CN104348131B - 一种基于智能配电网35kV电源故障的恢复系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于智能配电网35kV电源故障的恢复系统,其特征在于它包括中心控制单元、人机交互单元、数据库单元和至少1个信息采集单元;其工作方法包括采集、存储、通讯、恢复;其优越性:装置简单、实用;可靠性高;快速准确;大大降低了故障恢复时间,提高了经济效益。

Description

一种基于智能配电网35kV电源故障的恢复系统及方法 (一)
技术领域
[0001] 本发明属于电力系统自动化,智能配电网中低压电源故障恢复控制技术领域,尤 其是一种基于智能配电网35kV电源故障的恢复系统及方法。 (二) 技术背景
[0002] 随着城市现代化进程的高速发展,城市配电系统的复杂程度以及用户对供电可靠 性的要求越来越高,呈现出分支多、供电半径小、负荷密集、结构复杂的特点,这大大加大了 配电网故障后的恢复难度。近年来,随着国家对智能电网的重视,智能配电网技术得到了长 足发展,城市配电网自动化水平逐渐提高,大量的数据采集终端设备如FTU (Feeder Terminal Unit)、RTU (Remote Terminal Unit)的在配电系统的安装应用,以及日渐成熟配 电管理系统对于实现智能电网下的故障恢复功能具有重要支撑意义。
[0003] 另一方面,城市配电系统规模越来越大、开关组合维数越来越高、结构越来越复杂 等因素,使得传统方法单纯依靠数学途径在求解故障恢复问题产生了较大局限性,近年来 人工智能理论在求解复杂的非线性系统问题的优势弥补了某些传统计算方法难于求解或 不能解决的问题,其中,专家系统算法需要根据电力调度人员的知识与经验来解决故障恢 复问题,启发式算法需根据电网结构和网络搜索进行求解,遗传算法采用概率寻优将问题 进行迭代得到最优解,Petri网法可模拟离散事件发生情况并建立相应模型,粒子群算法编 程简单易实现,蚁群算法根据觅食行为原理采用概率论实现分布式并行寻优。多代理 (Multi-Agent)算法采用模块化设计将复杂的系统模型分解为多个子代理并通过分布式计 算相互协调,但所建模型均面向整个大的配电网且在求解和寻优效率方面尚有欠缺。国内 外不少学者对此作了大量工作并取得一定成效,但如何将理论算法与配电网故障恢复有机 结合解决实际问题还未取得实质性突破。
[0004] 目前,我国大部分城市电压等级为4〜5级,主要电压等级序列为(500)/220/110/ 10/0.4kV,其中天津、青岛、威海等城市及上海部分城市地区的电压等级序列为5级的500/ 220/35/10/0.4Kv,而IlOkV和35kV变电站作为区域用户的电源中心在中低压配电系统中仍 发挥着重要作用。一旦因自然灾害、人为破坏或设备故障等原因造成中低压配电系统的 35kV电源发生永久性故障,往往会引起配电区域大面积失电,造成一系列严重后果。目前, 针对于城市中低压配电网电源故障,特别是35kV电源故障造成大面积失电时如何快速有效 地恢复供电的研究较少。为此,需要在原有配电网建设现状的基础上,克服现有故障恢复方 法存在问题,设计一种适用于智能配电网35kV电源故障的恢复方法,以实现智能配电网的 自愈功能。 (三)
发明内容
[0005] 本发明的目的是提供一种基于智能配电网35kV电源故障的恢复系统及方法,当 35kV电源发生永久性故障造成供电区域内大面积失电且短时间内无法修复时,可以克服现 有技术不足,充分利用现有智能配电网技术,结合35kV电源故障的特点,通过中心控制单 元、信息采集单元、数据库单元和人机交互单元间的配合,可快速有效的计算出故障区域失 电负荷供电方案,是一种简单有效且可靠的故障恢复系统及方法。
