CN105337314B - 一种基于分布式电源黑启动技术的多源协调控制故障处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于分布式电源黑启动技术的多源协调控制故障处理方法，在以往的技术基础上提出采用分布式电源黑启动技术，通过多远协调控制进行故障处理的新方法。分析了配网引入分布式电源之后，对配电网故障处理提供的新处理逻辑以及通过协调控制的方式提高故障处理效率带的方法。

Description

一种基于分布式电源黑启动技术的多源协调控制故障处理 方法

技术领域

本发明涉及涉及智能配电网的故障处理领域。

背景技术

智能配用电是智能电网的重要组成部分，“安全可靠、经济高效”是智能配用电系统的努力追求目标。配电网自动化是实现智能配用电的重要手段，对于提高供电可靠性、扩大供电能力、实现高效经济运行具有重要意义，而配电网的故障处理是配电自动化系统的重要功能，是提高供电可靠性的关键。

随着电网的建设与改造，配电网的电源点分布、网架结构以及分段和联络趋于合理，尤其是近年来，分布式电源的大批接入，为配电网提供了主动电源，使得配电网的故障处理功能及逻辑都发生了巨大的变化。另外，配电自动化覆盖面的增加以及配电网控制方式的多元化，为配电网故障处理提供了新手段。因此，本发明专利中提出一种基于分布式电源黑启动技术的多源协调控制故障处理方法，针对现有配电自动化控制模式进行整合，并采用黑启动方式对分布式电源进行控制，实现紧急状态下配电网故障处理的安全、可靠、优化处理，提高供电可靠性。

因此，需要一种新的技术方案以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于通过应用分布式的电源黑启动技术以及采用多源协调控制的控制方法对有分布式电源接入的配电网进行故障处理，从而提高故障处理能力、故障处理效率并优化故障恢复方案。

为达到上述目的，本发明可采用如下技术方案：

一种基于分布式电源黑启动技术的多源协调控制故障处理方法，包括以下步骤：

(1)、系统通过设置故障识别模块而识别故障；

(2)、系统针对负荷优化恢复进行分析，主电网电源满足供电能力，则采用主电网电源进行供电；主电网电源无法满足供电能力的线路，则采用基于分布式电源黑启动技术进行供电恢复策略生成；

(3)、系统按照生成的控制策略进行控制操作，并完成整个故障处理；在遥控操作中如果遇到开关遥控拒动，则调用动态调整模块，动态小范围调整执行步骤序列；

(4)、系统完成故障处理后，将故障信息进行归档，同时监测故障恢复情况，一旦故障完全消除，则进行运行方式恢复操作，从而恢复故障发生前的运行方式，完成整体闭环操作；

其中，步骤(2)中，基于分布式电源黑启动技术进行供电恢复策略包括：初始方案的生成，方案校验，方案排序；

初始方案生成包括以下步骤：

(2-1a)指定1个或多个黑启动电源；

(2-1b)选择线路、变压器和被启动机组等设备的可用状态，确定可以远端监控以及操作的开关设备，并给出被启动机组的优先级；

(2-1c)依据实际情况给出重要负荷；

(2-1d)限定搜索深度，为快速生成初始方案，可限定黑启动电源与被启动电源以及负荷之间的节点数；

(2-1e)根据以上信息生成网络拓扑，形成初始方案列表；

方案校验的内容包括：黑启动分布式电源有功无功容量、是否可能产生操作过电压、工频过电压，是否可能产生铁磁谐振以及发电机自励磁；

方案排序内容即将方案校验的内容中包含的可行性方案进行排序，排序采用层次化的评估模型，

层次化的评估模型，包括四个层次，依次是方案层、指标层、准则层以及目标层；方案层是方案校验的内容中生成的可行方案或其子集；指标层包括启动时间、线路长度、电压转化次数、操作次数以及符合重要性的指标；准则层包括发电量准则、时间准则、可靠性准则以及权重系数，通过每种方案的准则层表现以及各准则的权重系数生成目标层的排序方案，并选择采用演化算法计算出较优方案或者采用枚举方法对方案进行排序。

