CN107994551A - 基于输配协同的故障快速恢复处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于输配协同的故障快速恢复处理方法，包括：收集故障信息并判别故障类型；若故障类型为单馈线故障，则根据给出的恢复策略及优先级别选择最优化恢复策略，执行最优化恢复策略，完成单馈线故障恢复；若故障类型为多馈线故障，则通知主网启动故障恢复机制，主网执行恢复完毕后若配网仍存在未恢复区域，则进一步对恢复预案进行校验，若没有恢复预案或者恢复预案校验未通过，则生成初始恢复策略；按序执行初始恢复策略，对恢复失败的区域进行动态操作调整，待全部区域恢复完毕、故障源全部排除，对原有运行方式进行恢复。本发明电网故障定位、定性准确、处理及时，提高了供电可靠率、提升了配用电系统运行管理和客户服务水平。

Description

基于输配协同的故障快速恢复处理方法

技术领域

本发明涉及一种基于输配协同的故障快速恢复处理方法，属于输配电技术领域。

背景技术

当电网发生异常时，网省地各级系统运行部门按照“统一调度、分级管理”的原则协调处置，当事调度机构调度员既要面对海量的告警信息及大量的事故处理操作，同时还需开展异常影响信息的收集和统计：一方面对事故（事件）等级进行初步的“定性”，为应急指挥机构启动相应级别的应急响应或预案提供参考依据；另一方面对电网的故障及停电影响范围（重要用户、敏感用户、人流密集场所、敏感区域）进行快速“定位”，以便有针对性地开展快速复电。由于缺乏足够的管理和技术支持，经常造成“定位”和“定性”不准确、不及时的情况，既影响了事故处理进度，也不利于对敏感区域（场所）和重要用户的快速复电。

国务院599号令和新安全生产法等法律法规、公司以客户为中心的经营理念、网省地“发输配用”一体化系统运行管理需求等，均对影响用户正常供电的事故（事件）提出了更高的管理要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于输配协同的故障快速恢复处理方法，解决现有技术中电网故障定位、定性不准确、处理不及时的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：基于输配协同的故障快速恢复处理方法，包括如下步骤：

收集故障信息并判别故障类型；

若故障类型为单馈线故障，则根据给出的恢复策略及优先级别选择最优化恢复策略，执行最优化恢复策略，完成单馈线故障恢复；

若故障类型为多馈线故障，则通知主网启动故障恢复机制，主网执行恢复完毕后若配网仍存在未恢复区域，则进一步对恢复预案进行校验，若没有恢复预案或者恢复预案校验未通过，则生成初始恢复策略；按序执行初始恢复策略，对恢复失败的区域进行动态操作调整，待全部区域恢复完毕、故障源全部排除，对原有运行方式进行恢复。

所述故障信息包括：

由EMS系统获取的：主网模型信息、主网实时数据信息、主网拓扑分析及计算信息；

由配电自动化系统获取的：配网模型信息、配网实时数据信息、配网拓扑分析及计算信息；

由用电信息采集系统获取的：用户侧模型信息、用户侧电量信息；

由营销系统获取的：故障报修信息。

采用多源信息互校验的故障识别方法进行故障类型判别。

多源信息互校验的故障识别方法具体包括：

根据主网系统的跳闸开关、保护信号、母线失压信息进行故障识别；

根据配网设备保护动作以及配网设备的量测信息进行故障识别；

根据用户侧失电信息进行故障识别；

根据营销系统用户报修情况进行故障识别。

单馈线故障恢复采用动态拓扑机制，对供电网络进行拓扑分析，形成全有效恢复路径集，并对恢复路径进行快速轮询，按照恢复策略有效规则进行加权排序，提供优化恢复路径，并对恢复区域进行负荷拆分、甩负荷操作。

初始恢复策略采用遥控方式执行。

动态操作调整是指：在原来初始恢复策略的基础上，增加对已动作开关步骤策略的封锁以及对遥控拒动开关的标记。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

对于单馈线故障事件能够形成更全面、有效、优化的恢复策略，对于多馈线故障，策略控制采用输配协同机制，快速有效的对大范围失电进行恢复控制，能够提高供电的可靠性；

能够为调度及相关应急部门提供事故（事件）等级定性、定位和辅助策略支持，为提高电网和应急指挥部门的快速反应能力，提高供电可靠率、提升配用电系统运行管理和客户服务水平，提供完善的技术支撑。

附图说明

图1是本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明基于输配协同的故障快速恢复处理方法主要是针对单馈线故障事件和多馈线故障事件（大范围故障停电事件），如图1所示，是本发明的流程图，包括如下步骤：

