CN106026047A - 一种基于多源协调配合的高可靠配电自动化的优化控制方法 - Google Patents

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张黎元
王永杰
宋兴旺
时金媛
邵嗣杨
杜红卫
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02H7/00Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/26Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J4/00Circuit arrangements for mains or distribution networks not specified as ac or dc

Abstract

本发明涉及一种基于多源协调配合的高可靠配电自动化的优化控制方法,包括主站集中式与就地分布式协调配合控制模式以及不同模式的配置策略;配电网故障时刻的负荷优化快速转移策略;适应复杂配电网网架结构的含分布式电源的配电网故障处理方法;控制策略安全协调校验方法。本发明专利中涉及的一种基于多源协调配合的高可靠配电自动化的优化控制方法,可满足配电网各种网架结构与接线方式要求,适应含分布式电源的配电网络,能够快速、准确、优化的对配电网故障进行控制,提高配电网故障处理成功率,提高供电可靠性。

Description

一种基于多源协调配合的高可靠配电自动化的优化控制方法
技术领域
[0001]本发明属于电力系统调控自动化领域,涉及电力系统调控远方操作技术,尤其是一种基于多源协调配合的高可靠配电自动化的优化控制方法。
背景技术
[0002]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。近几年,天津市电力公司的配电自动化系统建设有了很大的发展,从应用情况来看,虽然目前配电自动化系统已经有一套较为成熟的实现策略,但是在实际的应用中还存在一些问题有待进一步解决,如:不同地区、不同接线模式配电线路的故障处理的策略没有进行个性化区分,不利于发挥配电自动化的全部优势;配网自动化主站与调度自动化主站之间的配合存在问题;线路负荷问题;通信网和配电终端问题等都有可能导致馈线自动化的启动失败或执行不完整,因而影响配电自动化在配电网故障处理时作用的发挥。
[0003]因此,需要对现有配电自动化控制策略进行探讨并进行优化策略的研究,找出适用于不同配电网结构的配电自动化优化控制模式,提高配电网的配网自动化实用化水平。
发明内容
[0004]本发明的目的在于克服现有技术不足,提供一种针对控制操作进行安全分析与校验,保证控制模式与策略的正确、安全、优化基于多源协调配合的高可靠配电自动化的优化控制方法。
[0005 ]本发明采用的技术方案是:
[0006] —种基于多源协调配合的高可靠配电自动化的优化控制方法,包括主站集中式与就地分布式协调配合控制模式以及不同模式的配置策略;配电网故障时刻的负荷优化快速转移策略;适应复杂配电网网架结构的含分布式电源的配电网故障处理方法;控制策略安全协调校验方法,其工作步骤如下:
[0007]步骤一:对配电网架结构进行分析,并按照配电网架结构特点进行分类;
[0008]步骤二:根据配电网架特点分析结构,配置不同的控制模式,控制模式包含集中控制、就地分布控制、集中控制与就地分布控制相协调三种控制模式,并按照分层分区递阶控制的方式,将配电网划分为不同的单元,分单元进行控制;
[0009]步骤三:配电网发生故障时,不同单元按照其自身的不同控制模式,进行动作,其中,集中式控制单元,由集中式控制策略进行故障定位及处理;就地分布控制将由就地设备直接进行故障处理,如果该单元含分布式电源接入,则采用含分布式电源的故障处理进行处理;
[0010]步骤四:故障迅速隔离后,针对非故障区域的负荷恢复,按照负荷优化原则进行优化策略生成;
[0011 ]步骤五:对控制策略安全协调校验,保证控制策略下发的正确性;
[0012]步骤六:下发控制策略,完成故障处理。
[0013]而且,在步骤二中所述的配置控制方式之前,首先将配电网进行分层分区,即将配电网分为若干个单元,每个单元采用自身独立的控制方式,单元与单元之间的关系分为三种关系:本层相关,上层相关,无相关。其中,本层相关是指指定单元之间存在相互联络的关系;上层相关是指指定单元之间虽然不存在相互联络的关系,但是其同属相同的供电电源;无相关是指指定单元之间不具备任何相关性,根据单元划分结果,进行相应控制方式的配置。
[0014]而且,步骤三所述的集中式控制方式对故障定位及处理方式是:
[0015]①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。
[0016]②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。
[0017]③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。
[0018]而且,步骤三所述的集中式与分布式协调控制方式对故障定位及处理方式是:
[0019]①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。
[0020]②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。
[0021]③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。
[0022] ④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。
[0023]⑤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。
[0024]而且,步骤三所述的集中式与分布式控制方式对故障定位及处理方式是:
[0025]①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。
[0026]②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。
[0027]③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。
[0028] ④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。
[0029]⑤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。
[0030]⑥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。[0031 ]本发明优点和积极效果为:
[0032]本发明专利中涉及的一种基于多源协调配合的高可靠配电自动化的优化控制方法,可满足配电网各种网架结构与接线方式要求,适应含分布式电源的配电网络,能够快速、准确、优化的对配电网故障进行控制,提高配电网故障处理成功率,提高供电可靠性。
附图说明
[0033]图1为本发明的控制模式的流程图。
具体实施方式
[0034]下面通过附图结合具体实施例对本发明作进一步详述,以下实施例只是描述性的,不是限定性的,不能以此限定本发明的保护范围。