[0006] 本发明的技术方案:一种基于智能配电网35kV电源故障的恢复系统,其特征在于 它包括中心控制单元、人机交互单元、数据库单元和至少1个信息采集单元;其中,所述中心 控制单元和人机交互单元分别与数据库单元呈双向连接;所述信息采集单元均与数据库单 元呈双向连接。
[0007] 所述中心控制单元由CPU模块、通信处理模块I和I/0模块构成;其中,所述CPU模块 与通信处理模块I、CPU模块与I/O模块、I/O模块与通信处理模块I均呈双向连接;所述I/O模 块与人机交互单元的人机交互控制模块呈双向连接;所述中心控制单元的通信处理模块I 与数据库单元的通信处理模块II呈双向连接。
[0008] 所述CPU模块由CPU核、SDRAM数据存储器、FLASH程序存储器和CPU硬件复位配置电 路构成;所述CHJ核采集通讯处理模块I的数据进行计算处理;并将数据输出给FLASH程序存 储器和SDRAM数据存储器;所述FLASH程序存储器和SDRAM数据存储器存储故障恢复信号;所 述CHJ硬件复位配置电路为CPU模块提供复位恢复信号,使其恢复到起始状态。
[0009] 所述通信处理模块I由异步串行通信控制卡、以太网控制卡和高级数据链路控制 卡构成,均为本技术领域常用专用电路设备,负责具体通信协议的处理、协议数据的接收、 发送。
[0010] 所述人机交互单元由输入设备、输出设备和人机交互控制模块构成,负责对数据 和信息传输和转送;其中,所述人机交互控制模块负责输入、输出数据的转换、收发,与中心 控制单元的I/O模块呈双向连接;输入设备和输出设备分别与人机交互控制模块呈双向连 接。
[0011] 所述输入设备由键盘和鼠标构成。
[0012] 所述输出设备由显示器和打印机构成。
[0013] 所述数据库单元由数据存储模块、通信处理模块II和数据库控制模块构成;其中, 所述数据存储模块和通信处理模块II分别与数据库控制模块呈双向连接;所述通信处理模 块II分别中心控制单元的通信处理模块I和信息采集单元呈双向连接。
[0014] 所述数据存储模块由SATA磁盘和磁盘驱动电路构成,负责存储电网数据;其中,所 述SATA磁盘与磁盘驱动电路呈双向连接。
[0015] 所述通信处理模块II与通信处理模块I构造及功能相同,均由异步串行通信控制 卡、以太网控制卡和高级数据链路控制卡构成,负责具体通信协议的处理、协议数据的接 收、发送。
[0016] 所述数据库控制模块负责控制通信处理模块II的通信协议的进程。
[0017] 所述信息采集单元由通信处理模块III和信息采集卡构成;其中,信息采集卡与通 信处理模块III呈双向连接;所述通信处理模块III与通信处理模块II呈双向连接。
[0018] 所述信息采集卡安装在35kV变电站、配电网的FTU和RTU设备上,采集网络参数、节 点电压、支路电流、故障后网络拓扑信息、配电网的始端电压、断路器开关状态、节点负荷及 其优先等级及邻近35kV电源点负荷信息。
[0019] 所述信息采集单元中的通信处理模块III与中心控制单元中的通信处理模块I结 构及功能相同,由异步串行通信控制卡、以太网控制卡和高级数据链路控制卡构成,负责具 体通信协议的处理、协议数据的接收、发送。
[0020] 一种基于智能配电网35kV电源故障的恢复系统的工作方法,其特征在于它包括以 下步骤:
[0021] (1)用户可通过人机交互单元的输入设备将35kV电源故障恢复程序指令存储在中 心控制单元的FLASH程序存储器或修改指令;
[0022] (2)信息采集单元通过安装在35kV变电站、配电网FTU和RTU设备上的信息采集卡 实时采集配电网网络参数、节点电压、支路电流、故障后网络拓扑信息、配电网的始端电压、 断路器开关状态、节点负荷及其优先等级及邻近35kV电源点负荷信息,并经信息采集单元 的通信处理模块传输至数据库单元的通信处理模块II;