步骤一：故障信息收集：根据EMS系统、DMS系统、用电信息采集系统、营销系统收集故障信息；

步骤二：故障信息校验：一旦发现故障，首先利用上述四个系统的数据进行互校验，校验故障信息的准确性。如果通过校验，则进行下一步，如果没有通过校验，继续进行监视；

步骤三：故障类型判别：对故障类型进行判别，确定是单馈线故障还是多馈线故障；

步骤四：单馈线故障处理：若故障类型是单馈线故障，启动单馈线配网故障恢复模块进行分析，给出恢复策略及优先级别，对恢复策略进行选择，采用最优化恢复策略；判断是否执行最优化恢复策略，如果执行，则对配网设备进行遥控执行，完成故障处理，如果不执行，则继续对下一个故障的监视。

步骤五：多馈线故障处理：如果是大范围停电故障（即多馈线故障），则启动大范围停电故障分析模块进行分析；首先通知主网启动事故恢复机制，如果主网已经自动完成故障恢复机制，校验主网执行恢复完毕后配网是否依然存在未恢复区域：如果存在未恢复区域，则对恢复预案进行校验，如果没有恢复预案，或者恢复预案没有通过校验，则自动生成初始恢复策略；如果不存在未恢复区域，则继续进行监视；

对初始恢复策略进行按顺序遥控执行。执行过程中，对遥控拒动的设备进行多次遥控，若仍然不成功，则对下一待恢复区域进行遥控。直到全部操作执行完一遍后，检查配网是否仍旧存在未恢复区域。

对恢复失败的区域动态生成操作步骤，生成操作步骤的原则，在原来初始恢复策略生成的基础上，增加对已动作开关步骤策略的封锁以及对遥控拒动开关的标记，保证已动作的开关不会因为重新生成的策略进行反复操作。然后根据重新生成的策略进行遥控，完成恢复处理，直至全部区域恢复完毕。

恢复完毕后，对所有故障信息及操作信息进行存储，动态检测已发生的故障源是否排除：如果已经排除，则采用运行方式恢复模块，对原有运行方式进行恢复。待完成全部故障处理，则储存操作信息，便于历史查询。

下面对本发明作进一步详细描述，本发明采用的技术方案主要分为基于多源数据的单馈线故障事件快速恢复辅助决策方法，基于输配协同的配电网大范围故障停电（即多馈线故障）恢复方法两部分内容。

（一）基于多源数据的单馈线故障事件快速恢复辅助决策方法

1、多源数据融合主要包含：

1）EMS

EMS系统获取信息包含：主网模型信息，主网实时数据信息，主网拓扑分析及计算信息等。

2）配电自动化系统

获取信息包含：配网模型信息，配网实时数据信息，配网拓扑分析及计算信息。

3）用电信息采集系统

获取信息包含：用户侧模型信息，用户侧电量信息等。

4）营销系统

故障报修信息；

2、多源信息分析原则：

1）故障识别

基于多源信息融合的配电网故障恢复方法，首先要明确故障发生。针对配电网故障，能够准确的识别出故障是故障处理成功与否的关键因素。配电网故障监视与识别主要是采用了多源信息的互校验方法，针对多种信息进行混合校验，提高故障识别精度。

其中多源信息识别包括根据主网系统的跳闸开关、保护信号、母线失压等信息进行故障识别，根据配网设备保护动作以及配网设备的量测信息进行故障识别，根据用户侧失电信息进行故障识别、根据营销系统用户报修情况进行故障识别。

Ø 根据主网系统的跳闸开关、保护信号、母线失压等信息进行故障识别

根据主网系统跳闸开关及相应保护信号进行的故障识别主要用于识别单馈线故障，即配电网发生相间短路故障时，会导致相应保护动作、开关跳闸，这是判断故障的最显著条件。因此，配电网故障识别首先是根据跳闸开关以及相应的保护信号进行识别的。但是由于不同环境下，信号通讯时间等因素将导致信号上送延时问题，因此，针对跳闸开关及保护信号的获取需要提供相应时间段进行匹配，且为了适应不同现场的条件，延时时间需要可配置。

除此之外，很多架空线具备重合闸功能，且架空线的瞬时故障也时常发生，因此，针对架空线的重合闸问题，也需要进行处理，即在故障识别条件的判别中，增加开关分闸、合闸、分闸三个信号的识别，以此躲过开关重合闸问题，同时可以排除瞬时故障的干扰。

