CN110752595B - 一种基于柔性判处策略的配电台区故障支援方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于柔性判处策略的配电台区故障支援方法及装置，适用于基于柔性台区控制器的柔性配电台区互联***，该方法包括：根据上级断路器状态、交流母线电压、上级交流电流及AC/DC变流器故障状态，识别非交流母线近端故障，启动故障支援，分配各非故障站AC/DC变流器的有功指令并下发，最后根据故障配电台区故障状态判定故障配电台区运行方式。本发明在判断为台区进线侧失电时，通过非故障AC/DC变流器从直流互联***为交流负荷稳定母线供电电压及提供功率需求，实现了负荷的持续供电，提升用户用电体验及供电质量。

Description

一种基于柔性判处策略的配电台区故障支援方法及装置
技术领域
本发明属于配用电技术领域，具体涉及一种基于柔性判处策略的配电台区故障支援方法及装置。
背景技术
配电台区或台区一般指交流配电方式，通常采用合环设计、分环运行的方式，无法实现多配电台区并列运行。当某台区交流进线出现故障并导致交流母线失压时，无法有效应对故障台区进行交流负荷的快速供电恢复。
现有技术中通常利用人工检修方式对故障线路切除，并利用母联开关对故障台区的交流母线恢复供电。
现有技术存在以下问题：1、仅能利用人工检修方式对故障线路切除，并利用母联开关对故障台区的交流母线恢复供电，自动化程度低；2、无法进行快速有效的故障支援，存在一定的断电时间，恢复供电的时间较长；3、负荷供电可靠性差，用户的用电体验较弱。
发明内容
本发明提供了一种基于柔性台区的台区故障支援方法及装置，解决了现有配电台区的进线电源侧出现非近端故障，导致交流母线失电，利用柔性台区互联***对故障台区进行故障支援，恢复失压母线的供电，提高交流负荷的供电可靠性。
本发明采用的技术方案如下：
一种基于柔性判处策略的配电台区故障支援方法，适用于基于柔性台区控制器的柔性配电台区互联***，包括：
进行配电台区故障识别，当识别为非交流母线近端故障时，进入故障支援工作模式；
在故障支援工作模式下对故障配电台区进行重启，并将故障配电台区控制模式由定功率控制模式转换为电压-频率控制模式；
故障配电台区在电压-频率控制模式下稳定运行后，通过各非故障配电台区AC/DC变流器下发有功功率指令，对故障配电台区进行故障支援。
进一步的，所述柔性配电台区互联***中每个柔性配电台区均配置AC/DC变流器；所述AC/DC变流器的交流进线连接所在配电台区的配电变压器低压侧，所有配电台区的AC/DC变流器的直流出线以星型、环形或串型方式互联，直流负荷直接或通过DC/DC变流器并接于配电台区的直流侧；
所述柔性台区控制器用于收集所有直流互联的配电台区的实时电气参数和运行状态，以及进行配电台区和互联***运行方式的管理，并根据运行方式对各配电台区的AC/DC变流器进行控制。
进一步的，进行配电台区故障识别，包括：
当上级断路器为闭合状态，以及交流母线为失压状态，以及上级交流出线无电流，以及AC/DC变流器故障字为欠压保护均满足时，识别为非交流母线近端故障。
进一步的，对故障配电台区进行重启包括：
跳开故障配电台区的本级近侧断路器开关，完成故障配电台区重启。
进一步的，将故障配电台区控制模式由定功率控制模式转换为电压-频率控制模式后，将正负序控制增加到电流内环控制中。
进一步的，各非故障配电台区AC/DC变流器下发有功功率指令，包括：
根据非故障配电台区AC/DC变流器的总可用容量大小按照各配电台区的交流负载率分配各非故障站AC/DC变流器的有功指令。
进一步的，故障支援投入后，若无新增故障且无过载，维持当前故障支援运行方式；
若发生新增配电台区发生同类型故障或新增多配电台区发生任一类型故障或柔性配电台区互联***过载，则不进行故障支援。
