一种基于智能电网的配电网自愈控制系统和方法与流程

技术领域

本发明涉及一种基于智能电网的配电网自愈控制系统和方法，属于计算机、电力领域。

背景技术：

电网的自愈（Self Healing）是指其在无需或仅需少量的人为干预的情况下，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，及时发现并快速调整，消除故障隐患；在故障发生时，能够快速隔离故障、自我恢复，不影响用户的正常供电或将故障影响降至最小。就像人体的免疫功能一样，自愈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供电质量。

随着配电自动化的高速发展，配电网自愈功能越来越受到电网建设者重视，加大了在“配电网自愈”方面的投入和建设，并在很多配电自动化系统的招标方案里明确提出了“配电网自愈”的功能要求。

配电网自愈控制是面向智能配电网，以传感采集和通信技术为媒介，以数据挖掘与状态监测、电网预警为基础，以状态评估和分析决策为核心，以控制设备为手段，实现对系统的优化运行、风险预防、故障处置。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明的技术方案提供了一种基于智能电网的配电网自愈控制系统和方法，在馈线自动化的基础之上，结合配电网状态估计和潮流计算等分析的结果，自动诊断配电网当前所处的运行状态，并进行控制策略决策，实现对配电网一、二次设备的自动控制，消除配电网运行隐患，缩短故障处理周期，提高运行安全裕度，促使配电网转向更好的运行状态，赋予配电网自愈能力。

本发明的技术方案包括一种基于智能电网的配电网自愈控制系统，其特征在于，该系统包括：可视模块，用于周期性对配电网状态进行辨识，进而根据辨识结果生成对应的控制方案，还包括对配电网拓扑图进行实时展示；风险模块，用于对配电网风险指标进行计算及预测，创建对应的风险规则库并生成预防控制方案，进一步，当出现风险时使用界面对风险状态进行展示；模拟模块，用于基于对配电网参数进行设置，模拟配电网风险状态，进一步启用所述风险模块对模拟配电网风险状态进行评估；决策模块，用于对配电网的性能进行评价，并根据不同的评价提供对应的优化控制决策；参数模块，用于提供人机交互界面对所述可视模块、风险模块、模拟模块及决策模块参数进行人工自定义设置，还用于对计算结果进行查看。

根据所述的基于智能电网的配电网自愈控制系统，该系统还包括：可以基于多种电网模型进行自愈控制，具体包括实时电网模型、未来电网模型及历史电网模型。

根据所述的基于智能电网的配电网自愈控制系统，所述的可视模块还包括：采集子模块，用于在固定时间的一个周期内，对电网所处的状态进行识别，根据状态辨识结果，分别生成不同的控制方案，进一步使用显示界面对状态及告警信息进行显示，其中电网状态包括正常、风险、紧急、优化及恢复状态；显示子模块，用于在可视界面对整个配电网络的拓扑图进行实时展示，并且对拓扑图中正常数据点及异常数据点使用显著标识进行区分；微网子模块，用于允许分布式能源以微网形式接入，并当配网发生故障时，对配电网与微网实施隔离，使得微网形成供电孤岛并向重要负荷供电。

根据所述的基于智能电网的配电网自愈控制系统，所述的风险模块还包括：风险计算子模块，用于计算配电网的风险指标，并对历史风险指标建立风险规则库，在未来对配电网进行计算风险指标时，从规则库查找相应的风险规则并生成相应的控制方案，进一步还用于对未来的时间段进行风险预测；风险预览子模块，用于将不同的风险划分为多个风险等级，所预览的风险区域可以是配电网部分区域，还可以是全部区域，进一步，对风险区域使用明显标识进行标注并定位。

根据所述的基于智能电网的配电网自愈控制系统，所述的模拟模块还包括：用于基于所述参数模块对配电网参数进行设置，进一步调整电网参数，使得电网参数模拟达到指定的风险状态，进而进行相应的风险评估模拟及控制方案模拟。

根据所述的基于智能电网的配电网自愈控制系统，所述的决策模块还包括：用于对配电网的安全性、供电能力、可靠性、经济性、供电质量进行评估，根据评估结果生成对应的优化控制方案。

根据所述的基于智能电网的配电网自愈控制系统，所述的控制方案还包括：用于根据配电网所处的状态生成对应的一个或/和控制方案，经过一个控制方案处理的配电网进一步执行下一个控制方案，直至配电网达到最优状态。

