一种集成保护自愈功能的配电网能量平衡调控方法与流程

1.本发明涉及能量调控技术领域，尤其是一种集成保护自愈功能的配电网能量平衡调控方法。


背景技术：

2.传统的10kv电压等级的配网一般只配置具备三遥(遥测、遥信、遥控)功能的配电终端，不具备保护自愈功能，近年来分布式配电网系统保护自愈功能已实现试点向推广应用，但并未与能量平衡调节相互配合，难以适用于越来越多的分布式电源接入的配电网系统；基于智能融合终端的台区能量监控，主要侧重于台区设备的监视和控制，较少涉及能量平衡方面的调节与控制；微电网能量管理系统可对系统内的储能、充电桩、光伏逆变器等设备进行实时调控，实现微电网系统的能量平衡调节，但是其可调节范围有限，且在系统故障情况下，非故障失电区域的分布式电源离网后将失去可调节能力。
3.在中国专利文献上公开的“一种用于风光储微网系统的能量管理控制器”，其公开号为cn104052159b，公开了一种用于风光储微网系统的能量管理控制器，该能量管理控制器包括能量管理监控系统、发电与储能系统、厂区负荷、配电及保护系统、数据采集系统、远程调度与监控系统，能够使能量管理系统、远程客户端以及电网调度中心及时获取该微网系统内的风光储设备实时工作数据、以及系统配电参数，便于实现整个微网系统的并网输出功率被厂区负荷消耗，并接受能量管理系统以及电网的分层调配，减小厂区用电成本，同时满足风光储微网系统的长期稳定并网运行。但是其并没有在故障情况下的应对策略。


