CN105429301B - 一种基于节点分析法的智能配电网络自愈控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于节点分析法的智能配电网络自愈控制方法，采用集中控制模式，采用对配电网节点的属性进行分析，获取基于节点属性分析生成的网络节点拓扑分析表。主站通过以太网和配电网中配电终端通信，主站根据生成的网络节点拓扑表与配电终端上送的故障信息和状态信息实现对配电网络的故障定位、故障隔离和非故障区域的供电恢复。此方法简单、速度快，根据不同现场实际需求情况灵活配置而不需要每次更改软件程序，即使以后网络发生变化也只需要更改配置表，减少软件更改的工作量。

Description

一种基于节点分析法的智能配电网络自愈控制方法

技术领域

本发属于电力工程技术领域，特别的涉及一种基于节点分析法的智能配电网络自愈控制方法。

背景技术

随着电力工业的迅速发展，用户对供电质量和供电可靠性的要求越来越高，配电网作为城市和农村的重要供电设施正向一体化和集成化的综合自动化方向发展，而提高配网运行的可靠性和效率，提高供电质量，缩短停电时间和减小停电面积将为供电系统以及社会带来可观的经济效益和社会效益。配网自愈就是使配网能够自动实现故障定位、故障隔离以及恢复非故障区域供电，并将处理结果上报配电主站，从而减小停电时间和缩小停电面积。但是现有的配电网自愈方法存在故障定位方法复杂繁琐，故障隔离、恢复非故障区域实时性差的问题。

“电网自愈控制方法”(申请公布号：CN101908764A)，此专利提出了一种方法：建立电网运行状态评价指标体系，将电网的运行区域分为优化运行区、正常运行区、异常脆弱区、故障扰动区、检修维护区；通过数据采集装置采集电网的运行状态量，计算电网的运行状态评价指标体系，并对电网的运行状态进行实时评价；根据评价结果，实施对应的控制方案。但此方法的问题在于评价指标体系逻辑复杂，运行时准确度不高，维护成本较高。

“自主自愈型配电网中智能馈线自动化的方法”(申请公布号：CN101997340A)，此专利提出了一种方法：将配电网拓扑结构图存储于各智能终端中，智能终端根据拓扑结构图生成自愈策略库：保护装置和智能终端进行无线通信，各智能终端间也进行无线通信：保护装置和智能终端根据通信获取的故障信号判断故障类型为瞬时性故障或是永久性故障，若为瞬时性故障则保护装置将变电站出线开关合上：若为永久性故障则保护装置将变电站出线开关重合两次，并由智能终端从自愈策略库中选择自愈策略来进行故障自愈处理。此方法对配电网要求较高，相对的适应性较差。同时该自愈方法故障隔离、恢复非故障区域实时性差，故障定位时对于节点位置的判断有较大的局限。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的主要解决的技术问题是：提出一种简便、有效、快速的基于节点分析法的智能配电网络自愈控制方法。

本发明是以下技术方案解决的：通过对配电网络中节点所处位置特点的分析形成一张网络节点拓扑分析表，配电网络中安装的配电终端以主从模式形成控制网络，主站根据网络节点拓扑分析表和配电终端的数据上传点表实现对配电网自愈过程中故障定位、故障隔离和非故障区域的恢复供电过程的自动控制。

上述一种基于节点分析法的智能配电网络自愈控制方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将断路器和负荷开关视为节点，将配电网络中所有节点无重复编号，这里称为节点编号。根据配电网络的构成统计配电网络的电源输入节点和联络节点情况，规定由电源输入节点流向联络节点为功率传输正方向，对配电网络内的节点分别按照所属电源输入节点到联络节点功率传输正方向的顺序从小到大进行编号，其中位于同一母线上的进线编号相同，位于同一母线上出线编号相同，该编号为节点方向计数。将配电网络内节点位置属性分为连接电源、联络节点、连接馈线、连接传输线和连接母线五种情况，上述连接情况分别设置为A、B、C、D、E属性。每个节点拥有其中至少两个属性。根据以上信息生成网络节点拓扑分析表：

