配電網(wǎng)自愈控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種配電網(wǎng)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體的是，一種配電網(wǎng)自愈控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，停電造成的經(jīng)濟(jì)損失及對(duì)社會(huì)的影響越來(lái)越大。同時(shí)，伴 隨著高科技電子設(shè)備在社會(huì)生產(chǎn)和生活中得到廣泛的應(yīng)用，例如可編程控制器、變頻調(diào)速 設(shè)備、接觸器、計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)W及個(gè)人電腦等，該些設(shè)備對(duì)供電質(zhì)量提出了更高的要 求，即便是短暫的供電中斷或電壓擾動(dòng)，都可能會(huì)引起設(shè)備運(yùn)行異常，造成生產(chǎn)線停頓、設(shè) 備損壞、產(chǎn)品報(bào)廢、數(shù)據(jù)丟失等嚴(yán)重事故。而目前電網(wǎng)運(yùn)行中存在不少的供電質(zhì)量擾動(dòng)現(xiàn) 象，如因電網(wǎng)短路故障等原因引起的電壓有效值突然下降經(jīng)歷短暫時(shí)問(wèn)后又恢復(fù)正常的現(xiàn) 象，即電壓驟降，W及配電線路瞬時(shí)性故障時(shí)的跳間而重合間成功動(dòng)作、變電所的備用電源 自動(dòng)投入裝置（簡(jiǎn)稱(chēng)各自投裝置）動(dòng)作等均會(huì)引起用戶(hù)供電出現(xiàn)數(shù)砂到數(shù)分鐘的短時(shí)停電 等等。電壓驟降和短時(shí)停電對(duì)社會(huì)的影響是巨大的。隨著通信和信息技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù) 字經(jīng)濟(jì)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。我國(guó)隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整升級(jí)和新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的不斷涌現(xiàn)，數(shù)字 化設(shè)備的應(yīng)用也日益增多。該些負(fù)荷對(duì)電壓驟降和短時(shí)停電尤為敏感，該也預(yù)示著未來(lái)用 戶(hù)對(duì)供電質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。
[0003] 智能電網(wǎng)是現(xiàn)代電網(wǎng)的發(fā)展方向，具有白愈、可靠、優(yōu)質(zhì)、高效、兼容、互動(dòng)等特征， 白愈功能作為保證電網(wǎng)可靠、優(yōu)質(zhì)供電的關(guān)鍵功能，是智能電網(wǎng)的研究重點(diǎn)。電網(wǎng)自愈 (Self化aling)是指其利用先進(jìn)的監(jiān)控手段對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行連續(xù)的在線診斷與評(píng) 估，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除故障隱患，在故障發(fā)生時(shí)，能夠快速隔離故障、自我恢復(fù)，將故障影響降 至最小。電網(wǎng)自愈就像人體的免疫功能一樣，自愈功能使電網(wǎng)能夠抵御并緩解各種內(nèi)外部 危害（故障），保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行和優(yōu)質(zhì)的供電質(zhì)量。配電網(wǎng)直接面向用戶(hù)，其中的 任何故障、電能質(zhì)量擾動(dòng)都會(huì)影響對(duì)用戶(hù)的正常供電。在我國(guó)，電力用戶(hù)遭受停電的事件有 近90%是中低壓配電網(wǎng)造成的；造成電能質(zhì)量問(wèn)題的主要因素也在配電網(wǎng)。因此，智能配 電網(wǎng)自愈功能是提高供電質(zhì)量、有效地緩解和減少電壓驟降和短時(shí)停電問(wèn)題的有效措施。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，提出一種配電網(wǎng)自愈控制方法，其主要包括故障定 位，故障恢復(fù)和自愈評(píng)價(jià)。