技术实现要素：

4.本发明解决了目前微电网能量管理系统能量平衡调节范围有限且在故障情况下易失去可调节能力的问题，提出一种变电站一次设备多因素温度预测方法，包括能量管理器与分布式保护自愈系统，本发明能够实现含分布式电源配置且双端电源供电的配电网系统正常运行情况下的能量实时平衡调控以及故障情况下自愈系统调控及故障自愈后的能量平衡调节。
5.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种集成保护自愈功能的配电网能量平衡调控方法，包括以下步骤：s1，配电网系统正常运行，能量管理器采集配电网系统内的实时数据信息；s2，判断配电网系统任意节点负荷是否有变化，若是，进入步骤s3；若否，配电网系统如果出现故障进入步骤s4；如果不出现故障，进入步骤s1；s3，判断配电网系统内是否发生故障，若是，进入步骤s4；若否，执行能量管理器单独调控策略；s4，判断配电网系统内能量管理器是否调节过开关位置，若是，调节分布式电源输出，并进入步骤s5；若否，进行分布式保护自愈系统调控；s5，配电网系统恢复平衡。本发明中，能量管理器和分布式保护自愈系统共同对配
电网系统进行调控，调控的过程主要分为配电网系统正常运行情况和故障情况，在配电网系统正常运行情况下，能量管理器会获取系统内所有开关的位置状态以及分布式电源的实时数据信息；安装在系统中各个开关位置的保护控制终端正常运行情况下可接收能量管理器的控制命令，实现对应开关的分合控制；同时所有保护控制终端之间通过信息共享实现分布式保护自愈功能；故障情况下能量管理器配合分布式保护自愈系统共同作用进行针对性的调控。
6.作为优选，所述能量管理器单独调控策略具体为判断配电网系统任意节点负荷变动值是否大于预设变动值，若是，调节开关位置后进行调节分布式电源输出；若否，调节分布式电源输出。本发明中，系统内有预设变动值，若大于预设变动值，则判断为节点负荷变动大，此时会优先计算在各个开关位置不变的情况下，仅通过调节不同的分布式电源的输出实现区域内的能量平衡，在调节分布式电源输出无法满足区域内所有节点能量平衡的情况下，通过分开或合上系统中的开关、改变联络开关的位置，从而达到区域内能量平衡控制的目的；若小于预设变动值，则判断为节点负荷变动小，通过调节分布式电源的输出即可。
7.作为优选，所述分布式保护自愈系统调控的过程包括以下步骤：s41，分布式保护自愈系统进行自愈逻辑充电；s42，在发生故障后进行保护动作隔离故障；s43，进行自愈动作恢复非故障区域供电，调节分布式电源输出，恢复系统平衡。本发明中，自愈逻辑与联络开关有密切关系，在联络开关位置发生变化后，自愈逻辑需要重新充电；保护动作即为发生故障时，保护控制终端跳开故障点两侧的开关从而切除故障。系统两侧是两个电源，中间是一系列开关，这一系列开关中有一个是分开的（就是联络开关），其余都是闭合的，这样两个电源分别给联络开关两侧的负荷供电；当其中一侧有地方发生故障时，故障点两侧的开关跳开将故障隔离，但是故障点与联络开关之间的负荷也停电了，自愈动作就是在这种情况下合上联络开关，从而恢复这部分负荷的供电。
8.作为优选，所述步骤s43中进行自愈动作后，能量管理器仅能通过调节分布式电源的输出最大限度的实现系统内能量平衡调节，且此时分布式电源输出调节不考虑系统正常运行情况下所设置的裕度。本发明中，系统故障情况下，因为保护动作和自愈动作切除了故障（跳开了故障点两侧的开关）并且自愈（合上了联络开关），这个时候能量管理器就不能随便通过分合开关来实现系统能量平衡了，只能通过调节分布式电源的输出来实现系统能量平衡了，由于开关不能随便分合，故分布式电源的输出功率调节不考虑裕度。
9.作为优选，执行能量管理器单独调控策略时，若出现故障，转入至步骤s3中进行处理。本发明中，能量管理器在单独调控时，也会有故障情况，处理根据能量管理器是否调节过开关位置进行不同方式调控。
10.作为优选，所述步骤s43中自愈动作执行过程中，能量管理器不能调节开关位置。本发明中，闭锁能量管理器的分合开关操作，此闭锁信号需确认系统故障消除后通过手动复归才能解除。
11.作为优选，所述步骤s4中，在能量管理器调节过开关位置后，若立即发生故障，自愈逻辑不会触发；在恢复系统平衡后，自愈逻辑充电完成后，若发生故障即可进行分布式保护自愈系统调控。本发明中，自愈逻辑在调节过开关位置后，自愈逻辑也会发生变化，原来的联络开关位置均改变，故需要一定时间进行自愈逻辑的充电。
12.作为优选，对配电网系统节点负荷变动值大于预设变动值的情况设置有识别和记忆功能，对识别出的负荷变动情况，优先判别记忆中是否存在可行控制策略，若记忆中存在可行调控策略则选用其中的最优策略进行调控；若记忆中不存在可行调控策略，则重新进行调控并将其存入对应负荷变动的记忆中。本发明中，大负荷变动情况的识别功能指负荷变动的范围大或负荷变动后仅通过调整分布式电源输出难以实现系统能量平衡的情况，大负荷变动情况的记忆功能指针对识别出的负荷变动较大的情况后系统所采取的调控策略。
13.本发明的有益效果是：1、实现含分布式电源配置的双端供电的配电网系统正常运行情况下的能量实时平衡调节，通过调节系统内各分布式电源输出及分段开关位置实现系统能量平衡；2、实现含分布式电源配置的双端供电的配电网系统故障情况下故障区域自动隔离及恢复非故障区域供电，同时完成自愈后新的能量平衡调节。
附图说明
14.图1是本发明配电网系统正常运行情况下能量平衡调节示意图；图2是本发明配电网系统故障情况下分布式保护自愈系统调节示意图。
具体实施方式
