一種配電網(wǎng)自愈控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電網(wǎng)保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種配電網(wǎng)自愈控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]配電網(wǎng)是聯(lián)系電力負(fù)荷與大電網(wǎng)的中間環(huán)節(jié)，在我國(guó)典型的電壓等級(jí)為10/6/20KV，社會(huì)生產(chǎn)生活水平的提高要求配電網(wǎng)具有更高的供電安全性與可靠性。配電網(wǎng)中分支和級(jí)聯(lián)開(kāi)關(guān)多、運(yùn)行方式靈活、中性點(diǎn)不直接接地、多種能源形勢(shì)的小容量分布式電源多點(diǎn)接入、負(fù)荷和分布式電源出力具有很強(qiáng)的不確定性、三相不平衡、故障率高、量測(cè)點(diǎn)覆蓋率低，這些特點(diǎn)使得配電網(wǎng)的控制非常困難，其控制水平遠(yuǎn)落后于輸電網(wǎng)。
[0003]目前，配電網(wǎng)中只實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單的保護(hù)和控制功能，當(dāng)配電網(wǎng)中發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)安裝在饋線首端的繼電保護(hù)裝置切除故障，一些饋線中裝有負(fù)荷開(kāi)關(guān)和饋線終端單元，每個(gè)饋線終端單元及時(shí)采集流過(guò)負(fù)荷開(kāi)關(guān)的電流、電壓及開(kāi)關(guān)狀態(tài)等信號(hào)，并通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)上送到主站計(jì)算機(jī)，主站計(jì)算機(jī)根據(jù)饋線終端單元上傳的數(shù)據(jù)判斷出故障發(fā)生的區(qū)域，然后通過(guò)遙控指令，由饋線終端單元執(zhí)行相應(yīng)的負(fù)荷開(kāi)關(guān)分合閘操作，將故障區(qū)隔離、恢復(fù)無(wú)故障區(qū)域的供電，以縮小停電區(qū)域。正常時(shí)，對(duì)配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行優(yōu)化，但由于以一個(gè)時(shí)間斷面的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，未考慮負(fù)荷、分布式電源出力的變化趨勢(shì)，無(wú)法獲得優(yōu)化效果，并且沒(méi)有發(fā)揮分布式電源/微網(wǎng)/儲(chǔ)能裝置的作用。目前實(shí)現(xiàn)的配電網(wǎng)控制中，缺乏從絕緣缺陷到發(fā)生單相接地故障、以及發(fā)展為相間短路過(guò)程的預(yù)警監(jiān)測(cè)、分析與控制。
[0004]與傳統(tǒng)控制模式相比，自愈控制技術(shù)具有自治性、智能性、適應(yīng)性、協(xié)調(diào)性、主動(dòng)性和社會(huì)性等優(yōu)良特征，使被控對(duì)象具備很強(qiáng)的自我愈合、自我防治、自我免疫能力，因此在通訊、網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域中紛紛提出了自愈控制方案，目前自愈控制在電網(wǎng)中的應(yīng)用只針對(duì)于35KV以上電網(wǎng)。為了防止出現(xiàn)大面積停電，在被中斷供電后，配電網(wǎng)要有自我恢復(fù)供電的能力，要求開(kāi)展配電網(wǎng)規(guī)劃和改造工作，建成堅(jiān)強(qiáng)的配電網(wǎng)，提高供電能力和可靠性，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及人民生活水平不斷提高的要求。