[0005] 配電網(wǎng)的一般區(qū)段或區(qū)域發(fā)生的故障，具體的故障定位步驟如下： 1、確定初始搜索區(qū)間。在配電網(wǎng)的分層模型中，W電源點(diǎn)作為基點(diǎn)，形成基點(diǎn)層的矩 陣為：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種配電網(wǎng)自愈控制方法，其特征在于，包括故障定位，故障恢復(fù)和自愈評(píng)價(jià)。
2. -種如權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)自愈控制方法，其特征在于，具體的故障定位步驟 如下： 1、 確定初始搜索區(qū)間，在配電網(wǎng)的分層模型中，以電源點(diǎn)巧作為基點(diǎn)，形成基點(diǎn)層的矩
陣為 ，由于故障區(qū)段或區(qū)域必位于分層拓?fù)淠Ｐ椭?，而? 層模翌十的運(yùn)?;去K|」電觀設(shè)、一疋有取|辱電流流過(guò)，其后面的各層中必有一個(gè)頂點(diǎn)沒(méi)有故障電 流流過(guò)，選基點(diǎn)層即電源點(diǎn)作為初始搜索區(qū)間， 2、 建立網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涿枋鼍仃嘍，對(duì)配電網(wǎng)饋線上的各個(gè)開(kāi)關(guān)設(shè)備進(jìn)行編號(hào)，對(duì)于N節(jié)點(diǎn)的 配電網(wǎng)絡(luò)，沿著網(wǎng)絡(luò)潮流的方向?qū)⑵浞殖蒑層，然后建立基于有向分層的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涿枋鼍? 陣 , 3、 根據(jù)FTU信息生成故障信息矩陣G，當(dāng)配電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，饋線上的FTU裝置將開(kāi)關(guān) 狀體上報(bào)到遠(yuǎn)方的配電自動(dòng)化中心，具體操作為：當(dāng)節(jié)點(diǎn)巧開(kāi)關(guān)處有故障電流流過(guò)且電流 方向與潮流方向一致，則上報(bào)故障信息為"1〃，當(dāng)節(jié)點(diǎn)vf開(kāi)關(guān)處沒(méi)有故障電流流過(guò)或者流過(guò) 的故障電流與潮流方向不一致，則上報(bào)故障信息為"〇"，據(jù)此形成故障信息矩陣G，且必為 對(duì)角矩陣，
4、 故障判定矩陣P，將網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涿枋鼍仃嘍與故障信息矩陣G相乘，得到故障判定矩陣 P，即P=DG， 5、 依故障判據(jù)進(jìn)行故障定位，若故障判定矩陣P中最后一行不全為零的元素中巧=1， 則第i層編號(hào)為j的開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)就是故障最小配電區(qū)的父節(jié)點(diǎn)， 6、 計(jì)算結(jié)束。
3. -種如權(quán)利要求2所述的配電網(wǎng)自愈控制方法，其特征在于，故障恢復(fù)算法涉及： 1) 故障區(qū)域：在修復(fù)硬件設(shè)備前無(wú)法通過(guò)自愈策略來(lái)恢復(fù)供電的失電區(qū)域，包括饋 線、變壓器以及與其相連接的負(fù)荷， 2) 非故障失電區(qū)域：該區(qū)域自身并沒(méi)有故障發(fā)生，是由于故障區(qū)域阻礙了其供電路徑 從而引起停電的區(qū)域；通過(guò)自愈策略進(jìn)行供電恢復(fù)的也是針對(duì)這個(gè)區(qū)域進(jìn)行的， 3) 支持饋線：聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)閉合后能夠與失電區(qū)域直接相連的饋線，正常運(yùn)行時(shí)，為了保 證配電網(wǎng)保持輻射狀結(jié)構(gòu)，該饋線與失電區(qū)域的聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)是打開(kāi)的， 4) 下一級(jí)饋線：直接相連在支持饋線上的饋線，這類(lèi)饋線與失電區(qū)域并沒(méi)有直接聯(lián) 系，通常為了增大支持饋線的容量而轉(zhuǎn)移負(fù)荷時(shí)使用； 5) 聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)的最大備用容量心：聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)的所有上游支路（與供電電源之間的支路） 中的支路額定電流與當(dāng)下實(shí)際電流差的最大值， 6) 分段開(kāi)關(guān)的可轉(zhuǎn)移負(fù)荷量/^ :分段開(kāi)關(guān)可以向聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)移的負(fù)荷量，即該分段開(kāi) 關(guān)所帶負(fù)荷之和，