根据主网母线失压以及保护告警等信息主要用于识别大范围停电故障，由于大范围停电故障一般原因是由于上一级电源丢失引起，配网侧一般不会发生开关跳闸等问题，无法单纯的从遥信信息获得，因此需要对母线的量测信息进行扫描，如果有对失电信息进行监视的保护告警，也可以作为判断依据。

Ø 根据配网设备保护动作以及配网设备的量测信息进行故障识别

根据配网设备保护动作进行故障识别主要用于识别单馈线故障，一般情况下馈线故障是由于馈线中某段发生短路引起的故障，因此配网一般会有过流保护动作信息，可以作为判别依据。配网量测信息有助于识别故障并校验故障发生的可靠性，由于配网对供电设备的量测信息采集较完全，一旦配网设备单个或多个失电，将反映出配网有故障发生，故障发生的类型需要根据失电设备数量以及位置来确定。同时配网量测信息对于已经识别的故障有校验的作用。

Ø 根据用户侧失电信息进行故障识别

根据用电信息采集系统的用户侧信息，可以识别故障发生，同时也可以与用其他方式识别的故障进行互校验，保证可靠性。

Ø 根据营销系统用户报修情况进行故障识别。

根据营销系统用户报修情况信息，可以识别配网故障发生，同时也可以与用其他方式识别的故障进行互校验，保证可靠性。

2）配网故障恢复

单馈线故障快速恢复是根据上述系统信息的融合，对已识别的故障进行故障区域恢复供电。配网故障恢复是通过合上配电系统中的某些联络开关把非故障失电区域上的负荷转移至其余馈线上，同时打开线路上的某些分段开关以保持网络拓扑的辐射型，从而起到快速恢复供电的目的。它是利用自动化装置(系统)、配网供电线路（馈线）的运行情况，结合电子存档的操作预案，实现事故停电变电站所有10千伏配网线路的转供操作，快速恢复正常供电以提高供电可靠性。

单馈线故障快速恢复技术采用动态拓扑机制，对供电网络进行拓扑分析，形成全有效恢复路径集，并对恢复路径进行快速轮询，按照有效规则（见下文）进行加权排序，提供优化恢复路径，并提供在必要时刻自动对恢复区域进行负荷拆分/甩负荷等操作，从而形成更全面、有效、优化的恢复策略。

恢复策略有效规则说明：

Ø 存在主站集中式与就地分布式配合模式下，就地分布式针对恢复策略已经完成或者部分完成操作，则优先选择就地分布式已操作的方案。

Ø 转供路径存在分布式电源参与恢复供电，最优先选择非分布式电源的路径。

Ø 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）

Ø 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。

Ø 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。

Ø 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：

Ø 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；

Ø 开关不可控，则此转供策略不出现在方案中；

Ø 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。

（二）基于输配协同的配电网大范围失电紧急恢复控制技术

基于输配协同的配电网大范围失电紧急恢复控制技术是根据主配网数据提供有效的监视控制手段，并在大范围失电情况下，自动匹配与校验一系列自动生成/人工定制的操作序列，并自动进行遥控达到非故障区域尽可能的恢复供电的一种组合控制技术。

主配网系统控制的配电网大范围失电紧急恢复控制功能模块包含预案编制、定期预案校验、事故预案执行、异常状态监视、运行方式恢复五个环节能够快速的处理大面积停电事故。

1）方案生成技术原理：

主要是利用关键路径算法对配网故障进行恢复。基于关键路径法的故障恢复算法的主要原理是根据关键路径约束矩阵对全轮询生成的供电方案进行约束，以降低供电方案的发散性，从而从根本上减少生成方案的数量级，降低计算时间，同时保证至少存在一个及以上的可行供电方案，保证计算的有效性。关键路径是指利用网络拓扑关系中的供电规律建立的路径约束矩阵。

Ø 系统以失电母线作为起点进行拓扑分析，首先将失电的线路全部取得，并通过拓扑分析获得失电线路出线开关下游的第一个可操作的配网开关，将该开关的预案操作状态置分，做到安全隔离。

Ø 先将失电线路按照连通区域一一划分，划分成几个连通区域。

Ø 系统分别计算每条失电线路的可恢复供电方案。

Ø 将每一个连通区域（指相互之间互为联络关系的一片区域）内的几条线路的恢复供电方案进行组合分析，计算电源的可供能力，按照甩负荷最少，操作开关数，负载均衡程度将最终方案进行排序。

