CN111753385B - 基于仿水流路径算法的寻找电源方法 - Google Patents

基于仿水流路径算法的寻找电源方法 Download PDF

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Abstract

基于仿水流路径算法的寻找电源方法，属于电力***中的配电网络技术领域，尤其涉及智能分布式FA***，特别是当电网架构出现变化时，联络开关自动确定电源路径的方法，具体是采用仿水流路径算法。该方法适用于多个电源供电的配电网络，基于配电网络的拓扑图实现，当配电网络中更换联络开关成功后，新的联络开关广播联络开关锁定消息，所有联络开关重新寻找其两侧连接的电源。采用本发明提出的技术方案，在供电网架构出现变化时，通过配电终端之间的对等通讯自动锁定网架结构变化后的联络开关，同时通过仿水流路径算法重新确定各联络开关两侧连接的电源及到达电源的路径，为故障隔离之后转供时进行负荷判断提供基础。

Description

基于仿水流路径算法的寻找电源方法
技术领域
本发明属于电力***中的配电网络技术领域，尤其涉及智能分布式FA***，特别是当电网架构出现变化时，联络开关自动确定电源路径的方法，具体是采用仿水流路径算法。
背景技术
随着国家电网对配电网络要求愈加严格，基于对等通讯的智能分布式FA***应用也是越来越多。
传统的智能分布式FA逻辑中，联络开关通常是确定不变的，可以有效地在故障隔离成功之后，联络开关通过合闸来恢复非故障区域供电。
为了不影响正常供电用户的使用，在转供时需要判断拟转供电源的负载情况，是否具备转供能力。
如果供电网架结构发生变化（即联络开关位置发生变化），需要更改参数配置才能正常使用，但在实际运行过程中，长时间停电检修完成上述工作是不可能实现的。同时对于多级联络开关运行模式时，由于网架结构变化后，联络开关连接的电源可能发生变化，如果还按照变化之前的配置进行判断，可能导致在转供时误判电源的转供能力，电源转供能力不足时，联络开关合闸转供会出现过负荷问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种方法，在供电网架结构发生变化时，联络开关自动更新参数配置，寻找两侧连接的电源，为发生故障时转供恢复提供支持。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：基于仿水流路径算法的寻找电源方法，适用于多个电源供电的配电网络，基于配电网络的拓扑图实现，当配电网络中更换联络开关成功后，新的联络开关广播联络开关锁定消息，所有联络开关重新寻找其两侧连接的电源。
进一步地，联络开关基于配电网络的拓扑图和各开关的状态，使用仿水流路径算法重新寻找其两侧连接的电源，所述算法包括以下步骤：
步骤A、联络开关向两侧遍历拓扑图，
步骤B、如果遇到合位开关则继续遍历，如果遇到分位开关则停止，
步骤C、如果到达拓扑图顶端或末端则停止，
如果遍历的结果中，两侧均有到达电源的路径，则完成寻找。
采用本发明提出的技术方案，在供电网架构出现变化时，不用经过配电主站，只通过配电终端之间的对等通讯即可自动锁定网架结构变化后的联络开关，同时通过仿水流路径算法重新确定各联络开关两侧连接的电源及到达电源的路径，为故障隔离之后转供时进行负荷判断提供基础。采用仿水流路径算法，从联络开关的位置开始，按照拓扑路径寻找电源，更加迅速，适用于嵌入式***实现。
附图说明
图1为配电网络的示意图，
图2、3为图1的拓扑图。
图中，除电源外，方框表示开关。
具体实施方式
配电终端完成终端间的通信、设定开关类型、控制开关的分断，完成设定的逻辑功能。为叙述方便，本文中使用开关来表示节点中的设备，本领域的技术人员不会产生误解。
参看图1，本实施例中共有4个电源，电源1-电源4。
在发生故障时，联络开关闭合，实现非故障区域的电源转供。
图1中的联络开关分别为：
在母线上有三个：G1-5、G2-5、G3-5，母线是连接电源的线路，所有供电主干都连接母线。
主干上有两个：G2-2、G2-8，主干是连接母线到用户配电箱的线路。
在分支线路上有三个：g2、g5、g8，配电网络中，分支线路为母线和主干之外的线路。
假设在F处出现故障，开关G1-4、g1跳开隔离故障后，联络开关g2准备合闸。g2两侧连接电源2和电源1，连接路径分别为：
g2―>g1―>G1-4―>G1-2―>电源2。
g2―>g3―>G1-7―>G1-8―>电源1。
在g2到电源2的路径上出现了故障，因此拟转供的电源是电源1。
在合闸之前，g2从距电源1最近的开关G1-8得到电源1的实时负荷P2，从故障点的上游开关G1-4得到故障之前该开关的负荷P3（也就是故障跳开了多少负荷），再根据电源1最大可供负荷P1进行判断：如果(P1-P2)*K>P3，则g2可以合闸，电源1为开关g1下的非故障区域供电，否则，电源1转供能力不足，转供后会引起电源点1过负荷故障，拒绝转供。
K是转供系数，取值0.2―1，本实施例中取值0.8。
显然，这种转供之前的判断需要知道联络开关闭合后，由哪个电源为非故障区域转供，因此，上述判断需要知道联络开关两侧连接的电源。
当供电网架结构发生变化即某个联络开关位置发生变化时，会影响某些位置上的联络开关与电源的连接关系。
一般来讲，母线和主干上的联络开关两侧到电源的路径不会发生变化，发生变化的是支路上的联络开关。
以联络开关g5为例，在上述联络开关配置的情况下，g8两侧连接的电源分别是电源3和电源4，路径分别为：