因此，需要研究并實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的一次系統(tǒng)、二次系統(tǒng)、通訊網(wǎng)和自動(dòng)化的有效集成與協(xié)調(diào)控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種能夠有效減少人工拉路帶來(lái)的非計(jì)劃停電時(shí)間，使每條非故障線路停電時(shí)間控制在秒級(jí)以內(nèi)，保證了電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，提高了配電網(wǎng)供電可靠性，減少了停電造成的經(jīng)濟(jì)損失;實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)始終向更健康狀態(tài)轉(zhuǎn)移，提高配電網(wǎng)供電安全性、可靠性、優(yōu)質(zhì)性和經(jīng)濟(jì)性，增強(qiáng)應(yīng)急能力的目標(biāo)的城市配電網(wǎng)自愈控制方法。
[0006]技術(shù)方案:本發(fā)明所述的一種城市配電網(wǎng)自愈控制系統(tǒng)，包括通過(guò)通訊模塊相連的前置主機(jī)處理器和監(jiān)控主機(jī)處理器，電流信號(hào)采集模塊、電壓信號(hào)采集模塊、節(jié)點(diǎn)信號(hào)采集模塊、分合閘信號(hào)輸出模塊分別與前置主機(jī)處理器相連，所述電流信號(hào)采集模塊的輸入端與套設(shè)于母線下轄出線上的零序電流互感器相連，電流信號(hào)采集模塊的輸出端與前置主機(jī)處理器相連;所述電壓信號(hào)采集模塊的輸入端與母線電壓互感器相連，電壓信號(hào)采集模塊的輸出端與前置主機(jī)處理器相連;所述節(jié)點(diǎn)信號(hào)采集模塊的輸入端與設(shè)于母線下轄出線上的開(kāi)關(guān)柜節(jié)點(diǎn)信號(hào)回路相連，節(jié)點(diǎn)信號(hào)采集模塊的輸出端與前置主機(jī)處理器相連;所述分合閘信號(hào)輸出模塊的輸入端與前置主機(jī)處理器相連，分合閘信號(hào)輸出模塊的輸出端與開(kāi)關(guān)柜分合閘信號(hào)回路分別相連;故障選線模塊、故障統(tǒng)計(jì)分析模塊、分合閘控制模塊、存儲(chǔ)模塊和輸入輸出模塊分別與監(jiān)控主機(jī)處理器相連。
[0007]本發(fā)明還公開(kāi)了一種配電網(wǎng)自愈控制方法，采用集中與分布協(xié)調(diào)的配電網(wǎng)自愈控制方法，信號(hào)的處理和控制策略的生成具有自適應(yīng)性，在無(wú)人工干預(yù)條件下自動(dòng)完成控制過(guò)程，協(xié)調(diào)繼電保護(hù)裝置與保護(hù)控制裝置、開(kāi)關(guān)與智能開(kāi)關(guān)、安全自動(dòng)裝置的動(dòng)作行為，包括分布自愈控制和集中自愈控制兩步，具體步驟如下:
1)分布自愈控制步驟:電壓電流互感器分別將配電網(wǎng)的電壓、電流變換為弱電或光信號(hào)，保護(hù)控制裝置與繼電保護(hù)裝置接收到變換后的電壓、電流信號(hào)后與保護(hù)整定值進(jìn)行比較，超過(guò)動(dòng)作啟動(dòng)值時(shí)觸發(fā)繼電器將開(kāi)關(guān)分閘，同時(shí)保護(hù)控制裝置根據(jù)電壓電流信號(hào)確定故障區(qū)段、單相接地和絕緣下降設(shè)備，并觸發(fā)繼電器斷開(kāi)與故障區(qū)段相連的開(kāi)關(guān)，然后搜索并合閘一個(gè)與非故障區(qū)段相連且另一端具有正常電壓信號(hào)的開(kāi)關(guān)，變電站的備自投裝置接收到變換后的電壓、電流信號(hào)和開(kāi)關(guān)狀態(tài)后與動(dòng)作閥值比較，滿足動(dòng)作條件時(shí)觸發(fā)繼電器合上分段開(kāi)關(guān)，所有變換后電壓、電流信號(hào)、單相接地和絕緣下降信號(hào)、保護(hù)控制裝置和備自投裝置的動(dòng)作情況、動(dòng)作前后開(kāi)關(guān)的狀態(tài)以報(bào)文方式通過(guò)遠(yuǎn)程測(cè)控終端和電力通訊網(wǎng)絡(luò)傳送給主站計(jì)算機(jī)；
