户对供电质量的要求也越来越高。
[0003] 智能电网是现代电网的发展方向,具有白愈、可靠、优质、高效、兼容、互动等特征, 白愈功能作为保证电网可靠、优质供电的关键功能,是智能电网的研究重点。电网自愈 (Self化aling)是指其利用先进的监控手段对电网的运行状态进行连续的在线诊断与评 估,及时发现并消除故障隐患,在故障发生时,能够快速隔离故障、自我恢复,将故障影响降 至最小。电网自愈就像人体的免疫功能一样,自愈功能使电网能够抵御并缓解各种内外部 危害(故障),保证电网的安全稳定运行和优质的供电质量。配电网直接面向用户,其中的 任何故障、电能质量扰动都会影响对用户的正常供电。在我国,电力用户遭受停电的事件有 近90%是中低压配电网造成的;造成电能质量问题的主要因素也在配电网。因此,智能配 电网自愈功能是提高供电质量、有效地缓解和减少电压骤降和短时停电问题的有效措施。

【发明内容】

[0004] 鉴于现有技术中存在的问题,提出一种配电网自愈控制方法,其主要包括故障定 位,故障恢复和自愈评价。
[0005] 配电网的一般区段或区域发生的故障,具体的故障定位步骤如下: 1、确定初始搜索区间。在配电网的分层模型中,W电源点作为基点,形成基点层的矩 阵为:
【主权项】
1. 一种配电网自愈控制方法,其特征在于,包括故障定位,故障恢复和自愈评价。
2. -种如权利要求1所述的配电网自愈控制方法,其特征在于,具体的故障定位步骤 如下: 1、 确定初始搜索区间,在配电网的分层模型中,以电源点巧作为基点,形成基点层的矩
阵为 ,由于故障区段或区域必位于分层拓扑模型中,而分 层模翌十的運?;去K|」电观设、一疋有取|辱电流流过,其后面的各层中必有一个顶点没有故障电 流流过,选基点层即电源点作为初始搜索区间, 2、 建立网络拓扑描述矩阵D,对配电网馈线上的各个开关设备进行编号,对于N节点的 配电网络,沿着网络潮流的方向将其分成M层,然后建立基于有向分层的网络拓扑描述矩 阵 , 3、 根据FTU信息生成故障信息矩阵G,当配电网发生故障时,馈线上的FTU装置将开关 状体上报到远方的配电自动化中心,具体操作为:当节点巧开关处有故障电流流过且电流 方向与潮流方向一致,则上报故障信息为"1〃,当节点vf开关处没有故障电流流过或者流过 的故障电流与潮流方向不一致,则上报故障信息为"〇",据此形成故障信息矩阵G,且必为 对角矩阵,
4、 故障判定矩阵P,将网络拓扑描述矩阵D与故障信息矩阵G相乘,得到故障判定矩阵 P,即P=DG, 5、 依故障判据进行故障定位,若故障判定矩阵P中最后一行不全为零的元素中巧=1, 则第i层编号为j的开关节点就是故障最小配电区的父节点, 6、 计算结束。
3. -种如权利要求2所述的配电网自愈控制方法,其特征在于,故障恢复算法涉及: 1) 故障区域:在修复硬件设备前无法通过自愈策略来恢复供电的失电区域,包括馈 线、变压器以及与其相连接的负荷, 2) 非故障失电区域:该区域自身并没有故障发生,是由于故障区域阻碍了其供电路径 从而引起停电的区域;通过自愈策略进行供电恢复的也是针对这个区域进行的, 3) 支持馈线:联络开关闭合后能够与失电区域直接相连的馈线,正常运行时,为了保 证配电网保持辐射状结构,该馈线与失电区域的联络开关是打开的, 4) 下一级馈线:直接相连在支持馈线上的馈线,这类馈线与失电区域并没有直接联 系,通常为了增大支持馈线的容量而转移负荷时使用; 5) 联络开关的最大备用容量心:联络开关的所有上游支路(与供电电源之间的支路) 中的支路额定电流与当下实际电流差的最大值, 6) 分段开关的可转移负荷量/^ :分段开关可以向联络开关转移的负荷量,即该分段开 关所带负荷之和,
在选取供电路径时,将此值作为选取联络开关的标准,只有那些备用容量大于有效分 段开关的可转移量的联络开关才会被纳入考虑范围, 7) 联络开关与发生电压越限的馈线之间的电气距离^ :用"阻抗"值来表示,
式中&为联络开关与产生电压越限的馈线之间的馈线集合;^为联络开关的出口电 压;八为每条馈线所带的负荷量。
