CN109347093B - 一种主站与就地控制结合的配电网自愈控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了一种主站与就地控制结合的配电网自愈控制方法，可利用就地馈线自动化终端信息现有资源，实现配电网主站与电压时间型馈线自动化相互配合的自愈控制，实现适用于各种配电网拓扑的故障快速定位，实现配电网主站与就地配电自动化终端控制相结合的配电网故障定位、故障隔离和故障后供电恢复。

Description

一种主站与就地控制结合的配电网自愈控制方法
技术领域
本发明涉及配电网自愈控制领域，具体是配电网运行中基于配电网主站和就地馈线自动化终端实现配电线路故障后自愈控制的方法。
背景技术
配电网规模不断扩大，故障发生的可能性也大大增加。当故障发生以后，快速故障诊断及事故后恢复系统正常运行是缩减电能中断时间和提高供电可靠性的必要条件。
配电网自愈控制可以及时发现和隔离各种可能的故障和隐患，抵御外部严重故障的冲击，在故障情况下维持系统连续运行、自主修复故障并快速恢复供电的能力，通过减少配电网运行时的人为干预，降低扰动或故障对电网和用户的影响。配电网自愈控制首先应实现配电网快速、准确的故障检测、定位以隔离故障区域，之后在不对电网结构作重大改变并能满足约束条件的前提下对网络进行重构，以带电区域为电源，最大限度地恢复对非故障停电区的供电。
目前配电网线路已普遍采用就地式的电压时间型馈线自动化功能，但电压时间型馈线自动化技术中用到的Y时限闭锁合闸功能，因设备因素或现场故障因素导致该功能无法可靠实现，致使运行人员不敢投联络开关的单侧失压延时合闸功能，以免将故障牵连至转供电源，扩大故障停电范围，有待进一步改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种主站与就地控制结合的配电网自愈控制方法，用以解决电压时间型馈线自动化闭锁合闸和转供恢复的可靠性问题。
为了达成上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种主站与就地控制结合的配电网自愈控制方法，所述配电网的变电站出线开关、分段开关、联络开关均配置就地电压时间型馈线自动化终端，所述配电网自愈控制方法具体包括如下步骤：
步骤1：通过就地电压时间型馈线自动化终端的配置实现配电网线路故障情况下的故障自动隔离控制；
步骤2：配电网主站基于就地馈线自动化终端与主站的通信和信息交互判断故障位置，由配电网主站下发合闸闭锁控制命令保证故障位置的可靠隔离；
步骤3：配电网主站在满足故障可靠隔离条件下，下发变电站出线开关和联络开关的遥控合闸命令实现非故障区域的供电恢复。
进一步地，所述步骤1中，配电自动化主站实时监测配电网线路上分段开关的相电流、开关位置信息和闭锁信号，同时监测变电站出线开关变位信息。
3、如权利要求1所述的一种主站与就地控制结合的配电网自愈控制方法，其特征在于：进一步地，所述步骤1中，当发生故障时，变电站出线开关实时主动向配电自动化主站上报开关变位信息和过流保护信息，馈线自动化分段开关实时主动向配电自动化主站上报电流越限信息和开关动作信息。
进一步地，所述步骤2中，对于电压时间型就地馈线自动化终端，由于电压时间型的开关特性，隔离开关已自动无压分闸，配电网主站对于故障位置两侧的分段开关下发遥控开关合闸闭锁命令，不同于普通线路的遥控开关分闸命令，以保证故障位置的可靠隔离。
进一步地，所述步骤2中，配电自动化主站基于就地馈线自动化终端与主站的通信和信息交互判断故障位置的具体方法为：
步骤21：首先执行拓扑搜索，将相邻开关围成区域构建为区段；
步骤22：其次根据各区段边界开关的过流信号设置候选故障区段；
步骤23：最后进行候选故障区段确认。
进一步地，所述步骤21中，构建区段的具体方法为：考虑到故障的定位、隔离和恢复均是以开关为操作单位的，对开关之间内部网络的拓扑关系并不关心，开关之间内部网络包含了包括馈线段、负荷、电容电抗器在内的各种设备；把开关之间的内部网络称为区段，对配电网络建立开关－区段模型。