[0035] —种基于多源协调配合的高可靠配电自动化的优化控制方法,该控制模式基于复杂配电网,采用集中式与就地分布式(附图中简称就地,省略分布)相协调的控制方式,适应分布式电源接入的配电网架结构,采用分层分区递阶控制的控制模式,并针对控制操作进行安全分析与校验,保证控制模式与策略的正确、安全、优化。
[0036]具体内容包括主站集中式与就地分布式协调配合控制模式以及不同模式的配置策略;配电网故障时刻的负荷优化快速转移策略;适应复杂配电网网架结构的含分布式电源的配电网故障处理方法;控制策略安全协调校验方法。
[0037]本控制模式的总体流程图如图1所示。
[0038]其具体工作步骤如下:
[0039]步骤一:对配电网架结构进行分析,并按照配电网架结构特点进行分类;
[0040]步骤二:根据配电网架特点分析结构,配置不同的控制模式,控制模式包含集中控制、就地分布控制、集中控制与就地分布控制相协调三种控制模式,并按照分层分区递阶控制的方式,将配电网划分为不同的单元,分单元进行控制;
[0041 ]在配置控制方式之前,首先将配电网进行分层分区,即将配电网分为若干个单元,每个单元采用自身独立的控制方式。
[0042]单元与单元之间的关系分为三种关系:本层相关,上层相关,无相关。其中,本层相关是指指定单元之间存在相互联络的关系;上层相关是指指定单元之间虽然不存在相互联络的关系,但是其同属相同的供电电源;无相关是指指定单元之间不具备任何相关性。
[0043]根据单元划分结果,进行相应控制方式的配置。
[0044]步骤三:配电网发生故障时,不同单元按照其自身的不同控制模式,进行动作。例如集中式控制单元,则由集中式控制策略进行故障定位及处理。就地分布控制将由就地设备直接进行故障处理。如果该单元含分布式电源接入,则采用含分布式电源的故障处理进行处理。
[0045]⑴集中式控制方式:
[0046]①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。
[0047]②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。
[0048]③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。
[0049]⑵集中式与分布式协调控制方式:
[0050]①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。
[0051]②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。
[0052]③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。
[0053] ④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。
[0054]⑤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。
[0055] ⑶分布式控制方式:
[0056]①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。
[0057]②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。
[0058]③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。
[0059] ④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。
[0060]⑤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。
[0061 ]⑥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。
[0062]步骤四:故障迅速隔离后,针对非故障区域的负荷恢复,按照负荷优化原则进行优化策略生成。
[0063]系统在进行故障隔离后,需要针对非故障区域进行恢复。恢复时,针对具备多个联络点的非故障区域需要进行优选。针对非故障区域策略优选考虑以下条件进行优选排序:
[0064]⑴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1kV出线)
[0065]⑵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。
[0066]⑶都没有重要用户,则考虑选择可以合环倒回的线路作为带路选择(可以合环倒回的线路包含两类,一类是直接可以合环倒回的线路,另一类是通过运行方式转换可以转换为可合环倒回线路)。可以通过人工维护优先级来解决。
[0067]⑷考虑设备转供后的供电长度,防止二次跳闸过流路径流经过多设备造成设备的老化等问题。
[0068] (5)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,再安负载量从低到尚排列。
[0069]转供策略除了上述优先级别排序以外,还有以下几种情况下闭锁转供策略的出现:
[0070]⑴联络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。
[0071]⑵转供路径供电电源开关(1kV出线开关)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。
[0072]⑶开关不可控(非自动化开关),则此转供策略不出现在方案中
[0073]对于含分布式电源配电网供电恢复问题,其基本要求可总结如下:
[0074]⑴应尽可能多地恢复失电负荷,对不同等级的负荷分别考虑,重要的负荷应优先恢复供电。
[0075]⑵由于在当前条件下分布式电源孤岛运行的可靠性和稳定性无法确保,供电恢复中尽量采用主电源转带负荷,在主电源无法全部恢复健全区域供电的情况下,再考虑用具有调节能力的分布式电源以孤岛运行方式恢复部分健全区域负荷供电。
[0076]⑶开关操作次数应尽可能少。其主要原因是开关设备的总操作次数有限,为延长开关的使用寿命,操作次数越少越好。
[0077]⑷恢复后系统应尽可能地经济运行,具体反映是恢复后系统的网损应尽可能的少;恢复决策应尽量将失电区域的负荷均匀地分配到各个馈线,实现负荷平衡。
[0078] (5)恢复过程中系统应保持辐射状结构。
[0079] (6)恢复过程中不允许出现设备过载或电压过低。
[0080]由于要综合考虑开关操作次数、馈线裕度、负荷恢复量、网络约束、用户优先等级等因素,因此,配电网供电恢复是一个多目标、多约束的非线性组合优化问题。
[0081 ]步骤五:对控制策略安全协调校验,保证控制策略下发的正确性。
[0082]为保证下发控制策略的正确性,在对控制策略进行安全校验时,不仅在配网自动化系统中进行校验,在调度自动化系统中也同时进行校验。配网系统通过采用与遥信点号相同的遥控点号为原则,保证控制策略下发的正确性,调度自动化系统通过对遥信以及控制名称的双重校验,保证实际下发控制策略的正确性。
[0083]步骤六:下发控制策略,完成故障处理。
[0084]尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图,但是本领域的技术人员可以理解:在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内,各种替换、变化和修改都是可能的,因此,本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (5)