[0023] (3)数据库单元的通信处理模块II将收到的配电网节点的潮流信息和网络拓扑信 息,经数据库控制模块处理后存储至数据存储模块;
[0024] (4)中心控制单元的CPU模块通过调用通信处理模块I读取数据库单元的配电网信 息,并经CPU模块处理后将结果暂存至SDRAM数据存储器;
[0025] (5)当配电网发生故障时,中心控制单元将数据库单元存储的配电网信息读取至 SDRAM数据存储器,CPU核通过调用FLASH程序存储器中的35kV电源故障恢复程序指令并将 处理后的数据存储至SDRAM数据存储器,经通信处理模块II传送至数据库单元并存至数据 存储模块,供用户使用;
[0026] (6)用户通过人机交互单元发出读取配电网信息的指令时,CPU模块通过I/O模块 将存储在SDRAM数据存储器的配电网数据经人机交互单元的输出设备反馈给用户。
[0027] 所述步骤⑴中35kV电源故障恢复的方法有以下步骤构成:
[0028] ①读取故障前后配电网状态数据:35kV电源故障发生后,首先读取网络参数、节点 电压、支路电流、故障后网络拓扑信息、配电网的始端电压、断路器开关状态、节点负荷及其 优先等级及邻近35kV电源点负荷信息;
[0029] ②若发生35kV进线失电故障,则优先搜索35kV电压等级的恢复路径:以失电进线 对应的任一节点作为拓扑搜索的起点,采用广度搜索方法搜索可以用于供电恢复的电源 点,记为P1,其中,〇〈i〈N,N为可用于恢复供电的电原点的个数;然后以电源点P1作为搜索的 起点确定供电恢复路径,并记录恢复供电路径上的断路器Bk,其中,0〈k〈M,M为恢复供电路 径上断路器的个数,以及断路器的状态Sk,其中,Sk的值为0或1,0代表断路器的状态为打开, 1代表断路器的状态为闭合;
[0030] ③若无法通过35kV电压等级的路径恢复全部失电负荷,或发生非35kV进线失电故 障,则包括35kV母线、变压器、IOkV母线故障,则通过以下步骤恢复:
[0031] (a)分别将故障区域每条IOkV馈线的负荷容量和邻近电源点可用于恢复的容量按 大小排序;
[0032] (b)以尽可能多的恢复失电负荷且重要负荷优先恢复为原则将每条IOkV馈线的负 荷容量与邻近电源点恢复容量进行匹配,若满足则依次进行IOkV整条馈线恢复;
[0033] (c)若遇到含较多重要负荷的分区,因无法满足容量限制实现整个分区恢复时,则 通过切除部分末端重要等级较低的负荷直至满足邻近电源点容量限值,且通过拓扑分析和 潮流计算后满足约束条件时,对切除部分负荷后的分区进行恢复;
[0034] (d)若所有邻近电源点已经全部用尽仍有部分分区无法恢复,或所有故障分区已 经恢复供电则停止搜索并形成负荷转移候选方案;
[0035] ④恢复方案筛选及评优:从不存在电流、电压越限以及线路过载和变压器过载恢 复方案中,根据开关次数最少、恢复重要负荷的最多、线损的评价指标的权重比例,在候选 方案中得出最优方案。
[0036] 步骤③中的35kV进线故障是上级电源消失故障;所述35kV母线故障是变压器进线 电源消失故障;所述变压器故障为单变压器故障和多变压器故障;所述IOkV母线故障是引 起IOkV母线下的多条IOkV馈线失电故障;所述IOkV馈线故障是IOkV馈线上出现单点或多点 故障。
[0037] 本发明的工作原理:一种基于智能配电网35kV电源故障的恢复系统及方法,当 35kV电源发生永久性故障造成供电区域内大面积失电且短时间内无法修复时,信息采集单 元将采集到的配电网信息上传至数据库单元,中心控制单元通过用户预设的35kV电源故障 恢复程序指令读取数据库单元的配电网信息并计算处理后数据反馈至数据库单元,用户通 过人机交互单元可读取数据库单元的处理结果,该方法可快速有效的计算出故障区域负荷 供电的恢复方案,是一种简单有效且可靠的故障恢复系统。