进一步地，所述步骤22中，配电网正常运行时一般呈辐射状结构，因此一旦发生故障，故障电流将从电源点或馈线首端开始沿树状支路构成的连通路径单一方向地流向故障区，因此，对故障馈线上的任一区段，如果故障电流不流入该区段，或从该区段的任何一个开关流入并从另外一个开关流出，则该区段内不存在故障，即该区段为非故障区段；如果故障电流只流入区段而不流出区段，则故障点位于该区段内，即该区段为故障区段。
进一步地，所述步骤23中，从单个候选故障区段出发回溯供电路径上的区段，若为候选故障区段则将其排除，最后剩下的候选故障区段即为最终判定的故障区域。
进一步地，所述步骤2中，在故障定位之后，对所有故障区段分别进行隔离，具体方法为：
步骤31：故障隔离根据故障定位到的区段位置，结合网络拓扑关系找到故障所在区段的边界开关，将这些故障区域的边界开关形成隔离开关集，最终得到故障隔离的开关操作序列；
步骤32：主站对就地配电自动化终端下发遥控开关合闸闭锁命令，保证故障区域的可靠隔离。
进一步地，所述步骤31中，对于下游无联络的支线负荷开关，提供选择是否加入故障隔离开关操作序列。
进一步地，所述步骤3中，配电网主站根据变电站出线开关和分段开关实时上报的电流越限信息和开关动作信息分析故障隔离和恢复方案，在确保故障位置两侧分段开关可靠合闸闭锁情况下，由主站下发变电站出线开关和联络开关的遥控合闸命令实现供电恢复，以免将故障牵连至转供电源，扩大故障停电范围。
本发明的有益效果：通过配电网主站与就地配电自动化终端控制相结合，电压时间型馈线自动化终端保留实现原有馈线自动化功能，同时基于无线公网与主站通信，接受主站合闸闭锁遥控命令和联络开关的主站遥控分合命令，实现了配电网故障定位、故障可靠隔离和故障后供电恢复，保证了负荷转移的顺利进行，提高了配电网线路处理故障效率和恢复供电能力。
附图说明
图1是配电网线路故障定位流程示意图；
图2是配电网线路故障隔离流程示意图；
图3是本发明一实施例提供的配电网线路局部示意图。
具体实施方式
本发明的主要内容是：
实现了配电网主站与电压时间型馈线自动化相互配合完成架空线路的自愈控制，采用主站与就地控制相结合的方式，由主站下发合闸闭锁命令，实现故障区隔离开关的可靠合闸闭锁，从而保证负荷转移的顺利进行。
在充分利用现有电压时间型馈线自动化基础条件上，融合主站无线公网集中通讯手段，以提高架空线路处理故障效率和恢复供电能力。
电压时间型馈线自动化终端的配置保留现有配置要求，保证在无线公网通信失败的情况下，保留实现原有馈线自动化功能；同时馈线自动化终端基于无线公网与主站通信，联络开关终端接受主站遥控分合命令，分段开关、联络开关终端向主站发送过流保护信号、合闸闭锁信号和接受主站合闸闭锁遥控命令。
在主站侧，故障检测和故障定位功能、故障隔离和恢复供电的策略分析与普通线路类似，但针对电压时间型架空线路，由于电压时间型线路的开关特性，隔离方案中的开关已自动无压分闸，故主站下发给终端的遥控命令不同于普通线路的遥控开关分闸命令，而是遥控开关合闸闭锁命令。
具体实现步骤如下：
（1）通过就地电压时间型馈线自动化终端的配置实现配电网线路故障情况下的故障自动隔离控制。
图3是本发明一实施例提供的配电网线路局部示意图。
如图3所示，在由两条配电网线路FS1、FS2组成的配电网中， CK1、CK2是变电站出线开关，K2、K3、K5、K6为分段开关， K4为联络开关，它们均配置就地电压时间型馈线自动化终端。当在分段开关K2和K3之间发生接地短路故障时，变电站出线开关CK1跳闸，同时由于电压时间型线路的开关特性，故障线路的分段开关K2、K3自动无压分闸，实现配电网线路故障的自动隔离。
配电自动化主站实时监测配电网线路上分段开关的相电流、开关位置信息和闭锁信号，同时监测变电站出线开关变位信息。
当发生故障时，变电站出线开关实时主动向主站上报开关变位信息和过流保护信息，馈线自动化分段开关实时主动向主站上报电流越限信息和开关动作信息。
