CN107681645A - 一种基于馈线拓扑自动化终端的分布式自愈控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于馈线拓扑自动化终端的分布式自愈控制方法，其特征在于：将配电网划分为多个控制区域，区域与区域之间互有交集。每个控制区域内都配置一个馈线拓扑自动化终端。馈线拓扑自动化终端内含有采集模块、通信模块、控制模块、故障分析计算模块、存储模块和电源模块。每个控制区域内的馈线拓扑自动化终端都已自身为圆心点以一定距离为半径通过以太网向外辐射区域内所有终端，获取区域内所有终端存储的线路拓补信息和运行情况，达到信息交互，同一区域内可能被多个终端覆盖。同时馈线拓扑自动化终端将区域内以及辐射到的终端所在的控制区域内的线路拓扑信息和开关情况储存到存储模块中，当线路故障时无需实时交互，根据优先级的方法来实现主备管理，可通过自身存储拓扑信息进行控制。本控制方法采用以点带面，逐步扩散整个配电网。提高配电网的供电安全性、可靠性、优质性和经济性，有效增强配电网的应急能力。同时通过存储线路拓扑信息，极大提高非故障区域供电速度。

Description

一种基于馈线拓扑自动化终端的分布式自愈控制方法

本发明涉及一种基于馈线拓扑自动化终端的分布式自愈控制方法，属于电力行业电网规划技术领域。

背景技术

随着社会经济的发展，高科技电子设备在社会生产和生活中得到了广泛的应用，例如可编程控制器、变频调速设备、计算机和数据库***以及个人电脑等，这些设备对供电质量要求较高，即便是短暂的供电中断或电压扰动，都可能会引起设备运行异常。造成生产线停顿、设备损坏、产品报废、数据丢失等严重事故。这些事故造成的经济损失及对社会的影响是非常巨大的。而目前电网运行中存在不少的供电质量扰动现象，如因电网短路故障等原因引起的电压有效值突然下降经历短暂时间后又恢复正常的现象，即电压骤降，以及配电线路瞬时性故障时的跳闸而重合闸成功动作、变电所的备用电源自动投入装置动作等均会引起用户供电出现数秒到数分钟的短时停电等等。随着通信和信息技术的不断发展，数字经济得到了长期的发展。我国随着产业结构的调整升级和新技术产业的不断涌现，数字化设备的应用也日益增多。这些负荷对电压骤降和短时停电尤为敏感，这也预示着未来用户对供电质量的要求也越来越高。当前，为了适应未来电网发展的要求，必须要求配电网能够实现智能化，建成统一坚强的智能电网，而故障自愈是配电网智能化的核心，也是重要途径，是智能配电网建成的重要特征和标志。

故障自愈所涵盖的内容很广泛，它不单单指配电网发生故障后能够自己进行处理，从过程上来讲，配电网故障自愈智能化体现在于两个方面，即：自我预防和自我恢复（愈合）。自我预防是利用先进的传感测量与仿真分析技术，对电网的运行状态进行连续的在线监视与诊断，及时发现事故隐患并快速的调整、消除事故隐患。自我恢复是在故障发生后，应用自动控制手段使故障快速恢复或快速隔离故障，以不影响对用户的正常供电或将故障影响降至最小，以用户供电是否受到影响作为衡量电网自愈的标准，而不仅仅看电网是否恢复到事故前的状态。所以我们可以这样定义故障自愈技术：实时的掌握电网运行状态，及时发现、快速诊断和消除故障隐患；不需要或仅需少量的人为干预，利用先进的保护、控制手段，出现故障后能够快速隔离故障、自我恢复，不影响非故障用户的正常供电或将对其影响降至最小，从而提升电网运行的可靠性。配电网自愈功能的实现，依赖一次网架的灵活、合理和综合应用多项技术，当前主要的相关技术有：馈线自动化技术、配网闭环运行故障隔离技术、微网技术、柔性配电技术（DFACTS）等。