进一步的，故障配电台区网侧电源恢复后，对该配电台区进行控制模式切换，由电压-频率控制模式切换为定功率控制模式或下垂控制模式。
进一步的，当故障配电台区AC/DC变流器闭锁时，断开本级交流断路器及直流组网断路器，隔离该配电台区。
一种基于柔性判处策略的配电台区故障支援装置，包括：
故障识别模块，用于进行配电台区故障识别，当识别为非交流母线近端故障时，进入故障支援工作模式；
模式转换模块，用于在故障支援工作模式下对故障配电台区进行重启，并将故障配电台区控制模式由定功率控制模式转换为电压-频率控制模式；
以及指令下发模块，用于故障配电台区在电压-频率控制模式下稳定运行后，通过各非故障配电台区AC/DC变流器下发有功功率指令，对故障配电台区进行故障支援。
进一步的，所述故障识别模块具体用于，
当上级断路器为闭合状态，以及交流母线为失压状态，以及上级交流出线无电流，以及AC/DC变流器故障字为欠压保护均满足时，识别配电台区为非交流母线近端故障。
进一步的，所述模式转换模块具体用于，
跳开故障配电台区的本级近侧断路器开关，完成故障配电台区重启。
进一步的，所述模式转换模块还用于，将故障配电台区控制模式由定功率控制模式转换为电压-频率控制模式后，将正负序控制增加到电流内环控制中。
进一步的，所述指令下发模块具体用于，
根据非故障配电台区AC/DC变流器的总可用容量大小按照各配电台区的交流负载率分配各非故障站AC/DC变流器的有功功率指令。
本发明所达到的有益技术效果为：
本发明针对台区交流供电回路在检修或者故障时进行故障支援，在判断为台区进线侧失电时，通过非故障AC/DC变流器从直流互联***为交流负荷稳定母线供电电压及提供功率需求。一方面，实现负荷的持续供电，可实现不间断供电，即检测到网侧故障或检修后，控制变流器提供交流侧电压，提升用户用电体验及供电质量。另一方面，在进行故障支援时，通过将正负序控制增加到电流内环控制中，降低控制切换时在台区出现功率过冲或振荡，实现稳定供电。
附图说明
图1为典型柔性配电台区互联***架构图；
图2为台区交流进线非近端故障判据图。
具体实施方式
下面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。
本发明提供一种基于柔性判处策略的配电台区故障支援方法，该方法的适用对象为基于柔性台区控制器的柔性配电台区互联***。如图1所示，单个典型柔性配电台区，其一次***包括10kV/0.4kV变压器、断路器、电压互感器、电流互感器、AC/DC变流器及交流负荷。AC/DC变流器的交流进线连接所在柔性台区的配电变压器低压侧，所有台区的AC/DC变流器的直流出线以星型、环形或串型等结构互联，直流负荷直接或通过DC/DC变流器并接于台区的直流侧。
柔性台区控制器对所有直流互联的配电区域进行管理，一方面收集各台区的实时电气参数和运行状态，另一方面进行台区及直流互联***运行方式的管理，并根据运行方式对各台区的AC/DC变流器进行控制。
当某台区出现交流侧电源失电并导致该台区AC/DC变流器闭锁退出时，利用柔性台区控制器对故障类型进行快速判别，基于本发明中的判据对实际故障工况判别，判定故障类型为非交流母线近端故障，此故障类型可利用柔性台区***进行故障支援。故障支援方法为：对故障台区的交流近侧开关进行跳闸操作，快速重启故障台区的AC/DC变流器，利用AC/DC变流器的优化电压-频率控制模式对失压交流母线进行恢复供电，实现台区故障支援。
同时，对已经入故障支援模式的台区进行综合判断，若新出现故障或故障等问题，进入相应的处理机制。
一种基于柔性判处策略的配电台区故障支援方法在本实施例中的具体步骤如下：
步骤一，故障识别：
故障识别判据参见图2，当***运行状态SysMode=1，以及上级交流开关为闭合状态，以及上级交流母线为失压状态，以及上级进线侧无电流，以及馈线无电流以及AC/DC变流器故障字为欠压保护条件均满足时，识别为非交流母线近端故障，将故障支援控制位FaultSupFlag置1，此时启动故障支援。