[0038] CPU核负责数据的计算和处理,并控制通信协议的接收、发送,并不直接参与具体 通信协议的处理;其中,CPU核负责数据的计算和处理;数据存储器(SDRAM)用于存储CPU核 的临时计算数据;程序存储器(FLASH)用于存储故障恢复程序指令;CPU的硬件复位配置电 路用于将CHJ模块恢复到起始状态;通信处理模块I由异步串行通信控制卡、以太网控制卡 和高级数据链路控制卡构成,均为本技术领域常用专用电路设备,负责具体通信协议的处 理、协议数据的接收、发送;其中,异步串行通信控制卡用于处理维护终端的信息;以太网控 制卡用于处理满足IEEE802.3协议的网管代理的信息;高级数据链路控制卡用于中心控制 单元和各业务板之间的通信以及用于主备中心控制单元之间的通信;所述I/O模块,负责将 CPU模块与人机交互单元间的连接及数据的接收、发送。
[0039] 信息采集单元由通信处理模块III和信息采集卡构成,负责配电网35kV电源及节 点的信息采集和传输,每个信息采集单元结构和功能均相同仅安装位置不同;信息采集卡 安装在35kV变电站、配电网的FTU和RTU设备上,主要采集网络参数、节点电压、支路电流、故 障后网络拓扑信息、配电网的始端电压、断路器开关状态、节点负荷及其优先等级及邻近 35kV电源点负荷信息。
[0040] 计算线损是指通过潮流计算可以直接求出各点电压及各段线路流过得电流,进而 求出各段的功率损耗,各段线路损耗之和即为配网的线损;利用各配变高压侧功率、电流及 配变参数计算变压器损耗。
[0041] 所述线路有功损耗计算公式:
Figure CN104348131BD00081
[0043] 所述变压器有功损耗计算公式:
Figure CN104348131BD00082
[0045] 式中:I为流过线路的电流(KA),R为线路的电阻(Ω),Δ Pt为变压器总的有功功率 损耗(MV),Δ Pl为线路总的有功功率损耗(MV),Δ Ps为变压器负载功率损耗(MW),Δ Pq为变 压器空载功率损耗(Mff),S为变压器的运行视在功率(MVA),Sn为变压器的额定容量(MVA)。
[0046] 确定断路器的动作次数是指拓扑索搜确定供电恢复路径时,已经记录了供电恢复 路径上的断路器以及断路器的状态,则可以确定出任一供电恢复方案断路器的动作次数。
[0047] 负荷优先等级是指以IOkV馈线上每一配电室、开闭所或变电站为最小节点,根据 该节点所涉负荷的重要性分为一级负荷、二级负荷和三级负荷,其中一级负荷为政府机关、 大型酒店和医院,二级负荷为商业用户,三级负荷为民用负荷、居民小区。
[0048] 步骤(c)中的约束条件是指通过潮流计算可以求得任一节点的电压和任一支路的 支路电流,可以判别是否存在电流、电压越限;由电压电流进而可以求出有功功率和无功功 率,从而判别是否存在线路过载约束和变压器过载;通过计算电源点容量裕度与转移负荷 的差值可以判别是否存在容量越限。
[0049] 本发明的优越性:①硬件装置简单、实用,且可利用现有的配电网自动化设备;② 系统构架简明合理,可高效运行并快速处理配电网数据,执行计算相应指令,可靠性高;③ 故障恢复方法快速准确获得故障恢复候选方案集并根据综合评价后得到最优恢复方案;④ 可为配电网故障恢复和电力运行调度人员提供有益参考,大大降低了故障恢复时间,提高 了经济效益。 (四)
附图说明:
[0050] 图1为本发明所涉一种基于智能配电网35kV电源故障的恢复系统的整体结构框 图。
[0051] 图2是本发明所涉一种基于智能配电网35kV电源故障的恢复系统的中心控制单元 结构原理框图。
[0052] 图3是本发明所涉一种基于智能配电网35kV电源故障的恢复系统的人机交互单元 结构原理框图。