4. 一种如权利要求3所述的配电网自愈控制方法,其特征在于,故障恢复是配电网故 障后的重构,与正常时重构要达到的降低网损,负荷平衡,提高供电质量优化性目的不同, 故障恢复的首要目标是尽可能多的恢复非故障失电区的失电负荷,其次是考虑开关动作次 数,如果同时存在有多个失电区域,将这些区域按照失电负荷的大小排列按次序恢复,在搜 索中排除那些不能满足辐射状拓扑约束的开关对,只考虑那些一端直接连接在待恢复区 域,另一端连在正常的供电馈线上的联络开关,每找到一组符合要求的开关,都要进行潮流 计算,检查此恢复方案是否能满足节点电压和支路电流约束,若同时发生电压越限和电流 越限的情况,优先考虑电流越限,由于系统故障后的状态已知且故障已隔离,算法首先根据 潮流计算结果记录配电网恢复前的初始信息以及开关状态,并参照失电负荷数的大小及重 要性综合考虑的结果对失电区恢复顺序进行排序,对每个故障区来说,自馈线恢复是最好 的选择;当自馈线不能实现供电恢复的时候,基于开关次数的考虑,闭合一个合适的联络开 关进行支持馈线整区恢复:如果该支持馈线出现电压或电流越限的情况,则再找到一个联 络开关,进行分区恢复操作;如若分区恢复操作策略同样不能实现失电区域的恢复,就需要 支持馈线把自带的非失电负荷向其下一级馈线转移来增大自身的备用容量,然后继续进行 分区恢复的方式来寻找恢复路径;当所有可能恢复方案都搜索完毕,仍存在越限情况不能 恢复全部失电负荷的时候,就参考负荷重要性排序进行失电区切负荷处理,并将其作为最 终恢复方案。
5. -种如权利要求4所述的配电网自愈控制方法,其特征在于,自愈评价包括自愈速 度指标和故障自愈率指标, 自愈速度指标配电网故障对用户的影响体现在供电中断与电压骤降两个方面,负荷根 据供电质量波动对其影响严重程度来划分时一般分为普通负荷,敏感负荷,严格负荷,智能 配电网自愈速度的快慢直接关系到对用户的影响程度,根据自愈速度的快慢来量化描述智 能配电网的自愈能力,以此作为评价智能配电网故障自愈能力的一项量化指标, 将自愈速度分为四级: (1) 一级自愈速度,也称为毫秒级自愈,指时间在一周波以内的自愈恢复,50Hz电网是 20毫秒,称为"无缝自愈", (2) 二级自愈速度,也称为周波级自愈,指时间在一周波以上、几十毫秒以内的自愈恢 复,对普通负荷和一般敏感负荷基本无影响, (3) 三级自愈速度,也称为秒级自愈,指时间在几秒钟内的自愈恢复,对敏感负荷有一 定影响,但对普通负荷无影响, (4) 四级自愈速度,也称为分钟级自愈,指时间在3分钟内即自愈恢复,虽用户都"感 觉"到停电,但短时间得到恢复,会影响敏感负荷的正常运行,但对普通负荷基本无影响, 对于停电时问超过3分钟的,则为不自愈,在供电可靠性指标里统计为停电, 自愈速度指标就描述了智能配电网对短时停电与电压骤降的自愈恢复功能。
6. -种如权利要求5所述的配电网自愈控制方法,其特征在于,故障自愈率指标是描 述智能配电网故障自愈的成功率指标,这些指标也可用于定量描述一个区域直至一个城市 的配电网对故障的自愈恢复能力, 第一个故障自愈率指标是供电故障自愈率,其定义为在统计期内故障自愈恢复的总用 户数与受故障影响的总用户数的百分比值,即:
式中,"每次故障影响的户数"指故障影响范围内线路连接的用户数;而"每次故障自愈 的户数"指由于配电网自愈操作供电没受故障影响或经历短暂停电后恢复供电的户数,它 是故障影响范围内连接的用户数与实际遭受停电户数之差,故障是通过变电站保护与故障 录波装置记录到的故障次数来统计,受影响的用户数是根据故障时网络运行结构与受影响 线路连接的用户数来统计;而实际停电户数可通过配电终端和智能电表记录来统计, 另一个故障自愈率指标是用户平均自愈次数,它是每个用在统计期内遭受故障的平均 自愈成功的次数,即:
供电故障自愈率与供电可靠性指标密切相关,供电故障自愈率指标描述了配电网在减 少故障停电方面的自愈能力,自愈能力强的配电网其供电可靠性则高。
【专利摘要】一种配电网自愈控制方法,其主要包括故障定位,故障恢复和自愈评价,利用先进的监控手段对电网的运行状态进行连续的在线诊断与评估,及时发现并消除故障隐患,在故障发生时,能够快速隔离故障、自我恢复,将故障影响降至最小,保证电网的安全稳定运行和优质的供电质量。
【IPC分类】H02H3-06, H02H7-26, H02J13-00
【公开号】CN104701831
【申请号】CN201510142936
【发明人】李锰, 全少理, 孙义豪, 李秋燕, 郭勇, 蒋小亮, 李科
【申请人】国家电网公司, 国网河南省电力公司经济技术研究院
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年3月30日
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1