与现有技术相比，本发明在现有技术基础上提出采用分布式电源黑启动技术，通过多远协调控制进行故障处理的新方法。分析了配网引入分布式电源之后，对配电网故障处理提供的新处理逻辑以及通过协调控制的方式提高故障处理效率带的方法。

附图说明

图1是本发明基于分布式电源黑启动技术的多源协调控制故障处理方法的处理流程图。

具体实施方式

请参阅图1所示，本发明提出了一种基于分布式电源黑启动技术的多源协调控制故障处理方法，主要包含基于加权分析的配电网故障识别技术，基于规则定制的故障定位与处理技术，基于分布式电源黑启动技术的负荷优化恢复技术，多源协调控制技术四部分内容。具体实施方式如图1所示：

系统根据故障识别模块，快速识别故障。

在系统识别故障的同时，还进行故障控制模式的识别，针对配电网不同网架结构进行不同供电模式的匹配。采用分布控制的，不经过主站分析，直接有控制终端进行分析并快速控制；由配合方式控制的线路分布式先完成其需要控制的内容，并交控制权限移交主站系统，由系统分析进行后续处理，进入下一步；由主站集中式进行控制的线路直接进入下一步。

完成故障识别后，系统根据识别的故障进行故障定位与处理策略分析，并进行负荷分析，电源供电能力分析以及分布式电源属性等分析，为下面步骤做准备。

系统针对负荷优化恢复进行分析，主电网电源满足供电能力，则采用主电网电源进行供电，并按照优先级别生成控制策略。主电网电源无法满足供电能力的线路，则采用基于分布式电源黑启动技术进行供电恢复策略生成。。

系统按照生成控制策略进行控制操作，并完成整个故障处理。在遥控操作中如果遇到开关遥控拒动，则调用动态调整模块，动态小范围调整执行步骤序列，使得得到的步骤可操作，且以甩负荷最小为目标的方案。

系统完成故障处理后，将故障信息进行归档。同时监测故障恢复情况，一旦故障完全消除，则进行运行方式恢复操作，从而恢复故障发生前的运行方式，完成整体闭环操作。

其中，上述方法中进一步包括：基于规则定制的故障定位与处理技术，基于分布式电源黑启动技术的负荷优化恢复技术，多源协调控制技术四部分内容。

(一)基于加权分析的配电网故障识别技术

配电网故障识别主要通过主配网的量测信息进行识别，提高容错能力，保证故障识别的准确性。

1)事故信息识别：

开关跳闸；

跳闸开关相关的保护动作；

2)辅助遥信判别信息：

配网保护动作

3)遥测信息辅助判断

跳闸开关电流失电；

配网设备电流失电；

变电站负荷曲线变化信息。

其中，1)为硬性识别条件，发生1)中相应故障判别信息的可靠性为90％。2)3)分别为辅助判别条件。其中2)中的条件，需要根据终端信号质量进行判断，经统计，现阶段，终端上送过流信号的可靠性并没有很高，且还会包含接地告警等信息，因此2)的可靠性为60％。3)电流失电的可靠性一般可以定义为80％。

根据各个判别条件的权重进行加权计算，并最终得到故障发生的概率，一般故障发生概率在1～80％认为故障真实发生，概率低于40％认为故障未发生，概率在40％～80％为可疑故障。一般来说，针对真实发生故障，可以采用全自动模式，针对可以故障，建议采用交互方式，针对未发生故障，仅作提示，不提供处理策略。

(二)基于规则定制的故障定位与处理技术

由于分布式电源的接入，对故障定位产生一定的影响。在分布式电源接入容量较少时，故障定位可以根据传统的故障处理进行定位。针对分布式容量接入较多的配电网架，故障定位需要辅助方向原件等信息进行定位。但主站定位逻辑基本不变，这里不赘述。