本发明的技术方案还包括一种智能电网的配电网自愈控制系统，其特征在于，该方法包括：周期性对配电网状态进行辨识，进而根据辨识结果生成对应的控制方案，还包括对配电网拓扑图进行实时展示；对配电网风险指标进行计算及预测，创建对应的风险规则库并生成预防控制方案，进一步，当出现风险时使用界面对风险状态进行展示；基于对配电网参数进行设置，模拟配电网风险状态，进一步启用所述风险模块对模拟配电网风险状态进行评估；对配电网的性能进行评价，并根据不同的评价提供对应的优化控制决策；提供人机交互界面对所述可视模块、风险模块、模拟模块及决策模块参数进行人工自定义设置，还用于对计算结果进行查看。

进一步，该方法还包括：基于多种电网模型进行自愈控制，具体包括实时电网模型、未来电网模型及历史电网模型。

根据所述的基于智能电网的配电网自愈控制系统，该方法还包括：在固定时间的一个周期内，对电网所处的状态进行识别，根据状态辨识结果，分别生成不同的控制方案，进一步使用显示界面对状态及告警信息进行显示，其中电网状态包括正常、风险、紧急、优化及恢复状态；在可视界面对整个配电网络的拓扑图进行实时展示，并且对拓扑图中正常数据点及异常数据点使用显著标识进行区分；允许分布式能源以微网形式接入，并当配网发生故障时，对配电网与微网实施隔离，使得微网形成供电孤岛并向重要负荷供电。

进一步，该方法还包括：计算配电网的风险指标，并对历史风险指标建立风险规则库，在未来对配电网进行计算风险指标时，从规则库查找相应的风险规则并生成相应的控制方案，进一步还用于对未来的时间段进行风险预测；将不同的风险划分为多个风险等级，所预览的风险区域可以是配电网部分区域，还可以是全部区域，进一步，对风险区域使用明显标识进行标注并定位。

进一步，该方法还包括：使用参数模块对配电网参数进行设置，进一步调整电网参数，使得电网参数模拟达到指定的风险状态，进而进行相应的风险评估模拟及控制方案模拟。

进一步，该方法还包括：对配电网的安全性、供电能力、可靠性、经济性、供电质量进行评估，根据评估结果生成对应的优化控制方案。

进一步，其特征在于，该方法还包括：根据配电网所处的状态生成对应的一个或/和控制方案，经过一个控制方案处理的配电网进一步执行下一个控制方案，直至配电网达到最优状态。

本发明的有益效果为：风险预警，支持配电网在紧急状态、恢复状态、异常状态、警戒状态和安全状态等状态划分及分析评价机制，为配电网自愈控制实现提供理论基础和分析模型依据；校正控制，包括预防控制、校正控制、恢复控制、紧急控制，各级控制策略保持一定的安全裕度，满足N-1准则； 具备相关信息融合分析的能力，在故障信息漏报、误报和错报条件下能够容错故障定位；支持配电网大面积停电情况下的多级电压协调、快速恢复功能； 支持大批量负荷紧急转移的多区域配合操作控制；自愈控制宜延伸至配电高电压等级统一考虑。

附图说明

图1所示为根据本发明实施方式的结构框图；

图2所示为根据本发明实施方式的配网自愈控制图；

图3所示为根据本发明实施方式的配网自愈控制的处理流程图；

图4所示为根据本发明实施方式的风险评估图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。本发明的基于智能电网的配电网自愈控制系统和方法适用于配电网自愈处理。

图1所示为根据本发明实施方式的结构框图。具体如下A-H所示，

A.电网模型选择,可以基于各种电网模型进行自愈控制，包括：

1)实时电网模型：指当前电网模型；

2）未来电网模型：指未来几个月内将要投运的电网模型；

3）历史电网模型：指历史某一时刻的电网模型。

B.自愈状态评估,包括

1）在每一个采集周期内，于后台进行系统5种状态（正常、优化、风险、紧急、恢复）的状态辨识，根据状态辨识结果，分别生成不同的控制方案。在前台界面上给出整个系统当前状态及各告警信息；

2）可以在主接线图上看到整个配电网络的拓扑情况。各节点（母线/开关/配变/主变）以数字形式实时显示三相电压、电流和功率因数的大小（根据状态估计，判断为合理数据的以正常颜色实时显示，不合理的数据通过特殊颜色显示），线路区段首末端以数字和箭头方式显示有功和无功和大小和方向，通过不同颜色显示告警信息；