在選取供電路徑時(shí)，將此值作為選取聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，只有那些備用容量大于有效分 段開(kāi)關(guān)的可轉(zhuǎn)移量的聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)才會(huì)被納入考慮范圍， 7) 聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)與發(fā)生電壓越限的饋線之間的電氣距離^ :用"阻抗"值來(lái)表示，
式中&為聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)與產(chǎn)生電壓越限的饋線之間的饋線集合；^為聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)的出口電 壓；八為每條饋線所帶的負(fù)荷量。
4. 一種如權(quán)利要求3所述的配電網(wǎng)自愈控制方法，其特征在于，故障恢復(fù)是配電網(wǎng)故 障后的重構(gòu)，與正常時(shí)重構(gòu)要達(dá)到的降低網(wǎng)損，負(fù)荷平衡，提高供電質(zhì)量?jī)?yōu)化性目的不同， 故障恢復(fù)的首要目標(biāo)是盡可能多的恢復(fù)非故障失電區(qū)的失電負(fù)荷，其次是考慮開(kāi)關(guān)動(dòng)作次 數(shù)，如果同時(shí)存在有多個(gè)失電區(qū)域，將這些區(qū)域按照失電負(fù)荷的大小排列按次序恢復(fù)，在搜 索中排除那些不能滿(mǎn)足輻射狀拓?fù)浼s束的開(kāi)關(guān)對(duì)，只考慮那些一端直接連接在待恢復(fù)區(qū) 域，另一端連在正常的供電饋線上的聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，每找到一組符合要求的開(kāi)關(guān)，都要進(jìn)行潮流 計(jì)算，檢查此恢復(fù)方案是否能滿(mǎn)足節(jié)點(diǎn)電壓和支路電流約束，若同時(shí)發(fā)生電壓越限和電流 越限的情況，優(yōu)先考慮電流越限，由于系統(tǒng)故障后的狀態(tài)已知且故障已隔離，算法首先根據(jù) 潮流計(jì)算結(jié)果記錄配電網(wǎng)恢復(fù)前的初始信息以及開(kāi)關(guān)狀態(tài)，并參照失電負(fù)荷數(shù)的大小及重 要性綜合考慮的結(jié)果對(duì)失電區(qū)恢復(fù)順序進(jìn)行排序，對(duì)每個(gè)故障區(qū)來(lái)說(shuō)，自饋線恢復(fù)是最好 的選擇；當(dāng)自饋線不能實(shí)現(xiàn)供電恢復(fù)的時(shí)候，基于開(kāi)關(guān)次數(shù)的考慮，閉合一個(gè)合適的聯(lián)絡(luò)開(kāi) 關(guān)進(jìn)行支持饋線整區(qū)恢復(fù)：如果該支持饋線出現(xiàn)電壓或電流越限的情況，則再找到一個(gè)聯(lián) 絡(luò)開(kāi)關(guān)，進(jìn)行分區(qū)恢復(fù)操作；如若分區(qū)恢復(fù)操作策略同樣不能實(shí)現(xiàn)失電區(qū)域的恢復(fù)，就需要 支持饋線把自帶的非失電負(fù)荷向其下一級(jí)饋線轉(zhuǎn)移來(lái)增大自身的備用容量，然后繼續(xù)進(jìn)行 分區(qū)恢復(fù)的方式來(lái)尋找恢復(fù)路徑；當(dāng)所有可能恢復(fù)方案都搜索完畢，仍存在越限情況不能 恢復(fù)全部失電負(fù)荷的時(shí)候，就參考負(fù)荷重要性排序進(jìn)行失電區(qū)切負(fù)荷處理，并將其作為最 終恢復(fù)方案。
5. -種如權(quán)利要求4所述的配電網(wǎng)自愈控制方法，其特征在于，自愈評(píng)價(jià)包括自愈速 度指標(biāo)和故障自愈率指標(biāo)， 自愈速度指標(biāo)配電網(wǎng)故障對(duì)用戶(hù)的影響體現(xiàn)在供電中斷與電壓驟降兩個(gè)方面，負(fù)荷根 據(jù)供電質(zhì)量波動(dòng)對(duì)其影響嚴(yán)重程度來(lái)劃分時(shí)一般分為普通負(fù)荷，敏感負(fù)荷，嚴(yán)格負(fù)荷，智能 配電網(wǎng)自愈速度的快慢直接關(guān)系到對(duì)用戶(hù)的影響程度，根據(jù)自愈速度的快慢來(lái)量化描述智 能配電網(wǎng)的自愈能力，以此作為評(píng)價(jià)智能配電網(wǎng)故障自愈能力的一項(xiàng)量化指標(biāo)， 將自愈速度分為四級(jí)： (1) 一級(jí)自愈速度，也稱(chēng)為毫秒級(jí)自愈，指時(shí)間在一周波以?xún)?nèi)的自愈恢復(fù)，50Hz電網(wǎng)是 