在完成故障定位后，需要对故障区域生成最小可执行故障隔离方案，故障隔离方案按照配电网网架结构以及用户处理需求可以个性化定制。

可定制原则主要包含：

1)开关是否可控(遥控信息是否完全，开关远方、就地属性等)；

2)母线故障是否隔离全站；

3)开关挂牌；

4)开关拒动；

故障恢复需要对配电网进行一系列分析，分析内容包含转供负荷分析，供电能力分析，分布式电源属性分析等。

转供负荷分析：

故障定位完成后，需要对待转供负荷进行分析，主要分析负荷性质(重要等级，电源用户等)，负荷大小，短时负荷发展规律等，并根据负荷的分析结果，将负荷分类，排序，为后面优化重构做准备。

供电能力分析：

供电能力分析主要分析与故障线路联络的线路的供电能力，上级电源的供电能力，供电性质以及转供电源上重要负荷保电需求等，在保证失电线路的正确恢复供电以外，还需要保证原有供电电源上重要负荷的供电水品。

分布式电源属性分析：

针对分布式电源可以参与供电恢复的线路，需要对分布式电源的属性进行分析，主要目的是将零散在线路各个接入点的分布式电源整合，分析其总供电能力，分布式电源性质，为后文提到黑启动做数据准备。

故障恢复策略优化：

优先考虑主网转供电源供电，主网转供电源供电优先级别如下：

(1)有过载的情况下，过载线路放在最后。(转供路径有线路过载即应判为过载，搜索至上级变电站10kV出线)

(2)没有过载的方案中，优先选择通过开关站内分段开关或站间专用联络线开关的转供方案，如此类方案多于1条，再按下面原则排序，如无此类方案，也按下述原则继续选优。

(3)对没有过载的方案，不判负载量，而是要保证双电源重要用户的转供电源和现有电源不是来自与同一个变电站。(按照不同线路、不同母线、不同变电站这三个级别)，由于配网双电源用户的模型在PMS系统中不满足要求，现在采用在配网系统中创建双电源用户表，将用户受电的受电开关做标记。

(4)都没有重要用户，不看负载量，直接看操作步骤，步骤数都一样，再安负载量从低到高排列。

转供策略除了上述优先级别以外，还有以下几种情况转供策略不出现：

(1)开关上挂有禁止操作的标志牌，则此转供策略将不出现在方案中；

(2)开关不可控，则此转供策略不出现在方案中；

(3)从隔离开关出发的转供路径上，有开关保护状态异常但保护信号处于动作状态，为了安全起见，该方案将不会出现在转供策略中。

(三)基于分布式电源黑启动技术的负荷优化恢复技术

基于分布式电源黑启动技术的负荷转供优化重构，主要三个步骤：初始方案的生成，方案校验，方案排序。

1)初始方案生成，主要内容以下步骤：

(1)指定1个或多个黑启动电源；

(2)选择线路、变压器和被启动机组等设备的可用状态，确定可以远端监控以及操作的开关设备，并给出被启动机组的优先级；

(3)依据实际情况给出重要负荷；

(4)限定搜索深度，为快速生成初始方案，可限定黑启动电源与被启动电源以及负荷之间的节点数；

(5)根据以上信息生成网络拓扑，形成初始方案列表。

2)方案校验

为了确保初始方案在技术上的可行性，需要对搜索得到的初始方案进行技术校验，校验内容主要包括：黑启动分布式电源有功无功容量、是否可能产生操作过电压、工频过电压，是否可能产生铁磁谐振以及发电机自励磁等。

3)方案排序

对步骤2选出的可行性方案进行排序，找到较优的黑启动方案，排序根据黑启动的基本准则，采用层次化的评估模型，可归结为一个多变量多目标优化问题，为了使问题得到简化，根据每个目标的重要性确定相应的权重系数，把该问题转化为一个单目标优化问题。