3）在分布式能源接入情况下，允许微网形式的运行，当配网发生故障时，通过自愈控制，实现微网与配电网分离，形成孤岛并独立地向其内部的重要负荷供电。

C.风险辨识、评估和预警,包括

1）可以计算风险指标；

2）可以根据风险指标计算结果以及对应的规则库，判断出所面临风险的类型。

3）可以预测从现在起未来一段时间内配电网所面临的风险情况。

4）可以根据风险类型辨识结果，生成相应的预防控制方案，供调度决策人员参考。

5）可以通过风险等级反馈在用户界面上，并给出一定的告警信息（图像、文字、声音等报警信号），供调度决策人员参考；

6）可以对全网或局部电网的风险状况进行集中辨识、判断、定位以及预防控制。

7）可以将风险准确定位到局部，并可以根据局部风险状况来反映全局风险情况。

8）可以在图形上直接显示风险区，也可以用弹出窗。

可预警的风险分为系统风险、节点风险及设备风险，涉及过负荷、过电压、低电压（电压越限）、三相不平衡风险等方面的风险。

D.多区域配合操作控制

在变电站全站停电情况下，进行大批量负荷紧急转移的多区域配合操作控制并验证。

E.风险事件模拟,仿真态下，在设定好电网的相关参数，如环境参数、系统负荷、运行方式等，再在此基础上，人工改变电网的某些参数，如负荷大小、变压器分接头位置等，来模拟电网的风险状态，并启动风险辨识模块，进行风险辨识、评估和预警。

F优化控制决策,包括

1)对电网进行安全性评价，如：节点电压水平、主变和线路负载率等。

2)对电网供电能力进行评价，如：容载比、线路间负荷转移能力等。当供电能力不能满足负荷需求时，根据负荷重要程度、产生的经济社会效益以及历史压负荷情况，进行甩负荷。

3)对电网可靠性和供电质量进行评价，如：负荷点故障率、系统平均停电频率、系统平均停电时间、电压合格率等。

4)对电网经济性进行评价，如：线损率和设备利用效率等。

5)根据上述评价，可以给出相应的优化控制方案。

G.参数设置，支持对各功能模块算法中某些参数进行人工干预，如电网状态评估规则、风险状态辨识规则等。需要设置的参数内容请参见后文的说明。

H.界面显示，提供人机界面，用于自愈系统各功能的计算参数设置、启动运行、计算结果查看等。

图2所示为根据本发明实施方式的配网自愈控制图。用于表示在针对不同的配电网状况时，采用不同的控制方案进行解决。通过设备状态监视、稳定断面监视、紧急预警、恢复控制、优化控制等5 个层次对电网薄弱环节进行分析，准确把握电网的监控要点，给出相应的事故处理和校正/优化策略。一般地，配电网运行状态可以归纳为以下几个阶段：

（1）紧急状态：指配电网中有故障发生，或有严重低电压，或有严重过负荷，或有过负荷持续时间超出允许范围，需继电保护动作以防止运行继续恶化时所处的状态。

（2）恢复状态：指对配电网的紧急状态实施控制后，配电网的参数尚能符合运行约束条件，但存在失电负荷或供电孤岛，此时配电网的运行状态虽不再继续恶化，但尚未确立正常运行状态。

（3）异常状态：指配电网中存在过负荷且持续时间在允许范围内，电压越限但未发生电压失稳，或电力设备运行异常时所处的状态。

（4）警戒状态：指当前时刻尚无故障或异常发生，但需保持警戒的状态。比如预测未来2小时内将发生过负荷事件，则向值班人员报警。

（5）安全状态：指配电网各项运行参数正常，但有可能存在N-1的安全隐患，或者在受到某一个合理的预想事故扰动后不能完全满足约束条件时所处的状态。

（6）经济状态：指配电网稳定、安全、可靠运行，且在当前负荷水平下损耗低、运行成本小。

图3所示为根据本发明实施方式的配网自愈控制的处理流程图，用于表示顺序使用不同的控制方案解决配网状况的流程图。通过设备状态监视、稳定断面监视、紧急预警、恢复控制、优化控制等5个层次对电网薄弱环节进行分析，准确把握电网的监控要点，给出相应的事故处理和校正/优化策略。

图4所示为根据本发明实施方式的风险评估图。用于表示风险评估的详细处理过程。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。