20毫秒，稱(chēng)為"無(wú)縫自愈"， (2) 二級(jí)自愈速度，也稱(chēng)為周波級(jí)自愈，指時(shí)間在一周波以上、幾十毫秒以?xún)?nèi)的自愈恢 復(fù)，對(duì)普通負(fù)荷和一般敏感負(fù)荷基本無(wú)影響， (3) 三級(jí)自愈速度，也稱(chēng)為秒級(jí)自愈，指時(shí)間在幾秒鐘內(nèi)的自愈恢復(fù)，對(duì)敏感負(fù)荷有一 定影響，但對(duì)普通負(fù)荷無(wú)影響， (4) 四級(jí)自愈速度，也稱(chēng)為分鐘級(jí)自愈，指時(shí)間在3分鐘內(nèi)即自愈恢復(fù)，雖用戶(hù)都"感 覺(jué)"到停電，但短時(shí)間得到恢復(fù)，會(huì)影響敏感負(fù)荷的正常運(yùn)行，但對(duì)普通負(fù)荷基本無(wú)影響， 對(duì)于停電時(shí)問(wèn)超過(guò)3分鐘的，則為不自愈，在供電可靠性指標(biāo)里統(tǒng)計(jì)為停電， 自愈速度指標(biāo)就描述了智能配電網(wǎng)對(duì)短時(shí)停電與電壓驟降的自愈恢復(fù)功能。
6. -種如權(quán)利要求5所述的配電網(wǎng)自愈控制方法，其特征在于，故障自愈率指標(biāo)是描 述智能配電網(wǎng)故障自愈的成功率指標(biāo)，這些指標(biāo)也可用于定量描述一個(gè)區(qū)域直至一個(gè)城市 的配電網(wǎng)對(duì)故障的自愈恢復(fù)能力， 第一個(gè)故障自愈率指標(biāo)是供電故障自愈率，其定義為在統(tǒng)計(jì)期內(nèi)故障自愈恢復(fù)的總用 戶(hù)數(shù)與受故障影響的總用戶(hù)數(shù)的百分比值，即：
式中，"每次故障影響的戶(hù)數(shù)"指故障影響范圍內(nèi)線路連接的用戶(hù)數(shù)；而"每次故障自愈 的戶(hù)數(shù)"指由于配電網(wǎng)自愈操作供電沒(méi)受故障影響或經(jīng)歷短暫停電后恢復(fù)供電的戶(hù)數(shù)，它 是故障影響范圍內(nèi)連接的用戶(hù)數(shù)與實(shí)際遭受停電戶(hù)數(shù)之差，故障是通過(guò)變電站保護(hù)與故障 錄波裝置記錄到的故障次數(shù)來(lái)統(tǒng)計(jì)，受影響的用戶(hù)數(shù)是根據(jù)故障時(shí)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行結(jié)構(gòu)與受影響 線路連接的用戶(hù)數(shù)來(lái)統(tǒng)計(jì)；而實(shí)際停電戶(hù)數(shù)可通過(guò)配電終端和智能電表記錄來(lái)統(tǒng)計(jì)， 另一個(gè)故障自愈率指標(biāo)是用戶(hù)平均自愈次數(shù)，它是每個(gè)用在統(tǒng)計(jì)期內(nèi)遭受故障的平均 自愈成功的次數(shù)，即：
供電故障自愈率與供電可靠性指標(biāo)密切相關(guān)，供電故障自愈率指標(biāo)描述了配電網(wǎng)在減 少故障停電方面的自愈能力，自愈能力強(qiáng)的配電網(wǎng)其供電可靠性則高。
【專(zhuān)利摘要】一種配電網(wǎng)自愈控制方法，其主要包括故障定位，故障恢復(fù)和自愈評(píng)價(jià)，利用先進(jìn)的監(jiān)控手段對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行連續(xù)的在線診斷與評(píng)估，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除故障隱患，在故障發(fā)生時(shí)，能夠快速隔離故障、自我恢復(fù)，將故障影響降至最小，保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行和優(yōu)質(zhì)的供電質(zhì)量。
【IPC分類(lèi)】H02H3-06, H02H7-26, H02J13-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104701831
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510142936
【發(fā)明人】李錳, 全少理, 孫義豪, 李秋燕, 郭勇, 蔣小亮, 李科
【申請(qǐng)人】國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)河南省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院
【公開(kāi)日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2015年3月30日