15.实施例：本实施例提出一种集成保护自愈功能的配电网能量平衡调控方法，参考图1和图2，主要包括有以下的多个步骤，步骤s1，配电网系统正常运行，能量管理器采集配电网系统内的实时数据信息；实时数据信息具体包括配电网系统内所有开关的位置状态及分布式电源的实时数据信息。
16.步骤s2，初步判断配电网系统任意节点负荷是否有变化，若是，进入步骤s3；若否，配电网系统如果出现故障进入步骤s4；如果不出现故障，进入步骤s1；具体的，当配电网系统节点负荷没有变化时，也有可能出现故障情况；若不出现故障情况，则无需进行之后的调控步骤。
17.步骤s3，再进行配电网系统内是否发生故障的判断，若是，进入步骤s4；若否，执行能量管理器单独调控策略；具体的，在无故障的情况下，能量管理器单独进行调控，有故障则需要进行后续步骤的判断和调控。
18.能量管理器单独调控策略具体为判断配电网系统任意节点负荷变动值是否大于预设变动值，若是，调节开关位置后进行调节分布式电源输出；若否，调节分布式电源输出。本实施例中，系统内有预设变动值，若大于预设变动值，则判断为节点负荷变动大，此时会优先计算在各个开关位置不变的情况下，仅通过调节不同的分布式电源的输出实现区域内的能量平衡，在调节分布式电源输出无法满足区域内所有节点能量平衡的情况下，通过分开或合上系统中的开关、改变联络开关的位置，从而达到区域内能量平衡控制的目的；若小于预设变动值，则判断为节点负荷变动小，通过调节分布式电源的输出即可。为保证分布式电源的输出可实时调节以及在系统故障后依旧剩余可调节的空间，正常运行情况下，分布式电源输出设置一定的裕度，输出功率不超过最大可输出功率的70%。
19.在执行能量管理器单独调控策略时，若出现故障，转入至步骤s3中进行处理。本实
施例中，能量管理器在单独调控时，也会有故障情况，处理根据能量管理器是否调节过开关位置进行不同方式调控。
20.对配电网系统节点负荷变动值大于预设变动值的情况设置有识别和记忆功能，对识别出的负荷变动情况，优先判别记忆中是否存在可行控制策略，如果记忆中存在可行调控策略则选用其中的最优策略进行调控；如果记忆中不存在可行调控策略，则重新进行调控并将其存入对应负荷变动的记忆中。本实施例中，大负荷变动情况的识别功能指负荷变动的范围大或负荷变动后仅通过调整分布式电源输出难以实现系统能量平衡的情况，大负荷变动情况的记忆功能指针对识别出的负荷变动较大的情况后系统所采取的调控策略。
21.步骤s4，最后判断配电网系统内能量管理器是否调节过开关位置，若是，调节分布式电源输出，并进入步骤s5；若否，进行分布式保护自愈系统调控；具体的，在刚调节过开关位置后，自愈逻辑充电中，不能够进行自愈动作。
22.分布式保护自愈系统调控的过程包括以下步骤，步骤s41，首先进行分布式保护自愈系统进行自愈逻辑充电；步骤s42，其次在发生故障后进行保护动作隔离故障；步骤s43，最后进行自愈动作恢复非故障区域供电，调节分布式电源输出，恢复系统平衡。本实施例中，自愈逻辑与联络开关有密切关系，在联络开关位置发生变化后，自愈逻辑需要重新充电；保护动作即为发生故障时，保护控制终端跳开故障点两侧的开关从而切除故障。系统两侧是两个电源，中间是一系列开关，这一系列开关中有一个是分开的（就是联络开关），其余都是闭合的，这样两个电源分别给联络开关两侧的负荷供电；当其中一侧有地方发生故障时，故障点两侧的开关跳开将故障隔离，但是故障点与联络开关之间的负荷也停电了，自愈动作就是在这种情况下合上联络开关，从而恢复这部分负荷的供电。
23.在步骤s43中，自愈动作后，能量管理器只能通过调节分布式电源的输出最大限度的实现系统内能量平衡调节，且此时分布式电源输出调节不考虑系统正常运行情况下所设置的裕度。本实施例中，系统故障情况下，因为保护动作和自愈动作切除了故障（跳开了故障点两侧的开关）并且自愈（合上了联络开关），这个时候能量管理器就不能随便通过分合开关来实现系统能量平衡了，只能通过调节分布式电源的输出来实现系统能量平衡了，由于开关不能随便分合，故分布式电源的输出功率调节不考虑裕度。
24.且步骤s43中自愈动作执行过程中，能量管理器不能调节开关位置。本实施例中，闭锁能量管理器的分合开关操作，此闭锁信号需确认系统故障消除后通过手动复归才能解除。确认系统故障消除并手动复归后，能量管理器重新进入正常运行状况。
25.此外，步骤s4中，当能量管理器调节过开关位置后，若立即发生故障，自愈逻辑不会触发；在恢复系统平衡后，自愈逻辑充电完成后，若发生故障即可进行分布式保护自愈系统调控。本发明中，自愈逻辑在调节过开关位置后，自愈逻辑也会发生变化，原来的联络开关位置均改变，故需要一定时间进行自愈逻辑的充电。
26.步骤s5，配电网系统最终恢复平衡。
27.本发明中，能量管理器和分布式保护自愈系统共同对配电网系统进行调控，调控的过程主要分为配电网系统正常运行情况和故障情况，在配电网系统正常运行情况下，能量管理器会获取系统内所有开关的位置状态以及分布式电源的实时数据信息；安装在系统中各个开关位置的保护控制终端正常运行情况下可接收能量管理器的控制命令，实现对应开关的分合控制；同时所有保护控制终端之间通过信息共享实现分布式保护自愈功能；故
障情况下能量管理器配合分布式保护自愈系统共同作用进行针对性的调控。
28.本发明中，能量管理器在系统能量平衡调节过程中，如果涉及到调节开关分合，在开关分合操作过程中短时闭锁系统自愈功能，即暂时不能进行进行自愈动作，直至分合开关操作完成后重新开放系统自愈功能，分布式保护自愈系统根据能量管理器动作后的开关位置情况重新进行自愈逻辑充电。
29.上述实施例是对本发明的进一步阐述和说明，以便于理解，并不是对本发明的任何限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。