1.一种基于多源协调配合的高可靠配电自动化的优化控制方法,其特征在于:包括主站集中式与就地分布式协调配合控制模式以及不同模式的配置策略;配电网故障时刻的负荷优化快速转移策略;适应复杂配电网网架结构的含分布式电源的配电网故障处理方法;控制策略安全协调校验方法,其工作步骤如下: 步骤一:对配电网架结构进行分析,并按照配电网架结构特点进行分类; 步骤二:根据配电网架特点分析结构,配置不同的控制模式,控制模式包含集中控制、就地分布控制、集中控制与就地分布控制相协调三种控制模式,并按照分层分区递阶控制的方式,将配电网划分为不同的单元,分单元进行控制; 步骤三:配电网发生故障时,不同单元按照其自身的不同控制模式,进行动作,其中,集中式控制单元,由集中式控制策略进行故障定位及处理;就地分布控制将由就地设备直接进行故障处理,如果该单元含分布式电源接入,则采用含分布式电源的故障处理进行处理; 步骤四:故障迅速隔离后,针对非故障区域的负荷恢复,按照负荷优化原则进行优化策略生成; 步骤五:对控制策略安全协调校验,保证控制策略下发的正确性; 步骤六:下发控制策略,完成故障处理。
2.根据权利要求1所述的基于多源协调配合的高可靠配电自动化的优化控制方法,其特征在于:在步骤二中所述的配置控制方式之前,首先将配电网进行分层分区,即将配电网分为若干个单元,每个单元采用自身独立的控制方式,单元与单元之间的关系分为三种关系:本层相关,上层相关,无相关。其中,本层相关是指指定单元之间存在相互联络的关系;上层相关是指指定单元之间虽然不存在相互联络的关系,但是其同属相同的供电电源;无相关是指指定单元之间不具备任何相关性,根据单元划分结果,进行相应控制方式的配置。
3.根据权利要求1所述的基于多源协调配合的高可靠配电自动化的优化控制方法,其特征在于:步骤三所述的集中式控制方式对故障定位及处理方式是: ①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。 ②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。 ③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。
4.根据权利要求1所述的基于多源协调配合的高可靠配电自动化的优化控制方法,其特征在于:步骤三所述的集中式与分布式协调控制方式对故障定位及处理方式是: ①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。 ②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。 ③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。 ④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。 ⑤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。
5.根据权利要求1所述的基于多源协调配合的高可靠配电自动化的优化控制方法,其特征在于:步骤三所述的集中式与分布式控制方式对故障定位及处理方式是: ①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。 ②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。 ③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。 ④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。 ⑤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。 ⑥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。
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