[0053] 图4是本发明所涉一种基于智能配电网35kV电源故障的恢复系统的数据库单元结 构原理框图。
[0054] 图5是本发明所涉一种基于智能配电网35kV电源故障的恢复系统的信息采集单元 结构原理框图。
[0055] 图6为本发明所涉一种基于智能配电网35kV电源故障的恢复系统的工作方法流程 图。 (五)
具体实施方式:
[0056] 实施例:一种基于智能配电网35kV电源故障的恢复系统(见图1),其特征在于它包 括中心控制单元、人机交互单元、数据库单元和至少1个信息采集单元;其中,所述中心控制 单元和人机交互单元分别与数据库单元呈双向连接;所述信息采集单元均与数据库单元呈 双向连接。
[0057] 所述中心控制单元(见图2)由CPU模块、通信处理模块I和I/O模块构成;其中,所述 CHJ模块与通信处理模块I、CPU模块与I/O模块、I/O模块与通信处理模块I均呈双向连接;所 述I/O模块与人机交互单元的人机交互控制模块呈双向连接;所述中心控制单元的通信处 理模块I与数据库单元的通信处理模块II呈双向连接。
[0058] 所述CPU模块由CPU核、SDRAM数据存储器、FLASH程序存储器和CPU硬件复位配置电 路构成;所述CHJ核采集通讯处理模块I的数据进行计算处理;并将数据输出给FLASH程序存 储器和SDRAM数据存储器;所述FLASH程序存储器和SDRAM数据存储器存储故障恢复信号;所 述CHJ硬件复位配置电路为CPU模块提供复位恢复信号,使其恢复到起始状态。
[0059] 所述通信处理模块I由异步串行通信控制卡、以太网控制卡和高级数据链路控制 卡构成,均为本技术领域常用专用电路设备,负责具体通信协议的处理、协议数据的接收、 发送。
[0060] 所述人机交互单元(见图3)由输入设备、输出设备和人机交互控制模块构成,负责 对数据和信息传输和转送;其中,所述人机交互控制模块负责输入、输出数据的转换、收发, 与中心控制单兀的I/O模块呈双向连接;输入设备和输出设备分别与人机交互控制模块呈 双向连接。
[0061] 所述输入设备由键盘和鼠标构成。
[0062] 所述输出设备由显示器和打印机构成。
[0063] 所述数据库单元(见图4)由数据存储模块、通信处理模块II和数据库控制模块构 成;其中,所述数据存储模块和通信处理模块II分别与数据库控制模块呈双向连接;所述通 信处理模块II分别中心控制单元的通信处理模块I和信息采集单元呈双向连接。
[0064] 所述数据存储模块由SATA磁盘和磁盘驱动电路构成,负责存储电网数据;其中,所 述SATA磁盘与磁盘驱动电路呈双向连接。
[0065] 所述通信处理模块II与通信处理模块I构造及功能相同,均由异步串行通信控制 卡、以太网控制卡和高级数据链路控制卡构成,负责具体通信协议的处理、协议数据的接 收、发送。
[0066] 所述数据库控制模块负责控制通信处理模块II的通信协议的进程。
[0067] 所述信息采集单元(见图5)由通信处理模块III和信息采集卡构成;其中,信息采 集卡与通信处理模块III呈双向连接;所述通信处理模块III与通信处理模块II呈双向连 接。
[0068] 所述信息采集卡安装在35kV变电站、配电网的FTU和RTU设备上,采集网络参数、节 点电压、支路电流、故障后网络拓扑信息、配电网的始端电压、断路器开关状态、节点负荷及 其优先等级及邻近35kV电源点负荷信息。
[0069] 所述信息采集单元中的通信处理模块III与中心控制单元中的通信处理模块I结 构及功能相同,由异步串行通信控制卡、以太网控制卡和高级数据链路控制卡构成,负责具 体通信协议的处理、协议数据的接收、发送。
[0070] 一种基于智能配电网35kV电源故障的恢复系统的工作方法,其特征在于它包括以 下步骤:
