CN103956748B - 一种多母线失压时负荷转移的故障恢复方案生成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明充分利用外部联络电源,提出了一种多母线失压时负荷转移的故障恢复方案生成方法,当多母线失压后,采用母联电源和外部联络电源配合实现负荷转移,如下:无外部联络电源失电馈线由站内备用母线转供,无法转供的负荷只能失电,优先保证重要负荷的供电;有外部联络电源失电馈线全部由站外联络电源转供,具体方法采用多重故障的供电恢复方法即可。该方法能够充分利用母联备用容量以及外部联络电源,最大量的恢复失电负荷,提高主变压器的设备利用率。

Description

一种多母线失压时负荷转移的故障恢复方案生成方法
技术领域
[0001] 本发明属于馈线自动化领域,主要研究多联络配电网多母线失压时的故障恢复问 题。为了尽最大可能的恢复失电负荷,本发明特提出一种母联电源和外部联络电源配合实 现多母线失压时负荷转移的故障恢复方案生成方法。
背景技术
[0002] 由于种种原因,配电网中往往会出现电源侧故障,造成相应的母线失压。所谓多母 线失压,是指同一变电站在同一时间内有多段母线失压的故障。为了提高供电可靠性,避免 停电造成的损失,需要将失压母线上负荷转移至正常工作的电源上。
[0003] 现有的负荷转移技术主要是依靠备用电源自动投入装置实现。当备用电源自动投 入装置检测到母线失压时,跳开失压母线与电源间的断路器,闭合失压母线与相邻母线的 母联开关,将失压母线上的负荷转移至相邻母线上。若相邻母线的容量不足,则切除一些负 荷。为了满足"N-1"原则,传统的备自投负荷转移策略限制了主变压器的设备利用率,例如 双主变变电站主变压器工作容量不超过其额定容量的50%,三主变变压器不超过其额定容 量的67%。同时,当发生多母线失压故障后,相邻母线容量已经难以实现站内的负荷转移。 那么,在这种情况下,原方法一般会造成一些负荷停电,无法体现具有高供电能力网架的智 能配电网高供电可靠性的优势。
[0004] 现有技术主要依靠备自投装置,具有如下不足:
[0005] 1、只依靠备自投装置,为了满足"N-1"原则,主变压器设备利用率低,例如双主 变变电站主变压器工作容量不超过其额定容量的50%,三主变变压器不超过其额定容量的 67% ;
[0006] 2、没有利用外部联络电源,在多母线失压时,现有技术难以实现失电负荷的最大 供电恢复。
发明内容
[0007] 本发明的目的是提供一种多母线失压时负荷转移的故障恢复方案生成方法,能提 高主变压器的设备利用率,实现失电负荷的最大恢复,减少停电范围。
[0008] 本发明采用以下方案实现:一种多母线失压时负荷转移的故障恢复方案生成方 法,其特征在于包括以下步骤:
[0009] 步骤S01 :当某段母线发生故障后,首先需要判别是否为多母线故障;具体策略 为:这段母线故障发生时,判断是否存在未处理完毕的母线故障,如果不存在,则说明这是 一段单母线故障,用单母线故障处理方法进行故障恢复;如果存在,则暂停正在处理中的母 线故障,判断此时发生的母线故障与未处理完毕的母线故障是否是同一站内母线故障,如 果不是,则继续处理未处理完毕的母线故障,如果是,则将此段母线故障与原有母线故障作 为多母线失压故障,统一处理;
[0010] 步骤S02 :判别故障母线中的馈线类型;如果存在外部联络电源,则是有外部联络 馈线;如果不存在外部联络电源,则说明此馈线为无外部联络电源馈线;
[0011] 步骤S03 :处理无外部联络电源馈线,其策略如下:判断站内有无正常运行的备用 母线,如果有,则将无外部联络电源的馈线中的联络开关保持原状态,不作处理,然后将这 种无外部联络电源馈线逐步分配到母联电源上,如果过载,则切除部分这些馈线的负荷,优 先保证重要负荷;如果没有,那么这种馈线停电;
[0012] 步骤S04 :处理有外部联络电源馈线,其策略如下:将有外部联络电源馈线完全由 外部电源转供,判断有外部联络电源的馈线在供电恢复的时候是否有公共转供电源:如果 没有,则失电馈线按照馈线供电恢复算法进行供电恢复计算;如果有,则将公共转供电源进 行解耦,等效多个电源分别连接到各失电馈线,然后由外部联络电源和等效电源联合对失 电馈线按照馈线供电恢复算法进行供电恢复;
[0013] 步骤S05 :汇总此次母线故障时的各条馈线的处理办法,形成方案集。
[0014] 在本发明一实施例中,所述解耦的策略考虑负荷均衡原则,保证各转供电源恢复 失电馈线供电后的负载率尽量平衡;其具体步骤包括:
[0015] 步骤S11:根据公共电源、该公共电源所连接失电馈线和这些失电馈线的独立转 供电源的相关电气量,计算总体的负荷均衡期望值S ;该负荷均衡期望值为涉及的失电馈 线及其独立转供电源的现有负载量之和与转供电源的额定电流之和的比值,公式如下,
Figure CN103956748BD00051
式中,m表示参与解親计算的独立电源的数量,n表示参与解親计算 的失电馈线条数,表示第i个独立转供电源的负载量,I 表示其额定电流值,I u表示公 共转供电源的负载量,INg表示公共转供电源的额定电流值,I WSSl表示第i条失电馈线的失 电负荷量;
[0016] 步骤S12 :假设失电馈线由独立转供电源进行供电恢复,根据这个期望值计算出 这条失电馈线的独立转供电源的期望转供容量I q,为这条馈线所有独立转供电源的额定 电流之和与负荷均衡期望值的乘积,即转供后期望的负载量,减去其现有总负载量,公式如 下,4 = S X:£心-f仏,式中,n表示这条馈线的独立转供电源数,Iu表示第i个独立转供电 'J % 源的负载量,INl表示其额定电流值;
[0017] 步骤S13:为了对这条馈线恢复供电,公共电源需要对这条馈线提供的容量1@为 这个待恢复区的失电负荷与独立电源期望转供容量之差,公式如下,I gq=Iu3SS-Iq;如果I @为 负,则说明这条馈线的独立电源容量充足,不需要公共电源的支援;
[0018] 步骤S14:根据比例解耦公共电源,公式如下,某条失电馈线获得的等效解耦电源 的额定电流3
Figure CN103956748BD00052
'式中,1&为公共转供电源的额定电流,n为这个公共转供电源 需要转供的馈线数,Igq为公共电源需要对这条馈线提供的容量,为公共转供电源对其 所转供的馈线提供的总转供容量;等效解耦电源的负载率为公共转供电源本身的负载率, 如下&=>,1为公共转供电源的负载电流。 Mg'
[0019] 步骤S15 :根据步骤S14即可将公共转供电源解耦多个等效电源,分配到每条失电 馈线中;等效后,每条失电馈线的转供电源只对这条失电馈线进行供电恢复,即可按照传统 启发式搜索方法实现供电恢复。
[0020] 本发明的有益效果:
[0021] 由备用母联电源和外部联络电源共同实现多母线失压后的供电恢复,可以将大范 围负荷安全转移问题转化为站内负荷转移和馈线的供电恢复问题,而公共电源解耦策略, 可以有效简化馈线的供电恢复问题。最终,多母线失压的负荷转移问题转化为站内负荷转 移问题和等效馈线故障问题。与现有技术相比,本发明方案具有以下优势:
[0022] 1、有效提高主变压器的设备利用率;
[0023] 2、实现失电负荷的最大恢复,减少停电范围;
[0024] 3、公共电源解耦策略,简化复杂配电网故障恢复计算,提高计算速度,降低了该问 题的难度,使大范围负荷安全转移优化策略的自动生成技术可以达到实用化水平。
附图说明
[0025] 图1是本发明方法流程示意图。
具体实施方式
[0026] 下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
[0027]目前高供电能力配电网架的智能配电网具有高联络率,每条供电馈线可能与多个 联络开关相连,大大提高了供电可靠性。因此,本发明充分利用外部联络电源,提出了一种 母联和外部联络配合进行单母线失压故障恢复的自动生成技术,能够充分利用母联备用容 量以及外部联络电源,最大量的恢复失电负荷,提高主变压器的设备利用率。
[0028] 首先,失电馈线根据有无外部联络电源可以分为:有外部联络电源馈线和无外部 联络电源馈线。
[0029] 无外部联络电源馈线是指除备用母线外,没有其他的正常运行转供电源对其进行 供电恢复的失电馈线,具体包括以下几种类型:
[0030] 1)无联络馈线:失压母线上无联络开关与其他馈线相连的馈线。
[0031] 2)同母线环回馈线:失压母线上仅有联络开关连接到同母线的馈线上的馈线。
[0032] 3)相邻母线联络馈线:失压母线上有联络开关连接到相邻母线的馈线上而无联 络开关连接到其他正常工作变电站的馈线上的馈线。
[0033] 有外部联络电源馈线,是指除备用母线电源外,有其他的正常运行的转供电源对 其供电恢复的失电馈线,主要包含以下几种情况:
[0034]1)站外联络电源馈线:有其他变电站内正常运行的转供电源对其进行供电恢复 的失电馈线。
[0035] 2)站内非备用母线转供馈线:无其他变电站联络电源,馈线所带负荷可以通过本 站内非备用母线转供的失电馈线。