层次化的评估模型，包括四个层次，依次是方案层、指标层、准则层以及目标层。方案层是方案2生成的可行方案或其子集；指标层包括启动时间、线路长度、电压转化次数、操作次数以及符合重要性等指标；指标层的各指标是准则层的基础，准则层主要包括发电量准则、时间准则、可靠性准则以及权重系数，通过每种方案的准则层表现以及各准则的权重系数生成目标层的排序方案，如果方案层个体较多，可采用演化算法计算出几个较优方案，若方案层个体较少可用枚举方法进行排序。

(四)多源协调控制技术

多远协调控制技术主要是针对现阶段配电自动化控制模式的多样性，为配电网故障处理提供了多种手段，从而提高了故障处理的效率。

现阶段配电网控制方式分为：集中式控制方式，分布式控制方式，集中式与分布式相协调的控制方式。

1)集中式控制方式：

配电网发生故障，主站集中式检测到故障发生并不立即动作，而是延时等待，监控故障发生后系统的相关的动作信息，以保证故障信息能够完全上送到配网系统中。

主站集中式延时时间到，主站集中式根据故障时刻收到的信号，定位故障、匹配动作信息形成隔离策略，并综合系统拓扑分析、数据统计等针对故障恢复生成最优恢复路径，并执行，完成整个故障处理过程。

主站集中式FA记录故障处理过程以及本次故障信息，存入历史库中，以备查看。

2)集中式与分布式协调控制方式：

配电网发生故障，就地分布式FA检测到故障并无延时立即动作。

主站集中式检测到故障发生并不立即动作，而是延时等待，监控故障发生后系统的处理动作信息。

就地分布式FA迅速定位并跳开故障区域两侧开关完成故障隔离，同时就地分布式FA完成本次故障处理，停止动作。

主站集中式延时时间到，就地FA已经完成本次故障隔离处理，主站集中式根据就地FA动作后上送的信号，以及故障时刻收到的信号，定位故障、匹配就地分布式动作信息，并综合系统拓扑分析、数据统计等针对故障恢复生成最优恢复路径，并执行，完成非故障区域的恢复，从而完成整个故障处理。

主站集中式FA记录故障处理过程以及本次故障信息，存入历史库中，以备查看。

3)分布式控制方式：

配电网发生故障，就地分布式FA检测到故障并无延时立即动作。

主站集中式检测到故障发生但并不立即动作，而是延时等待，监控故障发生后系统的处理动作信息。

就地分布式FA迅速定位并跳开故障区域两侧开关完成故障隔离，同时合上上游跳闸开关以及下游恢复开关，完成故障恢复。就地分布式FA完成本次故障处理，停止动作。

主站集中式延时时间到，就地FA已经完成本次故障处理，主站集中式根据就地FA动作后上送的信号，以及故障时刻收到的信号，定位故障、匹配就地分布式动作信息。

如果就地分布式FA已经完整完成故障处理，则主站集中式生成故障处理策略，并记录相应处理过程。

如果就地分布式FA并未完成整体故障处理，主站集中式FA将生成相应补充方案，并继续执行方案，完成整体故障处理过程，记录相应信息系，存入历史库中。

另外，本发明的具体实现方法和途径很多，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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (2)

1.一种基于分布式电源黑启动技术的多源协调控制故障处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）、系统通过设置故障识别模块而识别故障；

（2）、系统针对负荷优化恢复进行分析，主电网电源满足供电能力，则采用主电网电源进行供电；主电网电源无法满足供电能力的线路，则采用基于分布式电源黑启动技术进行供电恢复策略生成；