[0071] (1)用户可通过人机交互单元的输入设备将35kV电源故障恢复程序指令存储在中 心控制单元的程序存储器(FLASH)或修改指令;
[0072] (2)信息采集单元通过安装在35kV变电站、配电网FTU和RTU设备上的信息采集卡 实时采集配电网网络参数、节点电压、支路电流、故障后网络拓扑信息、配电网的始端电压、 断路器开关状态、节点负荷及其优先等级及邻近35kV电源点负荷信息,并经信息采集单元 的通信处理模块传输至数据库单元的通信处理模块II;
[0073] (3)数据库单元的通信处理模块II将收到的配电网节点的潮流信息和网络拓扑信 息,经数据库控制模块处理后存储至数据存储模块;
[0074] (4)中心控制单元的CPU模块通过调用通信处理模块I读取数据库单元的配电网信 息,并经CPU模块处理后将结果暂存至SDRAM数据存储器;
[0075] (5)当配电网发生故障时,中心控制单元将数据库单元存储的配电网信息读取至 SDRAM数据存储器,CPU核通过调用FLASH程序存储器中的35kV电源故障恢复程序指令并将 处理后的数据存储至SDRAM数据存储器,经通信处理模块II传送至数据库单元并存至数据 存储模块,供用户使用;
[0076] (6)用户通过人机交互单元发出读取配电网信息的指令时,CPU模块通过I/O模块 将存储在SDRAM数据存储器的配电网数据经人机交互单元的输出设备反馈给用户。
[0077] 所述步骤⑴中35kV电源故障恢复的方法有以下步骤构成(见图6):
[0078] ①读取故障前后配电网状态数据:35kV电源故障发生后,首先读取网络参数、节点 电压、支路电流、故障后网络拓扑信息、配电网的始端电压、断路器开关状态、节点负荷及其 优先等级及邻近35kV电源点负荷信息;
[0079] ②若发生35kV进线失电故障,则优先搜索35kV电压等级的恢复路径:以失电进线 对应的任一节点作为拓扑搜索的起点,采用广度搜索方法搜索可以用于供电恢复的电源 点,记为P1,其中,〇〈i〈N,N为可用于恢复供电的电原点的个数;然后以电源点P1作为搜索的 起点确定供电恢复路径,并记录恢复供电路径上的断路器Bk,其中,0〈k〈M,M为恢复供电路 径上断路器的个数,以及断路器的状态Sk,其中,Sk的值为0或1,0代表断路器的状态为打开, 1代表断路器的状态为闭合;
[0080] ③若无法通过35kV电压等级的路径恢复全部失电负荷,或发生非35kV进线失电故 障,则包括35kV母线、变压器、IOkV母线故障,则通过以下步骤恢复:
[0081] (a)分别将故障区域每条IOkV馈线的负荷容量和邻近电源点可用于恢复的容量按 大小排序;
[0082] (b)以尽可能多的恢复失电负荷且重要负荷优先恢复为原则将每条IOkV馈线的负 荷容量与邻近电源点恢复容量进行匹配,若满足则依次进行IOkV整条馈线恢复;
[0083] (c)若遇到含较多重要负荷的分区,因无法满足容量限制实现整个分区恢复时,则 通过切除部分末端重要等级较低的负荷直至满足邻近电源点容量限值,且通过拓扑分析和 潮流计算后满足约束条件时,对切除部分负荷后的分区进行恢复;
[0084] (d)若所有邻近电源点已经全部用尽仍有部分分区无法恢复,或所有故障分区已 经恢复供电则停止搜索并形成负荷转移候选方案;
[0085] ④恢复方案筛选及评优:从不存在电流、电压越限以及线路过载和变压器过载恢 复方案中,根据开关次数最少、恢复重要负荷的最多、线损的评价指标的权重比例,在候选 方案中得出最优方案。
[0086] 步骤③中的35kV进线故障是上级电源消失故障;所述35kV母线故障是变压器进线 电源消失故障;所述变压器故障为单变压器故障和多变压器故障;所述IOkV母线故障是引 起IOkV母线下的多条IOkV馈线失电故障;所述IOkV馈线故障是IOkV馈线上出现单点或多点 故障。