（2）配电网主站基于就地馈线自动化终端与主站通信和信息交互，由配电网主站下发合闸闭锁控制命令保证故障位置的可靠隔离。
如图3所示，在发生接地短路故障后分段开关K2、K3自动无压分闸，配电网主站首先根据终端上送信息判断故障位置在K2、K3之间，再下发分段开关K2、K3的合闸闭锁控制命令，防止之后的恢复过程中K2、K3可能因自闭锁不当而带电自动合闸，以保证故障位置的可靠隔离。
配电自动化主站首先根据就地馈线自动化终端信息判断故障位置，故障定位的流程图如图1所示。
首先执行拓扑搜索，将相邻开关围成区域构建为区段。考虑到故障的定位、隔离和恢复均是以开关为操作单位的，对开关之间内部网络的拓扑关系并不关心，开关之间内部网络包含了各种设备，如馈线段、负荷、电容电抗器等，如果把开关之间的内部网络称之为区段的话，那么就可以对配电网络建立开关－区段模型，从而大大提高拓扑搜索的速度。在实施例中，从故障馈线FS1的出线开关CK1出发搜索下游区域，以相邻开关之间的内部网络构建区段，即可构建CK1-K2、K2-K3、K3-K4三个区段。
其次根据各区段边界开关的过流信号设置候选故障区段。配电网正常运行时一般呈辐射状结构，因此一旦发生故障，故障电流将从电源点或馈线首端开始沿树状支路构成的连通路径单一方向地流向故障区，因此，对故障馈线上的任一区段，如果故障电流不流入该区段，或从该区段的任何一个开关流入并从另外一个开关流出，则该区段内不可能存在故障，即该区段为非故障区段；如果故障电流只流入区段而不流出区段，则故障点位于该区段内，即该区段为故障区段。在实施例中，故障发生时，配电自动化主站监测到故障点上游出线开关CK1和分段开关K2上送的过流信号。区段CK1-K2存在两端开关过流，判断为非故障区段；区段K3-K4不存在过流开关，判断为非故障区段；区段K2-K3仅存在单个开关K2过流，判定为候选故障区段。
最后进行候选故障区段确认。从单个候选故障区段出发回溯供电路径上的区段，若为候选故障区段则将其排除，最后剩下的候选故障区段即为最终判定的故障区域。在实施例中，从候选故障区段K2-K3向出线开关方向回溯，仅存在区段CK1-K2且为非故障区段，故可判定K2、K3之间为最终的故障区段。
在故障定位之后，对所有故障区段分别进行隔离，故障隔离的流程图如图2所示。
首先故障隔离根据故障定位到的区段位置，结合网络拓扑关系找到故障所在区段的边界开关，将这些故障区域的边界开关形成隔离开关集，最终得到故障隔离的开关操作序列，其中对于下游无联络的支线负荷开关，可选择是否加入故障隔离开关操作序列。其次针对电压时间型架空线路，隔离开关由于电压时间型线路的开关特性，已自动无压分闸，主站下发的遥控命令不同于普通线路的遥控开关分闸命令，而是对就地配电自动化终端下发遥控开关合闸闭锁命令，保证故障区域的可靠隔离。
在实施例中，对故障区段K2-K3的边界开关进行遍历，其中包括两个边界开关K2、K3，且都不是下游无联络的支线负荷开关，因此分段开关K2、K3均应加入隔离开关序列，主站将下发K2、K3的开关合闸闭锁命令。
（3）配电网主站作为就地馈线自动化的后备，在满足故障可靠隔离条件下，下发变电站出线开关和联络开关的遥控合闸命令实现非故障区域的供电恢复。
配电网故障后需要恢复的供电区域有两处，即故障区段的上游区（馈线出线开关到故障点之间的区域）恢复和下游区（故障点后面的非故障区域）恢复。
对于出线开关的跳闸模式，上游区的恢复方案是唯一的，即合上发生故障馈线的出线开关即可。下游区的恢复取决于下游区的可选联络开关和网络运行约束。恢复过程中会考虑转供馈线的容量裕度，避免恢复过程导致其他线路的过负荷。
在实施例中，故障馈线FS1上游区的恢复方案即为合上FS1的出线开关CK1，下游区的恢复可通过合上联络开关K4来实现停电区域K3-K4向馈线FS2的负荷转移，因此CK1、K4均应加入恢复开关序列，主站将下发CK1、K4的遥控开关合闸命令实现非故障区域的停电恢复。