以图1为例，假设共计4个台区通过直流组网方式互联，每个台区变压器容量均为800kVA，AC/DC变流器容量均为200kW，当***正常运行时SysMode=1，当检测断路器Br1的开关状态为闭合状态，远端进线电流I1、近端馈线电流I2均为0，AC/DC变流器故障字为欠压保护条件均满足时，经过T时间的防抖延时后，识别为非交流母线近端故障，将故障支援控制位FaultSupFlag置1，即此时启动故障支援。
进入故障支援工作模式后，进入步骤二。
步骤二，非故障配电台区AC/DC变流器有功指令计算：
根据非故障配电台区AC/DC变流器的总可用容量大小按照各配电台区的交流负载率，分配各非故障配电台区AC/DC变流器的有功指令，决定为发生故障的单台或多台配电台区进行故障支援，使***能够恢复对故障失压配电台区交流负荷的供电。其中，非故障配电台区AC/DC变流器的总可用容量大小为配电台区配电变压器额定容量减去台区配变已输出功率得到的抚育容量。
上述实施例中，检测为单台区故障，需支撑交流负荷为80kW,直流负荷总和为100kW，则总转供负荷为180kW,需将总转供负荷向剩余无故障台区分配，由于各台区交流负载率相等，均为0.3，因此，得到非故障站AC/DC变流器有功指令均为60kW,经校验，小于变流器额定容量，也不会造成所在台区变压器过载。因此，决定为单站进行故障支援，使***能够恢复对故障失压台区交流负荷的供电。
步骤三，失压站AC/DC变流器重启：
首先跳开故障台区的本级近侧断路器开关Br2，对失压的故障配电台区进行重启，并将控制模式由定功率控制转换为电压-频率控制，通过对交流母线相位的锁相和控制，实现对AC/DC变流器并/离网控制时功率冲击的有效控制，即柔性故障支援；同时，在控制过程中，将正负序控制增加到电流内环控制中，可实现AC/DC变流器在负荷三相不平衡下的稳定供电。
步骤四，非故障站AC/DC变流器有功下发：
当失压站在***设定时间内重启成功且按电压-频率控制模式运行正常后，根据步骤二计算的功率指令下发各非故障站AC/DC变流器的有功功率指令。
步骤五，故障支援投入后判定：
当进入故障支援工作模式后，若故障支援投入后，无新增故障且无过载，维持当前故障支援运行方式；若发生新增台区发生同类型故障或新增多台区发生任一类型故障或***过载，则不进行功率转供或支援；当原失压站网侧电源恢复，对该站进行控制模式切换，由电压-频率控制切换为定功率控制或下垂控制；当原失压站重启失败等导致该台区AC/DC变流器闭锁时，断开本级交流断路器及直流组网断路器，隔离该台区。
另一方面，本发明还提供一种基于柔性判处策略的配电台区故障支援装置，包括：
故障识别模块，用于进行配电台区故障识别，当识别为非交流母线近端故障时，进入故障支援工作模式；
模式转换模块，用于在故障支援工作模式下对故障配电台区进行重启，并将故障配电台区控制模式由定功率控制模式转换为电压-频率控制模式；
以及指令下发模块，用于故障配电台区在电压-频率控制模式下稳定运行后，通过各非故障配电台区AC/DC变流器下发有功功率指令，对故障配电台区进行故障支援。
所述故障识别模块具体用于，当上级断路器为闭合状态，以及交流母线为失压状态，以及上级交流出线无电流，以及AC/DC变流器故障字为欠压保护均满足时，识别为非交流母线近端故障。
所述模式转换模块具体用于，跳开故障配电台区的本级近侧断路器开关，完成故障配电台区重启。
所述模式转换模块还用于，将故障配电台区控制模式由定功率控制模式转换为电压-频率控制模式后，将正负序控制增加到电流内环控制中。
所述指令下发模块具体用于，