Claims (9)

1. 一种基于智能配电网35kV电源故障的恢复系统,其特征在于它包括中心控制单元、 人机交互单元、数据库单元和至少1个信息采集单元;其中,所述中心控制单元和人机交互 单元分别与数据库单元呈双向连接;所述信息采集单元均与数据库单元呈双向连接;所述 数据库单元由数据存储模块、通信处理模块II和数据库控制模块构成;其中,所述数据存储 模块和通信处理模块II分别与数据库控制模块呈双向连接;所述通信处理模块II分别与中 心控制单元的通信处理模块I和信息采集单元呈双向连接。
2. 根据权利要求1所述一种基于智能配电网35kV电源故障的恢复系统,其特征在于所 述中心控制单元由CPU模块、通信处理模块I和I/O模块构成;其中,所述CPU模块与通信处理 模块I、CPU模块与I/O模块、I/O模块与通信处理模块I均呈双向连接;所述I/O模块与人机交 互单元的人机交互控制模块呈双向连接;所述中心控制单元的通信处理模块I与数据库单 元的通信处理模块II呈双向连接。
3. 根据权利要求2所述一种基于智能配电网35kV电源故障的恢复系统,其特征在于所 述CPU模块由CPU核、SDRAM数据存储器、FLASH程序存储器和CPU硬件复位配置电路构成;所 述CPU核采集通信处理模块I的数据进行计算处理;并将数据输出给FLASH程序存储器和 SDRAM数据存储器;所述FLASH程序存储器和SDRAM数据存储器存储故障恢复信号;所述CPU 硬件复位配置电路为CHJ模块提供复位恢复信号,使其恢复到起始状态;所述通信处理模块 I由异步串行通信控制卡、以太网控制卡和高级数据链路控制卡构成,均为本技术领域常用 专用电路设备,负责具体通信协议的处理、协议数据的接收、发送。
4. 根据权利要求1所述一种基于智能配电网35kV电源故障的恢复系统,其特征在于所 述人机交互单元由输入设备、输出设备和人机交互控制模块构成,负责对数据和信息传输 和转送;其中,所述人机交互控制模块负责输入、输出数据的转换、收发,与中心控制单元的 I/O模块呈双向连接;输入设备和输出设备分别与人机交互控制模块呈双向连接。
5. 根据权利要求4所述一种基于智能配电网35kV电源故障的恢复系统,其特征在于所 述输入设备由键盘和鼠标构成;所述输出设备由显示器和打印机构成。
6. 根据权利要求1所述一种基于智能配电网35kV电源故障的恢复系统,其特征在于所 述数据存储模块由SATA磁盘和磁盘驱动电路构成,负责存储电网数据;其中,所述SATA磁盘 与磁盘驱动电路呈双向连接; 所述通信处理模块II与通信处理模块I构造及功能相同,均由异步串行通信控制卡、以 太网控制卡和高级数据链路控制卡构成,负责具体通信协议的处理、协议数据的接收、发 送; 所述数据库控制模块负责控制通信处理模块II的通信协议的进程。
7. 根据权利要求1所述一种基于智能配电网35kV电源故障的恢复系统,其特征在于所 述信息采集单元由通信处理模块III和信息采集卡构成;其中,信息采集卡与通信处理模块 III呈双向连接;所述通信处理模块III与通信处理模块II呈双向连接; 所述信息采集卡安装在35kV变电站、配电网的FTU和RTU设备上,采集网络参数、节点电 压、支路电流、故障后网络拓扑信息、配电网的始端电压、断路器开关状态、节点负荷及其优 先等级及邻近35kV电源点负荷信息; 所述信息采集单元中的通信处理模块III与中心控制单元中的通信处理模块I结构及 功能相同,由异步串行通信控制卡、以太网控制卡和高级数据链路控制卡构成,负责具体通 信协议的处理、协议数据的接收、发送。