现有方法主要存在以下问题：

（1） 目前的馈线自动化技术依赖分段开关顺序重合或配网自动化主站远方遥控来实现，故障隔离与自动恢复供电的时间在“分钟级”。在架空线路中，还不可避免地导致故障区段上的用户较长时间停电。

（2） 闭环运行的方式在新加坡普遍采用，而国内配电网均采用开环运行，因此，该项技术目前得不到应用。

（3） 微电网在我国也处于实验、示范阶段，多数研究工作集中在分布式发电和储能技术领域，目前得不到广泛应用。

（4） 柔性配电技术所依靠的电力电子器件应用于中压配电网，目前还存可靠性、损耗和成本等问题，FDN的研究仍处于概念和起步阶段，大规模的推广应用还需要时间。

发明内容

本发明提供了一种基于馈线拓扑自动化终端的分布式自愈控制方法，将配电网划分为多个控制区域，区域与区域之间互有交集。每个控制区域内都配置一个馈线拓扑自动化终端，馈线拓扑自动化终端装置内含有采集模块、通信模块、控制模块、故障分析计算模块、存储模块和电源模块。采集模块：用于采集线路信息和开关状态。通信模块：用于自动化终端与主站***，终端与终端之间通信。控制模块：用于发送控制命令，控制线路开关。故障分析计算模块：用于根据采集模块采集的信息，分析线路健康状态，当线路故障时，运用智能方法进行决策。存储模块：用于储存自身线路信息以及相邻控制区域的线路拓扑信息、运行情况以及开关信息。

控制方法如下：每个控制区域内的馈线拓扑自动化终端都以自身为圆心点以一定距离为半径通过以太网向外辐射区域内所有馈线拓扑自动化终端，获取区域内所有馈线拓扑自动化装置的信息，并存入存储模块，达到信息交互。与普通分布式FA的区别在于，此方法所覆盖的范围，不仅仅是相邻区域的馈线拓扑自动化终端，而是半径内所有馈线拓扑自动化终端，使同一地区达到二次或多次覆盖。解决相邻区域馈线自动化终端同时故障而无法恢复非故障区域供电带来故障隐患。并且，通过采集模块和通信模块，馈线拓扑自动化终端提前将辐射到的终端线路拓扑和开关情况储存到存储模块中，当线路发生故障时，无需再次通过信息交互采集线路拓扑信息，而是直接调用存储模块的线路拓扑信息，通过故障分析计算模块给出最佳决策，发送控制命令解决故障，恢复供电，极大减少非故障区域恢复供电时间。如图2，馈线拓扑自动化终端A以自身为圆心，向四周辐射馈线拓扑自动化终端A1~A3。本控制方法采用以点带面，逐步扩散至整个配电网。每个区域馈线拓扑自动化终端与区域内所有终端交互，而不仅仅是相邻的终端交互，使同一地区达到两次或多次覆盖，如区域L1覆盖2次，L2覆盖3次，并且馈线拓扑自动化终端覆盖区域时通过与区域内其他终端交互，获取区域覆盖信息，按照区域覆盖次数自动分配控制权限等级，如馈线拓扑自动化终端覆盖区域时，通过线路拓扑信息得到该区域是否被覆盖以及第几次覆盖，一次覆盖为一级控制权限，二次覆盖为二级控制权限，以此类推一级控制权限为最高级。因为一个馈线拓扑自动化终端所覆盖的区域有多个控制等级权限，也就是控制权限具有优先级，以此优先级的方法来实现主备管理，防止同一配电区域被多个馈线拓扑自动化终端同时控制而引起冲突。此方法实现区域配电互扑更加稳定安全。提高配电网的供电安全性、可靠性、优质性和经济性，有效增强配电网的应急能力，实现配电网的自我预防和自我恢复。具体控制流程如下：馈线拓扑自动化终端通过采集模块实时采集线路信息参数，存储在存储模块中，当线路发生安全隐患时，如：电压增高或电压降低，故障分析计算模块通过智能方法进行决策，控制模块发送第一控制命令来降低或提升电压，以此达到配电网的自我预防。当线路发生故障时，相应开关检测到故障电流，馈线拓扑自动化终端采集模块采集到故障信息后，故障分析计算模块根据智能方法快速定位故障位置，控制模块发送第一控制命令到馈线拓扑自动化终端断开故障位置两侧开关，实现故障隔离，之后控制模块根据线路拓扑信息发送第二控制命令到其他馈线拓扑自动化终端控制非故障区域对应开关闭合，恢复非故障区域的供电。当线路故障无法依靠自身区域控制恢复非故障区域供电时，故障分析模块通过智能方法根据存储模块存储的相邻区域线路拓扑信息进行最优决策，并发送第三控制命令到相邻控制区域的智能控制装置，相邻控制装置根据接收命令快速制动，实现快速、高效的配电网自我恢复。