[0036] 无外部联络电源馈线,没有其他转供电源,只能由母联转供,转供不起来的负荷只 能有甩掉,优先保证重要负荷的供电恢复。有外部联络的电源,全部由外部电源恢复供电, 但是可能出现同一转供电源对多条失电馈线进行供电恢复的情况,我们称之为公共转供电 源。公共转供电源需要同时对多条馈线恢复供电,其方向性以及对每条馈线的恢复量难以 确定;而且如果将这种失电馈线整体考虑,计算量极大,难以在有效时间内生成恢复方案。 因此本发明针对这种情况,提出了 一种电源解耦的方法,将公共电源解耦等效到每条馈线 上,那么每条失电馈线的转供电源都只对这条馈线进行供电恢复,这样失电馈线之间不再 有直接联系,计算简单明确,每条失电馈线采用传统的启发式搜索算法即可完成供电恢复。
[0037] 具体的,本发明包括以下步骤:
[0038] 1.当某段母线发生故障后,首先需要判别是否为多母线故障。具体策略为:这段 母线故障发生时,判断是否存在未处理完毕的母线故障,如果不存在,则说明这是一段单母 线故障,用单母线故障处理方法进行故障恢复即可;如果存在,则暂停正在处理中的母线故 障,判断此时发生的母线故障与未处理完毕的母线故障是否是同一站内母线故障,如果不 是,则继续处理未处理完毕的母线故障,本段母线故障为单母线故障,如果是,则将此段母 线故障与原有母线故障作为多母线失压故障,统一处理。
[0039] 2.判别故障母线中的馈线类型。如果存在外部联络电源,则是有外部联络馈线; 如果不存在外部联络电源,则说明此馈线为无外部联络电源馈线。
[0040] 3.处理无外部联络电源馈线,其策略如下,判断站内有无正常运行的备用母线: 如果有,则将无外部联络电源的馈线中的联络开关保持原状态,不作处理,然后将这种馈线 逐步分配到母联电源上,如果过载,则切除部分这些馈线的负荷,优先保证重要负荷;如果 没有,那么这种馈线只能停电。
[0041] 4.处理有外部联络电源馈线,其策略如下,将这些馈线完全由外部电源转供,判断 有外部联络电源的馈线在供电恢复的时候是否有公共转供电源:如果没有,则失电馈线按 照传统的馈线供电恢复算法,如启发式搜索等进行供电恢复计算即可;如果有,则将公共转 供电源进行解耦,等效多个电源分别连接到各失电馈线,然后由外部联络电源和等效电源 联合对失电馈线按照传统算法进行供电恢复。
[0042] 5.汇总此次母线故障时的各条馈线的处理办法,形成方案集。
[0043] 本发明解耦策略考虑负荷均衡原则,保证各转供电源恢复失电馈线供电后的负载 率尽量平衡。
[0044] 1)根据公共电源、其所连接失电馈线和这些馈线的独立转供电源的相关电气 量,计算总体的负荷均衡期望值S。负荷均衡期望值为涉及的失电馈线及其转供电源 (包括公共转供电源)的现有负载量之和与转供电源的额定电流之和的比值,公式如下,
Figure CN103956748BD00071
式中,m表示参与解親计算的独立电源的数量,n表示参与解親计算 的失电馈线条数,表示第i个独立转供电源的负载量,I表示其额定电流值,Iu表示公 共转供电源的负载量,INg表示公共转供电源的额定电流值,IWSSl表示第i条失电馈线的失 电负荷量。
[0045] 2)然后假设失电馈线由独立转供电源进行供电恢复,根据这个期望值可以计算 出这条失电馈线的独立转供电源的期望转供容量Iq,为这条馈线所有独立转供电源的额定 电流之和与负荷均衡期望值的乘积,即转供后期望的负载量,减去其现有总负载量,公式如 下,A = &- !:/,,,式中,n表示这条馈线的独立转供电源数,Iu表示第i个独立转供电 源的负载量,I Nl表示其额定电流值。
[0046] 3)为了对这条馈线恢复供电,公共电源需要对这条馈线提供的容量1@为这个待 恢复区的失电负荷与独立电源期望转供容量之差,公式如下,Igfluu-Iq。如果I gq为负,则 说明这条馈线的独立电源容量充足,不需要公共电源的支援。
[0047]4)根据比例解耦公共电源即可,公式如下,某条馈线获得的等效解耦电源的额定 电流为
Figure CN103956748BD00081
'式中,1&为公共转供电源的额定电流,n为这个公共转供电源需要 转供的馈线数,Igq为公共电源需要对这条馈线提供的容量,,为公共转供电源对其所转 I: 供的馈线提供的总转供容量;等效解耦电源的负载率为公共转供电源本身的负载率,如下 & =^,ILg为公共转供电源的负载电流。 iAV