{B0,F0,D0,L0,W0}，

{B1,F1,D1,L1,W1}，

{Bn,Fn,Dn,Ln,Wn}；

其中，B表示各节点编号，F表示各节点方向计数，D表示节点所属电源，L表示节点是否属于联络节点，W表示节点位置属性，由A、B、C、D、E属性组合而成。

将上述获得的网络节点拓扑分析表下载到配电网络中主站和备用站中，安装于节点各处的配电终端通过以太网与主站和备站通信。

(2)主站中有对应的配电终端上传点表，当系统发生故障时，主站根据配电终端上送的故障信息，获知哪些节点检测到故障，根据步骤(1)的网络节点拓扑分析表获取方向计数最大的节点即可定位故障位于该节点连接下级线路。

(3)根据步骤(2)，主站根据网络节点拓扑分析表获取故障节点所属电源、位置属性以及下级相邻节点的方向计数，对配电终端发出控制命令实现对故障线路的隔离。

(4)根据步骤(3)，主站接收故障隔离后配电终端上送的节点状态信息，确认故障完成隔离后，根据故障节点的位置属性以及所属电源恢复非故障区域的供电。

本发明具有以下有益效果：(1)主站比对网络拓扑分析表与配电终端数据上传点表即可实现故障定位、故障隔离以及恢复非故障区域供电，具有定位方法简单、隔离与恢复速度快等优点；(2)根据不同现场实际需求情况灵活配置而不需要每次更改软件程序，即使以后网络发生变化也只需要更改配置表，减少软件更改的工作量。

附图说明

图1是本发明实施例的配电网络模型图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详述。

以下实施例的基本原理：如果某一节点检测到发生故障，而与之相邻的下一节点没有检测到发生故障，则说明两个节点间的线路为故障区域。节点位于配电网中的位置信息分为连接电源、联络节点、连接馈线、连接传输线、和连接母线，对于建成的网络这些都是固定可知的。主站与配电终端通信，根据配电终端的数据上传电表可以分辨是哪个节点上传的数据。

下面以图1为列，具体展示了本发明应用于含有环网柜的配电网络中故障发生时系统的自愈过程：

步骤1：生成网络节点拓扑表。将断路器和负荷开关视为节点，用数字分别对这些节点进行无重复编号。图中为17个节点，分别按照从1到17无重复编号。该系统中有两个电源输入节点(变电站)，一个联络节点(正常情况下断开)，则该系统视为有两个电源，设置为电源1，电源2。分别设置两个电源各自流向联络节点的功率传输方向为正方向。则各个节点的方向计数按照所属电源正方向从大到小顺序编号，其中位于同一母线上的进线编号相同，位于同一母线上出线编号相同，方向计数为正方形中的数字。节点位置属性连接电源、本身为联络节点、连接馈线、连接传输线和连接母线分别设置为1,2,4,8,16。根据编号结果和节点属性生成网络节点拓扑图。

{1，1，1，0，1+8}，

{2，2，1，0，8+16}，

{3，3，1，0，4+16}，

{4，3，1，0，4+16}，

{5，3，1，0，8+16}，

{6，4，1，0，8+16}，

{7，5，1，0，4+16}，

{8，5，1，0，8+16}，

{9，0，0，1，2+8+16}，

{10，5，2，0，4+16}，

{11，5，2，0，4+16}，

{12，4，2，0，8+16}，

{13，3，2，0，8+16}，

{14，3，2，0，4+16}，

{15，3，2，0，4+16}，

{16，2，2，0，8+16}，

{17，1，2，0，1+16}，

该表的每行表示一个节点所具有的信息。比如第一行表示该节点编号为1，方向计数为1，属于电源1，不是联络节点，位置信息为连接电源和连接传输线。如3、4、5节点的方向计数相同，方向计数都为3，表明它们为位于同一母线上的进线或出线，从图1中可知它们是位于同一母线上的出线。如9节点位联络节点，则方向计数为0，所属电源也设为0。网络节点拓扑表形成后就下载到运行主站和备用站中。

步骤2：系统发生故障时根据最大方向计数进行故障定位。系统发生故障时，主站接收到安装于系统中的配电终端传输过来的故障信息，主站通过配电终端上传电表可知是哪些节点检测到故障，主站再根据网络节点拓扑表找出方向计数最大的节点，因为方向计数是按规定功率正方向顺序增加的，所以方向计数最大的节点的下级线路就为故障区域。如果图1中K1点发生故障，节点1、2、3都会检测到故障并上送主站，但是方向计数最大的为节点3(负荷开关)，认为与节点3相连的下级线路为故障区域，实际情况的确如此。