（3）、系统按照生成的控制策略进行控制操作，并完成整个故障处理；在遥控操作中如果遇到开关遥控拒动，则调用动态调整模块，动态小范围调整执行步骤序列；

（4）、系统完成故障处理后，将故障信息进行归档，同时监测故障恢复情况，一旦故障完全消除，则进行运行方式恢复操作，从而恢复故障发生前的运行方式，完成整体闭环操作；

其中，步骤（2）中，基于分布式电源黑启动技术进行供电恢复策略包括：

初始方案的生成，方案校验，方案排序；

初始方案生成包括以下步骤：

（2-1a）指定1 个或多个黑启动电源；

（2-1b）选择线路、变压器和被启动机组等设备的可用状态，确定可以远端监控以及操作的开关设备，并给出被启动机组的优先级；

（2-1c）依据实际情况给出重要负荷；

（2-1d）限定搜索深度，为快速生成初始方案，可限定黑启动电源与被启动电源以及负荷之间的节点数；

（2-1e）根据以上信息生成网络拓扑，形成初始方案列表；方案校验的内容包括：黑启动分布式电源有功无功容量、是否可能产生操作过电压、工频过电压，是否可能产生铁磁谐振以及发电机自励磁；方案排序内容即将方案校验的内容中包含的可行性方案进行排序，排序采用层次化的评估模型，层次化的评估模型，包括四个层次，依次是方案层、指标层、准则层以及目标层；方案层是方案校验的内容中生成的可行方案或其子集；指标层包括启动时间、线路长度、电压转化次数、操作次数以及符合重要性的指标；准则层包括发电量准则、时间准则、可靠性准则以及权重系数，通过每种方案的准则层表现以及各准则的权重系数生成目标层的排序方案，并选择采用演化算法计算出较优方案或者采用枚举方法对方案进行排序。

2.根据权利要求1 所述的基于分布式电源黑启动技术的多源协调控制故障处理方法，其特征在于：还包括多源协调控制技术；

多源协调控制技术是针对现阶段配电自动化控制模式的多样性，为配电网故障处理提供了多种手段，包括：集中式控制方式，分布式控制方式，集中式与分布式相协调的控制方式，其中，

集中式控制方式包括：配电网发生故障，主站集中式检测到故障发生并不立即动作，而是延时等待，监控故障发生后系统的相关的动作信息，以保证故障信息能够完全上送到配网系统中；主站集中式延时时间到，主站集中式根据故障时刻收到的信号，定位故障、匹配动作信息形成隔离策略，并综合系统拓扑分析、数据统计等针对故障恢复生成最优恢复路径，并执行，完成整个故障处理过程；主站集中式FA 记录故障处理过程以及本次故障信息，存入历史库中，以备查看；

分布式控制方式包括：配电网发生故障，就地分布式FA 检测到故障并无延时立即动作；主站集中式检测到故障发生但并不立即动作，而是延时等待，监控故障发生后系统的处理动作信息；就地分布式FA 迅速定位并跳开故障区域两侧开关完成故障隔离，同时合上上游跳闸开关以及下游恢复开关，完成故障恢复；就地分布式FA 完成本次故障处理，停止动作；主站集中式延时时间到，就地FA已经完成本次故障处理，主站集中式根据就地FA 动作后上送的信号，以及故障时刻收到的信号，定位故障、匹配就地分布式动作信息；如果就地分布式FA 已经完整完成故障处理，则主站集中式生成故障处理策略，并记录相应处理过程；如果就地分布式FA 并未完成整体故障处理，主站集中式FA 将生成相应补充方案，并继续执行方案，完成整体故障处理过程，记录相应信息系，存入历史库中；

集中式与分布式协调控制方式包括：配电网发生故障，就地分布式FA 检测到故障并无延时立即动作；主站集中式检测到故障发生并不立即动作，而是延时等待，监控故障发生后系统的处理动作信息；就地分布式FA 迅速定位并跳开故障区域两侧开关完成故障隔离，同时就地分布式FA 完成本次故障处理，停止动作；主站集中式延时时间到，就地FA 已经完成本次故障隔离处理，主站集中式根据就地FA 动作后上送的信号，以及故障时刻收到的信号，定位故障、匹配就地分布式动作信息，并综合系统拓扑分析、数据统计对故障恢复生成最优恢复路径，并执行，完成非故障区域的恢复，从而完成整个故障处理；主站集中式FA记录故障处理过程以及本次故障信息，存入历史库中，以备查看。