[0048]5)根据步骤4)即可将公共转供电源解耦多个等效电源,分配到每条失电馈线中。 等效后,每条馈线的转供电源只对这条馈线进行供电恢复,即可按照传统启发式搜索等方 法实现供电恢复。
[0049]以上所述仅为本发明的较佳实施例,凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与 修饰,皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (1)

1. 一种多母线失压时负荷转移的故障恢复方案生成方法,其特征在于包括以下步骤: 步骤SOl:当某段母线发生故障后,首先需要判别是否为多母线故障;具体策略为:这 段母线故障发生时,判断是否存在未处理完毕的母线故障,如果不存在,则说明这是一段单 母线故障,用单母线故障处理方法进行故障恢复;如果存在,则暂停正在处理中的母线故 障,判断此时发生的母线故障与未处理完毕的母线故障是否是同一站内母线故障,如果不 是,则继续处理未处理完毕的母线故障,如果是,则将此段母线故障与原有母线故障作为多 母线失压故障,统一处理; 步骤S02 :判别故障母线中的馈线类型;如果存在外部联络电源,则是有外部联络馈 线;如果不存在外部联络电源,则说明此馈线为无外部联络电源馈线; 步骤S03 :处理无外部联络电源馈线,其策略如下:判断站内有无正常运行的备用母 线,如果有,则将无外部联络电源的馈线中的联络开关保持原状态,不作处理,然后将这种 无外部联络电源馈线逐步分配到母联电源上,如果过载,则切除部分这些馈线的负荷,优先 保证重要负荷;如果没有,那么这种馈线停电; 步骤S04 :处理有外部联络电源馈线,其策略如下:将有外部联络电源馈线完全由外部 电源转供,判断有外部联络电源的馈线在供电恢复的时候是否有公共转供电源:如果没有, 则失电馈线按照馈线供电恢复算法进行供电恢复计算;如果有,则将公共转供电源进行解 耦,等效多个电源分别连接到各失电馈线,然后由外部联络电源和等效电源联合对失电馈 线按照馈线供电恢复算法进行供电恢复; 步骤S05 :汇总此次母线故障时的各条馈线的处理办法,形成方案集; 所述解耦的策略考虑负荷均衡原则,保证各转供电源恢复失电馈线供电后的负载率尽 量平衡;其具体步骤包括: 步骤Sll:根据公共电源、该公共电源所连接失电馈线和这些失电馈线的独立转供 电源的相关电气量,计算总体的负荷均衡期望值S;该负荷均衡期望值为涉及的失电馈 线及其独立转供电源的现有负载量之和与转供电源的额定电流之和的比值,公式如下,
Figure CN103956748BC00021
,式中,m表示参与解親计算的独立电源的数量,n表示参与解親计算 的失电馈线条数,Iu表示第i个独立转供电源的负载量,I表示其额定电流值,Iu表示公 共转供电源的负载量,INg表示公共转供电源的额定电流值,IWSSl表示第i条失电馈线的失 电负荷量; 步骤S12 :假设失电馈线由独立转供电源进行供电恢复,根据这个期望值计算出这条 失电馈线的独立转供电源的期望转供容量Iq,为这条馈线所有独立转供电源的额定电流 之和与负荷均衡期望值的乘积,即转供后期望的负载量,减去其现有总负载量,公式如下,
Figure CN103956748BC00022
,_式中,n表示这条馈线的独立转供电源数,Iu表示第i个独立转供电源 的负载量,Ini表示其额定电流值; 步骤S13 :为了对这条馈线恢复供电,公共电源需要对这条馈线提供的容量Igq为这个 待恢复区的失电负荷与独立电源期望转供容量之差,公式如下,Igq=Iwss-Iq;如果I@为 负,则说明这条馈线的独立电源容量充足,不需要公共电源的支援; 步骤S14 :根据比例解耦公共电源,公式如下,某条失电馈线获得的等效解耦电源的额
Figure CN103956748BC00031
式中,1&为公共转供电源的额定电流,n为这个公共转供电源需要 转供的馈线数,Igq为公共电源需要对这条馈线提供的容量
Figure CN103956748BC00032
为公共转供电源对其所转 供的馈线提供的总转供容量;等效解耦电源的负载率为公共转供电源本身的负载率,如下
Figure CN103956748BC00033
,Iu为公共转供电源的负载电流; 步骤S15 :根据步骤S14即可将公共转供电源解耦多个等效电源,分配到每条失电馈线 中;等效后,每条失电馈线的转供电源只对这条失电馈线进行供电恢复,即可按照传统启发 式搜索方法实现供电恢复。
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