步骤3：故障隔离。主站分析最大方向计数节点的位置属性、电源方向或是否为联络节点，并查找其下级相邻节点的方向计数，可以确定需要隔离的最小故障区域。最后向网络中配电终端发送遥控命令。步骤2中K1点故障，节点3为方向计数最大点，其属于电源1、位置属性为连接母线和连接馈线，则判定为在节点1(断路器)跳开的情况下主站发控制命令让节点3跳开实现对故障区域的隔离。

步骤4：恢复非故障区域供电。主站根据获取的配电终端上送的节点的状态信息判断是否完成故障隔离，如果成功则依据位置信息和所属电源情况恢复非故障区域的供电，完成配电网的自愈。步骤3中主站发控制命令然节点3跳开后，主站接收到节点3上传的分状态信息，则根据其属于电源1、位置属性为连接母线和馈线，主站只需要发控制命令合上节点1即可恢复整个电源1所属非故障线路的供电。

若K2点发生故障，节点1、2、5会检测到故障，主站根据网路节点拓扑分析表可知节点5方向计数最大，且方向计数大于节点5的下级节6没有上传故障信息，则可判断出于节点5与节点6之间发生故障，这里实现故障定位。节点5属于电源1、位置属性属于连接母线和传输线，且节点6不是联络节点，则在节点1跳开的情况下主站发控制命令跳开节点5、6实现故障隔离。同样根据节点属性，非故障区域节点1到节点3，节点6到节点9，则主站收到节点5、6分开的状态量后发控制命令合上节点1和节点9，实现对非故障区域的供电。

本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。

Claims (3)

1.一种基于节点分析法的智能配电网络自愈控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：节点编号；将配电网络中的断路器和负荷开关作为节点，对所述节点进行无重复编号；按照功率传输正方向的顺序，从小到大进行节点方向计数；依据所述节点的位置特点形成网络节点拓扑分析表；

配电网络中安装配电终端，形成配电终端的数据上传点表；

所述网络节点拓扑分析表、所述配电终端的数据上传点表下载到配电网络的主站中；

所述网络节点拓扑分析表结构为：

{B0,F0,D0,L0,W0}，

{B1,F1,D1,L1,W1}，

...

{Bn,Fn,Dn,Ln,Wn}；

其中，B表示节点编号，F表示节点方向计数，D表示节点所属电源，L表示节点是否属于联络节点，W表示节点位置属性，W由节点位置属性组合而成；

步骤2：获取故障节点；当系统发生故障时，所述主站根据所述配电终端上传的故障信息与所述配电终端的数据上传点表，获取检测到故障的节点，根据步骤1的网络节点拓扑分析表获取方向计数最大的节点即可定位故障位于该节点连接下级线路；

步骤3：故障线路隔离；根据步骤2，所述主站根据所述网络节点拓扑分析表获取故障节点所属电源、节点位置属性以及下级相邻节点的方向计数，对配电终端发出控制命令实现对故障线路的隔离；

步骤4：恢复非故障区域供电；根据步骤3，所述主站接收故障线路隔离后配电终端上传的节点状态信息，确认故障线路隔离完成后，根据故障节点的节点位置属性及所属电源恢复非故障区域的供电；

根据配电网络的构成统计配电网络内的电源输入节点和联络节点，电源输入节点流向联络节点为功率传输正方向；

所述节点方向计数位于配电网络同一母线上的进线编号相同，位于同一母线上出线编号相同；

配电网络内节点位置属性包括连接电源、联络节点、连接馈线、连接传输线和连接母线；

每个节点拥有至少两个节点位置属性。

2.根据权利要求1所述的基于节点分析法的智能配电网络自愈控制方法，其特征在于：还包括备用站，所述网络节点拓扑分析表下载到配电网络的主站和备用站中，安装于节点各处的配电终端通过以太网与主站和备用站通信。

3.根据权利要求1所述的基于节点分析法的智能配电网络自愈控制方法，其特征在于：所述配电终端安装于变电站和环网柜处，以主从模式形成控制网络，通过以太网与所述主站通信。