附图说明

图1为本发明中配电网馈线拓扑自动化终端功能模块图；

图2为本发明中配电网馈线拓扑自动化终端区域分布图;

图3为本发明中配电网控制区域的自愈控制过程图。

具体实施方式

本发明所提供的配电网自愈控制方法，将配电网分为若干个区域，每个区域配置一个馈线拓扑自动化终端，每个控制区域内的馈线拓扑自动化终端都以自身为圆心点以一定距离为半径通过以太网向外辐射区域内馈线拓扑自动化终端，获取区域线路拓扑信息和运行情况，达到区域配电互扑。如图3所示：

线路故障1：当线路L1发生故障时，相应开关CX2、K1、K2会检测到对应的故障电流，馈线拓扑自动化终端Z1的采集模块采集到故障信息，故障分析计算模块通过智能方法，快速定位故障位置在开关K2与K3之间，控制模块发送第一控制命令断开开关K2与K3进行故障隔离，发送第二控制命令闭合开关K6和CX3恢复非故障区域供电，实现配电网快速自愈。

线路故障2：当线路L1和L2同时发生故障，根据线路故障1控制方法发送第二控制命令闭合开关K6，再次采集线路信息发现非故障地区没有恢复供电，故障分析计算模块通过采集信息快速定位故障位置为开关CX3与变电站母线之间。同时故障分析计算模块根据存储模块储存的相邻区域馈线拓扑自动化终端线路拓扑，发送第三控制命令给馈线拓扑自动化终端Z2，馈线拓扑自动化终端Z2接收命令后，发送第二控制命令闭合CX4恢复控制区域1中的非故障区域供电。

Claims (3)

1.一种基于馈线拓扑自动化终端的分布式自愈控制方法，其特征在于：将配电网划分为若干个区域，区域与区域之间互有交集，每个区域配置一个馈线拓扑自动化终端，终端包含采集模块、通信模块、故障分析计算模块、控制模块、存储模块和电源模块；馈线拓补终端不仅仅只与相邻终端通信，而是每个控制区域内的终端都已自身为圆心点以一定距离为半径通过以太网向外辐射自身区域内所有其他终端，获取线路拓扑信息和开关状态储存到存储模块。

2.根据权利要求1中所示一种基于馈线拓扑自动化终端的分布式自愈控制方法，其特征在于：同一配电网区域可能被两个或多个馈线拓扑自动化终端覆盖，为防止同一配电区域被多个馈线拓扑自动化终端同时控制而引起冲突，按照区域覆盖次数自动分配控制权限等级，一个馈线拓扑自动化终端所覆盖的区域便有多个控制等级权限，也就是控制权限具有优先级，以此优先级的方法来实现主备管理，覆盖该区域的其他馈线拓扑自动化终端可帮助恢复非故障区域供电。

3.根据权利要求1中所示一种基于馈线拓扑自动化终端的分布式自愈控制方法，其特征在于：馈线拓扑自动化终端通过交互，将自身区域线路拓扑和开关情况，以及该区域内其他馈线拓扑自动化终端信息提前存储；当线路发生故障时，无需实时交互，可通过提前存储的线路拓扑信息和开关情况，快速恢复非故障区域供电，极大提高自愈速度。