2）展示内容和形式

输出结果主要由应急预案编制、定期预案校验、事故预案执行、异常状态监视、运行状态恢复5个环节组成。

事故恢复处理软件智能编制预案主要通过算法针对配电网络进行拓扑分析、网络重构从而计算得到恢复策略，并将操作序列自动存储，并根据线路负载率、检修情况、可遥控状态等因素调整预案的优先级，最后由调度人员确认预案的准确性。

定期校验预案中的无效预案，进行预案调整。无效预案产生的原因主要包括运行方式调整，网架改造，计划检修等。

预案执行前对预案进行最后校验，保证预案的有效性；支持并发控制、顺序控制、单步控制3种执行方式，灵活控制执行时间和可靠性之间的矛盾关系；支持事故发生后根据事故前断面自动生成预案并执行的流程；拥有完整的安错机制，对于遥控失败、负荷重载等情况能够及时处理；负荷转移操作已扩展到变电所母线10kV开关，可支持控制变电站断路器和配网开关两种策略。预案执行时采取“校验先行，并串结合；人工调整，动态补充”的理念，在保证电网可靠性和安全性的前提下迅速完成遥控操作，完成负荷转移。

负荷转移结束后，借电线路电流值为平时的2～3倍，极容易产生线路过载造成二次跳闸，此时必须监视借电线路的负载率变化情况，对于即将发生重载的线路进行负荷转移。

在故障排除后，母线失压解除后根据在大面积停电前记录的系统最优运行方式，再根据现有负荷的发展趋势以及电源的供电能力，开关的可操作性等综合计算，生成运行方式恢复策略，运用配电自动化系统进行遥控个操作，完成运行方式的优化恢复。

3）输配协同策略实施

主配网系统控制策略实施主要针对上述原理生成相应控制策略集进行远方控制操作。控制策略中即包含了对主网设备的控制策略也包含了对配网设备的控制策略。在控制策略生成时，并不局限于配网设备，策略生成的控制对象涵盖了主网10kV全部设备。

控制策略的实施分为通知主网系统对故障进行恢复控制，对主网系统的恢复控制结果进行校验，通知配网系统对设备进行控制几部分并返回结果几部分。

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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.基于输配协同的故障快速恢复处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

收集故障信息并判别故障类型；

若故障类型为单馈线故障，则根据给出的恢复策略及优先级别选择最优化恢复策略，执行最优化恢复策略，完成单馈线故障恢复；

若故障类型为多馈线故障，则通知主网启动故障恢复机制，主网执行恢复完毕后若配网仍存在未恢复区域，则进一步对恢复预案进行校验，若没有恢复预案或者恢复预案校验未通过，则生成初始恢复策略；按序执行初始恢复策略，对恢复失败的区域进行动态操作调整，待全部区域恢复完毕、故障源全部排除，对原有运行方式进行恢复。

2.根据权利要求1所述的基于输配协同的故障快速恢复处理方法，其特征在于，所述故障信息包括：

由EMS系统获取的：主网模型信息、主网实时数据信息、主网拓扑分析及计算信息；

由配电自动化系统获取的：配网模型信息、配网实时数据信息、配网拓扑分析及计算信息；

由用电信息采集系统获取的：用户侧模型信息、用户侧电量信息；

由营销系统获取的：故障报修信息。

3.根据权利要求2所述的基于输配协同的故障快速恢复处理方法，其特征在于，采用多源信息互校验的故障识别方法进行故障类型判别。

4.根据权利要求3所述的基于输配协同的故障快速恢复处理方法，其特征在于，多源信息互校验的故障识别方法具体包括：

根据主网系统的跳闸开关、保护信号、母线失压信息进行故障识别；

根据配网设备保护动作以及配网设备的量测信息进行故障识别；

根据用户侧失电信息进行故障识别；

根据营销系统用户报修情况进行故障识别。

5.根据权利要求1所述的基于输配协同的故障快速恢复处理方法，其特征在于，单馈线故障恢复采用动态拓扑机制，对供电网络进行拓扑分析，形成全有效恢复路径集，并对恢复路径进行快速轮询，按照恢复策略有效规则进行加权排序，提供优化恢复路径，并对恢复区域进行负荷拆分、甩负荷操作。

6.根据权利要求1所述的基于输配协同的故障快速恢复处理方法，其特征在于，初始恢复策略采用遥控方式执行。

7.根据权利要求1所述的基于输配协同的故障快速恢复处理方法，其特征在于，动态操作调整是指：在原来初始恢复策略的基础上，增加对已动作开关步骤策略的封锁以及对遥控拒动开关的标记。