基于网络拓扑结构负荷逐渐加载聚合的计划孤岛划分方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及计划孤岛划分技术领域，尤其涉及一种基于网络拓扑结构负荷逐渐加载聚合的计划孤岛划分方法。
【背景技术】
[0002]智能电网是指电力系统通过自动预测和对系统干扰的响应提高电网的供电可靠性和供电效率。为了实现配电系统智能电网水平，各种自动化技术已经尝试在配电系统的计量、保护和控制领域进行应用。在这些技术中，其中的自动电源恢复是智能电网的一个重要组成部分，而这一部分因为分布式电源的接入可以归结为故障后计划性孤岛划分与非计划性孤岛的调度管理。从这个角度来看，这一问题同时又与基于DG的配电网系统的保护及其自动化系统有着密切的联系。因此寻找一套基于故障快速隔离及其随后的基于孤岛划分的电源恢复方案是实现配网智能化水平及其提高配网供电可靠性及其效率的一个有效手段。
[0003]传统的电力恢复过程可能需要几个小时来完成，这取决于客户报停的快速性和维修人员可以找到故障点和进行电力恢复的过程。近年来，电力部门普遍配置了配电自动化系统，系统包括:基于馈线配置了开关设备(重合器，电路断路器，等等)和具有保护与控制功能的智能电子设备(IH))。简单配置的自动化功能，如测量，监测，控制，通信等功能，使配网实现了自动故障识别，故障隔离和恢复供电等功能。其结果是，电力中断持续时间和系统的可靠性这两项指标都得到显著改善。
[0004]基于配网自动化提供的信息，自动故障定位和隔离故障，较容易实现。相比之下，自动电源恢复是一项艰巨的任务，许多研究工作都集中在这个领域，以解决这个应用困难，以前的研究主要是考虑的操作约束、负载平衡和其他实际问题。算法也是集中在启发式搜索技术，人工智能为基础的算法(例如，专家系统，遗传算法，模糊逻辑)领域的应用。虽然一些建议的算法的目标是提供一个实时的解决方案，但是其中大部分是仅适用于规划分析或被开发的调度控制中心，以帮助系统运营商进行决策。
【发明内容】
[0005]本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种基于网络拓扑结构负荷逐渐加载聚合的计划孤岛划分方法，以电源的负载能力大小为驱动，通过由根到叶逆向搜索的方法，将负荷逐渐加载聚合，最终找到最佳潮流平衡点，实现最佳孤岛划分。可以适用于任何网络拓扑结构的配电网，并且也不受DG运行方式的约束。
[0006]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0007]基于网络拓扑结构负荷逐渐加载聚合的计划孤岛划分方法，其特征是，包括
[0008]故障时以各电源为起点，以故障电流或方向性保护判据为搜索驱动，锁定故障区域，进行故障隔离；
[0009]故障隔离后，以故障隔离边界跳开的隔离开关为起点，此跳开的开关在故障前的网络拓扑结构中是树状结构的根；以其流过故障电流为搜索方向，将此方向搜索至的分界开关即为孤岛划分的边界开关；以电源超载能力为驱动；通过基于网络拓扑结构的负荷加载聚合方法进行微网孤岛划分。
[0010]故障时以电源指向电源或负荷搜索为正向。
[0011]故障隔离后孤岛划分时，以开关指向电源搜索为正向。
[0012]基于网络拓扑结构的负荷加载聚合方法中，假定电源为具有有限容量的恒压源；假定负荷开关具有有限的承载能力；负载归属于相联的线路负载能力这一参数；假定馈线具有有限的电流承载能力；约束条件为馈线电流不过载。
[0013]负荷加载聚合方法包括:
[0014]S1、从一个可回溯负荷源，跟踪所有它供应的网络分支，直到达到树结构的末端；
[0015]S2、在由负荷向电源侧递归时，定义每个网络馈线的负载电流，并给出其限值；
[0016]S3、可递归加载负荷经计算后，归算至其可回溯电源的可用容量供选择。
[0017]所述S1中的可回溯负荷源为变压器。
[0018]故障隔离后孤岛划分时，在搜索中，确定一个T节点的一个下游分支作为恢复负荷路径时，将该T节点与跟提供恢复供电电源连接最近的一个T节点之间的联络开关放在同一个集合S中，遍历打开集合S中的联络开关并通过判断打开联络开关后是否达到负荷平衡来确定该恢复负荷路径的边界开关，能够达到负荷平衡的联络开关即为该恢复负荷路径的边界开关，当该恢复负荷路径上的S集合中不存在能使得负荷平衡的联络开关时，对该T节点所连接的其他分支上按照同样的方法寻找边界开关，寻到的边界开关即是孤岛划分的边界开关。
[0019]故障隔离后孤岛划分时，搜索到一个T节点有多个下游分支能回溯返回至同一电源时，按照分支的负荷加载能力的绝对值从高到低的顺序作为恢复负荷路径搜索的方向。
[0020]当加载的负荷总数超出提供恢复供电电源的容量时，搜索终止。
[0021]故障隔离边界跳开的隔离开关有多个时，每个隔离开关都要作为起点按照同样的方法进行搜索。
[0022]本发明的有益效果:
[0023]本发明在故障时和孤岛划分时，采用不同的搜索起点，不同的搜索驱动，不同的搜索方向进行搜索，快速准确的完成故障的隔离和供电的快速恢复，形成了融故障隔离及孤岛划分为一体的保护控制方法。
[0024]以电源的负载能力大小为驱动，通过逐层递归即通过由根到叶逆向搜索的方法，将负荷逐渐加载聚合，最终找到最佳潮流平衡点，实现最佳孤岛划分。本发明不依据于事前的网络定义，可以适用于任何网络拓扑结构的配电网，并且也不受DG运行方式的约束，只要是可以在故障隔离后可以恢复正常运行的DG均可采用本发明。
【附图说明】
[0025]图1为配网运行环境状态分区转化图；
[0026]图2为保护联跳配合关系示意图；
[0027]图3为本实施例中基于拓扑结构搜索的负荷加聚孤岛划分方法流程图；
[0028]图4为本实施例中基于拓扑结构搜索的负荷加聚孤岛划分示意图；
[0029]图5(a)为配电自动化实际动作隔离故障动作图；
[0030]图5(b)为配电自动化实际动作供电恢复图1 ;
[0031]图5(c)为配电自动化实际动作供电恢复图2。
【具体实施方式】
[0032]下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
[0033]本发明提出了一种基于网络拓扑结构负荷逐渐加载聚合的计划孤岛划分方法，通过故障时的故障电流的分析及其故障前的各个电源(包括DG)供电能力与各个拓扑分支负载能力的分析，完成关于故障隔离以及隔离后的电源供电恢复一整套的基于配电自动化系统的故障诊断综合方案，即失去了电源的健康区域，根据拓扑连接关系创建供电路径，通过有效负荷平衡开关的跳闸操作，自动形成计划孤岛的划分。并且通过故障时跳开开关为起点，以故障电流大小为引挚，以各个电源为终点，通过相对于前者的逆向搜索，完成故障区段的判断与隔离。
[0034]如图1所示，配电网运行环境通常用以下5种状态来描述配电网络:正常，报警，紧急状态和恢复后次状态(包括计划孤岛划分)、最终恢复状态(包括孤岛并网)。
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