CN108493928B - 分布式馈线自动化配电线路拓扑自组网方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分布式馈线自动化配电线路拓扑自组网方法，包括步骤：建立开关区段，划分开关区段状态并建立故障发生及其处理前后状态转换机制；基于开关区段进行故障定位，根据故障定位结果进行故障隔离及非故障区域供电恢复。本发明通过分布式FA拓扑自组网，进行快速故障定位、故障隔离及非故障区域恢复供电，实现了分布式FA的免配置及网架结构变化的自适应，极大的减少了分布式FA的配置，降低了工作量。

Description

分布式馈线自动化配电线路拓扑自组网方法

技术领域

本发明属于配电自动化技术领域，涉及一种分布式馈线自动化配电线路拓扑自组网方法。

背景技术

实现配电自动化是电力***发展的需求，而馈线自动化（FA）技术是配网自动化的核心技术。

馈线自动化可以实时监控配电网及其设备的运行状态，当配网发生故障时，能够迅速查出故障区域，自动隔离故障区域，及时恢复非故障区域用户的供电，缩短了用户的停电时间，减少了停电面积，提高了供电可靠性。因此，馈线自动化是配电网建设与改造的重点，也是电力***现代化的必然趋势。

目前分布式馈线自动化存在着配置复杂，不能自适应配网网架拓扑的变化等问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种分布式馈线自动化配电线路拓扑自组网方法，解决现有技术中分布式馈线自动化存在着配置复杂，不能自适应配网网架拓扑变化的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：分布式馈线自动化配电线路拓扑自组网方法，包括如下步骤：

建立开关区段，划分开关区段状态并建立故障发生及其处理前后状态转换机制；

基于开关区段进行故障定位，根据故障定位结果进行故障隔离及非故障区域供电恢复。

建立开关区段的具体方法如下：

用供电路径上相应开关与开关之间以及开关与电源点之间的开关数量表示各个开关及开关与电源点之间的电气距离；

电源点电气距离初始化为0，沿线路实际供电路径及方向每经过一个节点，电气距离自动加1，计算各开关的电气距离，确定电气距离为0的开关之间围成的各个区域为开关区段。

所述开关区段状态包括：“正常”与“停电”两种稳定状态和“故障”、“待恢复”两种不稳定状态。

所述状态转换机制具体如下：

当配电线路遭受永久性故障时，开关区段将“正常”状态转换为“故障”状态，故障隔离成功，则“故障”区段转变为“停电”区段；

因故障隔离而引起停电的故障下游停电区段转变为“待恢复”区段；

故障隔离完成后，“待恢复”区段重新恢复供电服务，如果恢复供电成功，则将“待恢复”区段转变为“正常”区段；

故障被排除且“停电”区段被自动或手动方式恢复供电，则区段状态从“停电”转变为“正常”。

故障定位的具体方法如下：

如果一个开关区段周围开关中仅有一个开关被设置了故障标志，则该区段为“故障”区段；

如果一个开关区段周围大于等于两个开关有故障电流的区段为故障上游区段；没有任何开关有故障电流的区段为故障下游区段，即为“待恢复”区段；

在组成“故障”状态区段的开关中，与电源电气距离最小的开关为故障上游开关，否则为故障下游开关。

故障隔离及非故障区域供电恢复的方法具体如下：

跳开组成“故障”区段的所有开关，进行故障隔离；

对于“待恢复”区段的联络开关启动合闸预备,若“故障”区段负荷小于备用电源的剩余容量，合闸预备执行合闸，否则合闸预备取消。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明通过分布式FA拓扑自组网，进行快速故障定位、故障隔离及非故障区域恢复供电，实现了分布式FA的免配置及网架结构变化的自适应，极大的减少了分布式FA的配置，降低了工作量。

附图说明

图1是开关区段状态转换示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明提供的分布式馈线自动化配电线路拓扑自组网方法，通过分布式FA拓扑自组网，进行快速故障定位、故障隔离及非故障区域恢复供电，实现了分布式FA的免配置及网架结构变化的自适应，极大的减少了分布式FA的配置，降低了工作量。本发明方法具体包括如下步骤：

步骤一：建立开关区段，具体如下：

1.1确定每个电源点的供电路径及其方向

对于馈线而言，各线路的主供电电源指为本线路供电的10KV的母线，线路的出口断路器是该主供电电源的控制开关。线路的备用电源指通过合上联络开关可以连接的供电电源，这个联络开关就是该备用电源的控制开关。出口断路器处的智能终端通过与本地的其他智能装置如保护继电器等通信，获取当前的实时负荷数据以及该电源的剩余容量。把这些信息组成一个消息包，沿线路的实际拓扑关系向下游传递，形成该供电电源的供电路径及方向。

1.2确定主供电电源以及备用电源的剩余容量

当上述消息包到达联络开关时，自动转变为备用电源并继续传递，最终在整个网络中，以该电源为主供电电源以及备用供电电源的所有开关处均能获取这个电源的剩余容量。

1.3用供电路径上相应开关与开关之间以及开关与电源点之间的开关数量表示的各个开关及开关与电源之间的电气距离。

采用电源的控制开关id表示电源id；电源电气距离初始化为0，消息每经过一个节点的传递，电气距离自动加1。电源电气距离越小，离供电电源的控制开关越近，反之越远。电气相邻的开关，它们对同一个电源点的电源电气距离之差不大于1。

1.4将计算结果形成开关的属性，电气距离为0的开关之间围成的各个区域为开关区段；

将上述计算的结果构成线路上开关的属性，包括所属供电路径、主供电电源及备用供电电源、开关与开关之间电气距离、开关与电源之间电气距离等，电气距离为0的开关之间围成的各个区域构成开关区段。