由于电压时间型线路的开关特性，馈线上分段开关已自动无压分闸，主站通过下发故障位置两侧分段开关的合闸闭锁遥控信号，已保证故障位置的可靠隔离，因此对下游联络开关进行合闸命令不会造成故障牵连至转供电源，可以可靠转移非故障区域的停电负荷。

Claims (8)

1.一种主站与就地控制结合的配电网自愈控制方法，其特征在于，所述配电网的变电站出线开关、分段开关、联络开关均配置就地电压时间型馈线自动化终端，所述配电网自愈控制方法具体包括如下步骤：
步骤1：通过就地电压时间型馈线自动化终端的配置实现配电网线路故障情况下的故障自动隔离控制；
步骤2：配电自动化主站基于就地馈线自动化终端与配电自动化主站的通信和信息交互判断故障位置，配电自动化主站对于故障位置两侧的分段开关下发遥控开关合闸闭锁命令保证故障位置的可靠隔离；所述配电自动化主站基于就地馈线自动化终端与配电自动化主站的通信和信息交互判断故障位置的具体方法为：
步骤21：首先执行拓扑搜索，将相邻开关围成区域构建为区段；
步骤22：其次根据各区段边界开关的过流信号设置候选故障区段；
步骤23：最后进行候选故障区段确认，从单个候选故障区段出发回溯供电路径上的区段，若为候选故障区段则将其排除，最后剩下的候选故障区段即为最终判定的故障区域；
步骤3：配电自动化主站在满足故障可靠隔离条件下，下发变电站出线开关和联络开关的遥控合闸命令实现非故障区域的供电恢复。
2.如权利要求1所述的一种主站与就地控制结合的配电网自愈控制方法，其特征在于：所述步骤1中，配电自动化主站实时监测配电网线路上分段开关的相电流、开关位置信息和闭锁信号，同时监测变电站出线开关变位信息。
3.如权利要求1所述的一种主站与就地控制结合的配电网自愈控制方法，其特征在于：所述步骤1中，当发生故障时，变电站出线开关实时主动向配电自动化主站上报开关变位信息和过流保护信息，馈线自动化分段开关实时主动向配电自动化主站上报电流越限信息和开关动作信息。
4.如权利要求1所述的一种主站与就地控制结合的配电网自愈控制方法，其特征在于：所述步骤21中，构建区段的具体方法为：考虑到故障的定位、隔离和恢复均是以开关为操作单位的，对开关之间内部网络的拓扑关系并不关心，开关之间内部网络包含了包括馈线段、负荷、电容电抗器在内的各种设备；把开关之间的内部网络称为区段，对配电网络建立开关－区段模型。
5.如权利要求1所述的一种主站与就地控制结合的配电网自愈控制方法，其特征在于：所述步骤22中，配电网正常运行时一般呈辐射状结构，因此一旦发生故障，故障电流将从电源点或馈线首端开始沿树状支路构成的连通路径单一方向地流向故障区，因此，对故障馈线上的任一区段，如果故障电流不流入该区段，或从该区段的任何一个开关流入并从另外一个开关流出，则该区段内不存在故障，即该区段为非故障区段；如果故障电流只流入区段而不流出区段，则故障点位于该区段内，即该区段为故障区段。
6.如权利要求1所述的一种主站与就地控制结合的配电网自愈控制方法，其特征在于：所述步骤2中，在故障定位之后，对所有故障区段分别进行隔离，具体方法为：
步骤31：故障隔离根据故障定位到的区段位置，结合网络拓扑关系找到故障所在区段的边界开关，将这些故障区域的边界开关形成隔离开关集，最终得到故障隔离的开关操作序列；
步骤32：配电自动化主站对就地配电自动化终端下发遥控开关合闸闭锁命令，保证故障区域的可靠隔离。
7.如权利要求6所述的一种主站与就地控制结合的配电网自愈控制方法，其特征在于：所述步骤31中，对于下游无联络的支线负荷开关，提供选择是否加入故障隔离开关操作序列。
8.如权利要求1所述的一种主站与就地控制结合的配电网自愈控制方法，其特征在于，所述步骤3中，配电自动化主站根据变电站出线开关和分段开关实时上报的电流越限信息和开关动作信息分析故障隔离和恢复方案，在确保故障位置两侧分段开关可靠合闸闭锁情况下，由配电自动化主站下发变电站出线开关和联络开关的遥控合闸命令实现供电恢复，以免将故障牵连至转供电源，扩大故障停电范围。
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