8. —种基于智能配电网35kV电源故障的恢复系统的工作方法,其特征在于它包括以下 步骤: (1) 用户可通过人机交互单元的输入设备将35kV电源故障恢复程序指令存储在中心控 制单元的FLASH程序存储器或修改指令; (2) 信息采集单元通过安装在35kV变电站、配电网FTU和RTU设备上的信息采集卡实时 采集配电网网络参数、节点电压、支路电流、故障后网络拓扑信息、配电网的始端电压、断路 器开关状态、节点负荷及其优先等级及邻近35kV电源点负荷信息,并经信息采集单元的通 信处理模块传输至数据库单元的通信处理模块II; (3) 数据库单元的通信处理模块II将收到的配电网节点的潮流信息和网络拓扑信息, 经数据库控制模块处理后存储至数据存储模块; (4) 中心控制单元的CPU模块通过调用通信处理模块I读取数据库单元的配电网信息, 并经CPU模块处理后将结果暂存至SDRAM数据存储器; (5) 当配电网发生故障时,中心控制单元将数据库单元存储的配电网信息读取至SDRAM 数据存储器,CPU核通过调用FLASH程序存储器中的35kV电源故障恢复程序指令并将处理后 的数据存储至SDRAM数据存储器,经通信处理模块II传送至数据库单元并存至数据存储模 块,供用户使用; (6) 用户通过人机交互单元发出读取配电网信息的指令时,CPU模块通过I/O模块将存 储在SDRAM数据存储器的配电网数据经人机交互单元的输出设备反馈给用户。
9. 根据权利要求8所述一种基于智能配电网35kV电源故障的恢复系统的工作方法,其 特征在于所述步骤(1)中35kV电源故障恢复的方法由以下步骤构成: ① 读取故障前后配电网状态数据:35kV电源故障发生后,首先读取网络参数、节点电 压、支路电流、故障后网络拓扑信息、配电网的始端电压、断路器开关状态、节点负荷及其优 先等级及邻近35kV电源点负荷信息; ② 若发生35kV进线失电故障,则优先搜索35kV电压等级的恢复路径:以失电进线对应 的任一节点作为拓扑搜索的起点,采用广度搜索方法搜索可以用于供电恢复的电源点,记 为Pi,其中,〇〈i〈N,N为可用于恢复供电的电源点的个数;然后以电源点Pi作为搜索的起点确 定供电恢复路径,并记录恢复供电路径上的断路器Bk,其中,0〈k〈M,M为恢复供电路径上断 路器的个数,以及断路器的状态Sk,其中,Sk的值为O或1,0代表断路器的状态为打开,1代表 断路器的状态为闭合; ③ 若无法通过35kV电压等级的路径恢复全部失电负荷,或发生非35kV进线失电故障, 则包括35kV母线、变压器、IOkV母线故障,则通过以下步骤恢复: (a)分别将故障区域每条IOkV馈线的负荷容量和邻近电源点可用于恢复的容量按大小 排序; ⑹以尽可能多的恢复失电负荷且重要负荷优先恢复为原则将每条IOkV馈线的负荷容 量与邻近电源点恢复容量进行匹配,若满足则依次进行IOkV整条馈线恢复; (c)若遇到含较多重要负荷的分区,因无法满足容量限制实现整个分区恢复时,则通过 切除部分末端重要等级较低的负荷直至满足邻近电源点容量限值,且通过拓扑分析和潮流 计算后满足约束条件时,对切除部分负荷后的分区进行恢复; (d)若所有邻近电源点已经全部用尽仍有部分分区无法恢复,或所有故障分区已经恢 复供电则停止搜索并形成负荷转移候选方案; ④恢复方案筛选及评优:从不存在电流、电压越限以及线路过载和变压器过载恢复方 案中,根据开关次数最少、恢复重要负荷的最多、线损的评价指标的权重比例,在候选方案 中得出最优方案; 所述步骤②以及③中的35kV进线失电故障是上级电源消失故障;所述35kV母线故障是 变压器进线电源消失故障;所述变压器故障为单变压器故障和多变压器故障;所述IOkV母 线故障是引起IOkV母线下的多条IOkV馈线失电故障;所述IOkV馈线失电故障是IOkV馈线上 出现单点或多点故障。
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