2)集中自愈控制步驟:主站計(jì)算機(jī)接收到報(bào)文后對(duì)信號(hào)進(jìn)行解析還原，并進(jìn)行濾波處理，過(guò)濾錯(cuò)誤信息后將信號(hào)傳遞給主站服務(wù)器，同時(shí)通過(guò)電力通訊網(wǎng)絡(luò)將收到的主站服務(wù)器控制命令信號(hào)發(fā)送給遠(yuǎn)程測(cè)控終端執(zhí)行相應(yīng)的控制操作;主站服務(wù)器將接收到的電壓電流與正常電壓電流值進(jìn)行比較、并進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥B通性檢查，若負(fù)荷處的電壓電流不在正常值范圍內(nèi)、且與電源不連通時(shí)，搜索與該負(fù)荷所在區(qū)段相連且另一端具有正常電壓信號(hào)的開(kāi)關(guān)，計(jì)算比較這些開(kāi)關(guān)所連的正常供電區(qū)段的功率儲(chǔ)備，得到功率儲(chǔ)備大于負(fù)荷且操作開(kāi)關(guān)最少的供電方式，如果沒(méi)有可行的供電方式能恢復(fù)對(duì)所有負(fù)荷的供電則根據(jù)負(fù)荷的重要性進(jìn)行排序，將大于功率儲(chǔ)備且重要性低的負(fù)荷確定為停電負(fù)荷，若負(fù)荷的電源中只有分布式電源，則生成切機(jī)、切負(fù)荷方案，并按遙控報(bào)文格式組織開(kāi)關(guān)動(dòng)作的控制信號(hào)，發(fā)送給主站計(jì)算機(jī)；
主站服務(wù)器接收到單相接地或絕緣下降信號(hào)時(shí)，設(shè)置單相接地和絕緣下降區(qū)段退出，計(jì)算配電網(wǎng)各種運(yùn)行方式和無(wú)功補(bǔ)償方式下的電壓分布、電流分布、以及負(fù)荷增長(zhǎng)時(shí)的臨界電壓，與正常電壓電流值進(jìn)行比較，過(guò)濾得到電壓和電流都沒(méi)有超出正常運(yùn)行范圍的配電網(wǎng)運(yùn)行方式，然后將當(dāng)前負(fù)荷下配電網(wǎng)的臨界電壓與同樣運(yùn)行方式下負(fù)荷增長(zhǎng)時(shí)的臨界電壓進(jìn)行比較，選出安全裕度最大的配電網(wǎng)運(yùn)行方式，進(jìn)一步得出當(dāng)前運(yùn)行方式轉(zhuǎn)變?yōu)樵撨\(yùn)行方式需要進(jìn)行的開(kāi)關(guān)操作、電容器投切情況，以及操作順序，并按遙控報(bào)文格式組織控制信號(hào)，發(fā)送給主站計(jì)算機(jī)；
主站服務(wù)器分別設(shè)置各設(shè)備退出運(yùn)行，計(jì)算配電網(wǎng)的電壓電流分布，并與正常電壓電流值進(jìn)行比較，如果均不超出正常運(yùn)行范圍，則對(duì)歷史負(fù)荷和分布式電源出力進(jìn)行延拓處理，分別得出負(fù)荷和分布式電源出力的變化趨勢(shì)，然后結(jié)合接收到的當(dāng)前電壓、電流、開(kāi)關(guān)狀態(tài)信號(hào)對(duì)配電網(wǎng)各種運(yùn)行方式下的網(wǎng)損進(jìn)行計(jì)算、比較，得到網(wǎng)損最小的運(yùn)行方式以及由當(dāng)前運(yùn)行方式轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)損最小運(yùn)行方式所需要進(jìn)行的操作，進(jìn)一步根據(jù)新的運(yùn)行方式、負(fù)荷與分布式電源出力的變化趨勢(shì)，計(jì)算無(wú)功潮流和功率因數(shù)，改變無(wú)功電源出力重新計(jì)算，直到配電網(wǎng)的無(wú)功潮流減小、功率因數(shù)增大且大于功率因數(shù)限值、網(wǎng)損減小時(shí)確定為無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，最后按遙控報(bào)文格式組織開(kāi)關(guān)操作命令信號(hào)，發(fā)送給主站計(jì)算機(jī)；主站服務(wù)器利用接收到的歷史電壓電流信號(hào)、預(yù)測(cè)負(fù)荷數(shù)據(jù)、預(yù)測(cè)分布式電源出力和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行評(píng)估，比較負(fù)荷變化前后各種運(yùn)行方式下的功率分布和電壓的變化情況，輸出當(dāng)前配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、有功電源或無(wú)功電源不能滿足負(fù)荷及其變化的情況，以及調(diào)整配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、有功電源或無(wú)功電源的策略。
[0008]進(jìn)一步的，所述生成切機(jī)、切負(fù)荷方案的方法為主站服務(wù)器利用接收到的孤島內(nèi)的頻率、電壓、電流信號(hào)進(jìn)行功率平衡計(jì)