g5―>g6―>G2-7―>G2-9―>G3-8―>G3-9―>电源3。
g5―>g4―>G2-4―>G2-3―>G3-2―>G3-3―>电源4。
如果供电网架结构发生以下变化：G2-2不做联络开关使用，G3-2作为联络开关，则g8两侧连接的电源分别是电源3和电源2，路径分别为：
g5―>g6―>G2-7―>G2-9―>G3-8―>G3-9―>电源3。
g5―>g4―>G2-4―>G2-2―>G1-3―>G1-2―>电源2。
显然，如果g5不根据供电网架结构的变化更新与电源的连接关系，在出现故障需要g5合闸转供时，对拟转供电源的负荷会出现误判断。
本实施例中，开关之间对等通讯；各开关每隔t1会对外发出心跳消息，若2*t1时间内没有收到相邻开关的心跳消息则认为相邻开关掉线。
每个开关判断本身分合位状态，同时对外发出消息，消息内容附带开关位置消息。该消息可以在心跳消息中发送。
当配电网络中更换联络开关成功后，新的联络开关广播联络开关锁定消息，所有联络开关收到锁定消息后，重新寻找其两侧连接的电源。
更换联络开关后，正常运行一段时间后，可以认为更换联络开关成功。
为了及时广播告知联络开关更换成功，本实施例中采用以下方式进行判断：
联络开关更换后，该联络开关判断其两侧到电源的线路，如果线路上没有开关或者有开关且处于闭合状态，则更换成功。
根据各开关的心跳消息，可以优化判断方式：联络开关更换后，该联络开关判断其两侧到电源的线路，如果线路上没有开关或者有开关且处于闭合状态，且维持2*t1时间，则更换成功。t1的取值范围是5-25秒，本实施例中，t1取值20秒。
参看图1，如果G2-2不做联络开关使用，G3-2作为联络开关，需要断开G3-2，再闭合G2-2。
G3-2首先寻找其两侧连接到电源的线路。然后判断是否更换成功。
G3-2两侧到电源的线路为：
G3-2―>G2-3―>G2-2―>G1-3―>G1-2―>电源2。
G3-2―>G3-3―>电源4。
正常情况下，只有开关G2-2、G3-2会发生动作，其他开关没有动作。
在G2-2没有闭合之前，不符合“线路上没有开关或者有开关且处于闭合状态”，更换没有完成。
当G2-2闭合后，G3-2到两侧电源的线路上，有开关且处于闭合状态，符合更换成功条件。为确保线路正常，上述状态维持2*t1后，G3-2广播联络开关锁定消息。
由于供电网架结构发生变化时，会影响某些位置上的联络开关与电源的连接关系，因此在重新确认连接关系之前，需要闭锁转供功能。
本实施例中，配电网络中更换联络开关成功前，新的联络开关广播联络开关更换消息，其它联络开关收到该消息后，闭锁转供功能；联络开关完成重新寻找其两侧连接的电源后，恢复转供功能。
联络开关依据配电网络的拓扑图，可以从各电源起，遍历拓扑图，找到其两侧连接的电源。这种方式可以找到所有联络开关两侧的电源。但具体到某个联络开关，不用关心其他联络开关的连接关系。
为了更迅速便捷地找到联络开关两侧的电源，本发明使用仿水流路径算法，从开关位置开始，遍历拓扑图，找到连接的电源。
将联络开关假设为水势最高的地方，拓扑图的顶端和末端（电源处于顶端或末端）是水势最低的地方，分位开关类似于水闸断路，这样从水势最高的联络开关A侧与B侧同时开始向水势最低处开始漫延，每遇到一个母线位置类似遇到一个水流岔口，分叉流去，一直流到水势最低点。判断最低点是否电源，完成搜索。
述算法包括以下步骤：
步骤A、联络开关向两侧遍历拓扑图。
步骤B、如果遇到合位开关则继续遍历，如果遇到分位开关则停止。
步骤C、如果到达拓扑图顶端或末端则停止。
如果遍历的结果中，两侧均有到达电源的路径，则完成寻找。
参看图2。联络开关为G1-5、G2-5、G3-5，G2-2、G2-8，g2、g5、g8。图中，有下划线的开关为联络开关。
由于运行模式的改变，开关G3-8分闸变为联络开关，联络开关G2-8合闸，如图3所示，有下划线的开关为联络开关。
开关G3-8处于分位状态，分别向两侧寻找电源点，直到拓扑图的顶端或末端或分位状态得开关。
图3中，联络开关G3-8向上侧寻找路经为：
G3-8―>G2-9―>G2-8―>G1-9―>G1-8―>电源1
G3-8―>G2-9―>G2-7―>g6―>g19
G3-8―>G2-9―>G2-7―>g6―>g20
G3-8―>G2-9―>G2-7―>g6―>g5
G3-8―>G2-9―> G2-5
G3-8―>G2-9―>G2-8―>G1-9―>G1-7―>g3―>g14
G3-8―>G2-9―>G2-8―>G1-9―>G1-7―>g3―>g15
G3-8―>G2-9―>G2-8―>G1-9―>G1-7―>g3―>g2
G3-8―>G2-9―>G2-8―>G1-9―>G1-5
图3中,联络开关G3-8向下侧寻找路经为：
G3-8―>G3-9―>电源3
G3-8―>G3-7―>g9―>g24
G3-8―>G3-7―>g9―>g25
G3-8―>G3-7―>g9―>g8
G3-8―>G3-5
可见，联络开关G3-8两侧连接有且只有一个电源。找到电源后，可以停止遍历拓扑图。
找到电源点之后，同时记录到电源之间的路径：
电源3<-G3-9<-G3-8->G2-9->G2-8->G1-9->G1-8->电源1。
在路径已经完成记录后，如果2*t1时间路径上的开关状态没有发生变化，则锁定路径，对外广播联络开关已经锁定，其它联络开关也使用上述仿水流路径算法寻找电源，母线上的联络开关只需要找到电源即可，不用记录路径。