根据非故障配电台区AC/DC变流器的总可用容量大小按照各配电台区的交流负载率分配各非故障站AC/DC变流器的有功功率指令。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（***）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于柔性判处策略的配电台区故障支援方法，适用于基于柔性台区控制器的柔性配电台区互联***，其特征在于，包括：
进行配电台区故障识别，当识别为非交流母线近端故障时，进入故障支援工作模式；
所述进行配电台区故障识别，包括：
当上级断路器为闭合状态，以及交流母线为失压状态，以及上级交流出线无电流，以及AC/DC变流器故障字为欠压保护均满足时，识别为非交流母线近端故障；
在故障支援工作模式下对故障配电台区进行重启，并将故障配电台区控制模式由定功率控制模式转换为电压-频率控制模式；转换控制模式后，将正负序控制增加到电流内环控制中；
所述对故障配电台区进行重启包括：
跳开故障配电台区的本级近侧断路器开关，完成故障配电台区重启；故障配电台区在电压-频率控制模式下稳定运行后，通过各非故障配电台区AC/DC变流器下发有功功率指令，对故障配电台区进行故障支援。
2.根据权利要求1所述的一种基于柔性判处策略的配电台区故障支援方法，其特征在于，所述柔性配电台区互联***中每个柔性配电台区均配置AC/DC变流器；所述AC/DC变流器的交流进线连接所在配电台区的配电变压器低压侧，所有配电台区的AC/DC变流器的直流出线以星型、环形或串型方式互联，直流负荷直接或通过DC/DC变流器并接于配电台区的直流侧；
所述柔性台区控制器用于收集所有直流互联的配电台区的实时电气参数和运行状态，以及进行配电台区和互联***运行方式的管理，并根据运行方式对各配电台区的AC/DC变流器进行控制。
3.根据权利要求1所述的一种基于柔性判处策略的配电台区故障支援方法，其特征在于，各非故障配电台区AC/DC变流器下发有功功率指令，包括：
根据非故障配电台区AC/DC变流器的总可用容量大小按照各配电台区的交流负载率分配各非故障站AC/DC变流器的有功指令。
4.根据权利要求1所述的一种基于柔性判处策略的配电台区故障支援方法，其特征在于，故障支援投入后，若无新增故障且无过载，维持当前故障支援运行方式；
若发生新增配电台区发生同类型故障或新增多配电台区发生任一类型故障或柔性配电台区互联***过载，则不进行故障支援。
5.根据权利要求1所述的一种基于柔性判处策略的配电台区故障支援方法，其特征在于，故障配电台区网侧电源恢复后，对该配电台区进行控制模式切换，由电压-频率控制模式切换为定功率控制模式或下垂控制模式。
6.根据权利要求1所述的一种基于柔性判处策略的配电台区故障支援方法，其特征在于，当故障配电台区AC/DC变流器闭锁时，断开本级交流断路器及直流组网断路器，隔离该配电台区。
7.一种基于柔性判处策略的配电台区故障支援装置，其特征在于，包括：
故障识别模块，用于进行配电台区故障识别，当上级断路器为闭合状态，以及交流母线为失压状态，以及上级交流出线无电流，以及AC/DC变流器故障字为欠压保护均满足时，识别配电台区为非交流母线近端故障，进入故障支援工作模式；
模式转换模块，用于在故障支援工作模式下跳开故障配电台区的本级近侧断路器开关，对故障配电台区进行重启，并将故障配电台区控制模式由定功率控制模式转换为电压-频率控制模式；以及，将正负序控制增加到电流内环控制中；
以及指令下发模块，用于故障配电台区在电压-频率控制模式下稳定运行后，通过各非故障配电台区AC/DC变流器下发有功功率指令，对故障配电台区进行故障支援。
8.根据权利要求7所述的一种基于柔性判处策略的配电台区故障支援装置，其特征在于，所述指令下发模块具体用于，
根据非故障配电台区AC/DC变流器的总可用容量大小按照各配电台区的交流负载率分配各非故障站AC/DC变流器的有功功率指令。
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