步骤二：划分开关区段状态并建立故障发生及其处理前后状态转换机制，具体如下：

根据开关区段在故障发生及其处理前后的状态变化规律，将开关区段状态分为“正常”状态、“故障”状态、“待恢复”状态与“停电”状态。其中“正常”与“停电”是两种稳定的状态，而“故障”、“待恢复”状态是两种不稳定状态，在故障处理结束后，都将变为“正常”与“停电”状态。配电网络正常运行时，初始化所有带点区段状态都为“正常”，非带电区段状态为“停电”。

如图1所示，是开关区段状态转换机制的结构示意图，具体转换机制如下：

[1]当配电网络遭受永久性故障时，故障区段状态变为“故障”，故障定位就是甄别哪个区段状态为“故障”；

[2]而因故障隔离而停电的故障下游区段转变为“待恢复”区段；

[3]若故障隔离成功，“故障”区段转变为“停电”区段；

[4]若故障隔离失败，“停电”区段将扩大，引起一些“待恢复”区段被染色成“故障”区段；

[5]故障隔离完成后，自组网***将自动为“待恢复”区段重新恢复供电服务。如果操作成功，“待恢复”区段将转变为“正常”区段；

[6]若恢复供电失败，相应的“待恢复”区段将转变为“停电”区段；

[7]只有故障被排除后，而且“停电”区段被自动或手动方式恢复供电后，其区段状态才能从“停电”转变为“正常”。

步骤三：基于开关区段进行故障定位，具体如下：

3.1如果一个开关区段周围开关中仅有一个开关被设置了故障标志，则该区段为“故障”区段；

3.2如果一个开关区段周围开关中大于等于两个开关有故障电流的区段为故障上游区段，没有任何开关有故障电流的区段为故障下游区段；

3.3在组成“故障”状态区段的开关中，电气距离小的开关为故障上游开关，否则为故障下游开关。

步骤四：根据故障定位结果进行故障隔离及非故障区域供电恢复。

故障区段周围开关被激活以打开开关；

执行隔离操作的开关数据服务实例，一旦监测到开关打开成功，立即向处于“待恢复”区段的其他相邻开关发送消息，控制开关id将在本开关按供电恢复策略选择。若无法找到任何恢复策略，该id设置为0；

在设定时间内，开关仍没有打开，也向处于“待恢复”区段的其他开关发送消息，控制开关id取0值；

一个合闸的开关收到消息，且消息内容大于0，则在另一端立即转发；若消息内容等于0，表示相邻开关隔离失败或因剩余容量不足无备用电源，则将消息来源区段设置为“故障”区段，本开关也将转入打开开关操作。这实现适当扩大隔离区实现尽可能的恢复供电的目标；

处于合闸预备状态的联络开关收到消息时，比较本开关的id与消息中的id，若相等，该开关将执行合闸操作；

若经过设定时间后，处于合闸预备的联络开关未收到与其id相等的信号，解除合闸预备。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.分布式馈线自动化配电线路拓扑自组网方法，其特征在于，包括如下步骤：

建立开关区段，划分开关区段状态并建立故障发生及其处理前后状态转换机制；

基于开关区段进行故障定位，根据故障定位结果进行故障隔离及非故障区域供电恢复；

其中，建立开关区段的具体方法包括如下步骤：

1.1确定每个电源点的供电路径及其方向；

1.2确定主供电电源以及备用电源的剩余容量；

1.3用供电路径上相应开关与开关之间以及开关与电源点之间的开关数量表示的各个开关及开关与电源点之间的电气距离；

1.4确定电气距离为0的开关之间围成的各个区域为开关区段。

2.根据权利要求1所述的分布式馈线自动化配电线路拓扑自组网方法，其特征在于，所述开关区段状态包括：“正常”与“停电”两种稳定状态和“故障”、“待恢复”两种不稳定状态。

3.根据权利要求2所述的分布式馈线自动化配电线路拓扑自组网方法，其特征在于，所述状态转换机制具体如下：

当配电线路遭受永久性故障时，开关区段将“正常”状态转换为“故障”状态，故障隔离成功，则“故障”区段转变为“停电”区段；

因故障隔离而引起停电的故障下游停电区段转变为“待恢复”区段；

故障隔离完成后，“待恢复”区段重新恢复供电服务，如果恢复供电成功，则将“待恢复”区段转变为“正常”区段；

故障被排除且“停电”区段被自动或手动方式恢复供电，则区段状态从“停电”转变为“正常”。

4.根据权利要求2所述的分布式馈线自动化配电线路拓扑自组网方法，其特征在于，故障定位的具体方法如下：

如果一个开关区段周围开关中仅有一个开关被设置了故障标志，则该区段为“故障”区段；

如果一个开关区段周围大于等于两个开关有故障电流的区段为故障上游区段；没有任何开关有故障电流的区段为故障下游区段，即为“待恢复”区段；

在组成“故障”状态区段的开关中，与电源电气距离最小的开关为故障上游开关，否则为故障下游开关。

5.根据权利要求2所述的分布式馈线自动化配电线路拓扑自组网方法，其特征在于，故障隔离及非故障区域供电恢复的方法具体如下：

跳开组成“故障”区段的所有开关，进行故障隔离，并记录隔离前的正常负荷；

对于“待恢复”区段的联络开关启动合闸预备,若“故障”区段负荷小于备用电源的剩余容量，合闸预备执行合闸，否则合闸预备取消。

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