Claims (4)

1.基于仿水流路径算法的寻找电源方法，适用于多个电源供电的配电网络，基于配电网络的拓扑图实现，其特征在于，
配电网络中更换联络开关成功前，新的联络开关广播联络开关更换消息；
其它联络开关收到该消息后，闭锁转供功能；
联络开关更换后，该联络开关判断其两侧到电源的线路，如果线路上没有开关或者有开关且处于闭合状态，则更换成功；
当配电网络中更换联络开关成功后，新的联络开关广播联络开关锁定消息，所有联络开关重新寻找其两侧连接的电源，恢复转供功能；
联络开关基于配电网络的拓扑图和各开关的状态，使用仿水流路径算法重新寻找其两侧连接的电源，所述算法包括以下步骤：
步骤A、联络开关向两侧遍历拓扑图，
步骤B、如果遇到合位开关则继续遍历，如果遇到分位开关则停止，
步骤C、如果到达拓扑图顶端或末端则停止，
如果遍历的结果中，两侧均有到达电源的路径，则完成寻找。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所有开关每隔t1发送心跳消息，心跳消息中包括开关状态；联络开关更换后，该联络开关判断其两侧到电源的线路，如果线路上没有开关或者有开关且处于闭合状态，且维持2*t1时间，则更换成功。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，联络开关记录两侧到达电源的路径。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当配电网络发生故障时，拟转供的联络开关找到拟转供的电源、距该电源最近的开关和故障点的上游开关，获取拟转供电源的实时负荷P2、故障之前上游开关的负荷P3，再根据拟转供电源的最大可供负荷P1判断：
如果(P1-P2)*K>P3，则该联络开关闭合；
其中，K为转供系数，取值0.2―1。
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