CN110635475A - 一种智能配电网分布式供电恢复系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能配电网分布式供电恢复系统，通信网络模块，通过STU模块中包括的N(N大于2)个STU将配电网络模块与通信网络模块电连接，且通过STU模块向配电网络模块发送指令；配电网络信息模块，包括，网络拓扑信息、电气量信息和开关属性信息；并执行通信网络模块通过STU发送的指令；开关模块，包括：分段开关和联络开关，所述联络开关用于将配电网分为独立运行部分，且所述联络开关直接电连接非故障停电区，进行闭合操作实现对非故障停电区进行供电恢复，每个所述STU均可通过自身终端存储自身信息，且所述STU还可以通过存储终端中的上游终端或者下游终端存储相邻STU的终端信息。

Description

一种智能配电网分布式供电恢复系统

技术领域

本发明涉及供电技术领域，具体是一种智能配电网分布式供电恢复系统。

背景技术

智能配电网是智能电网的关键组成部分，其供电可靠性直接反映了对用户的供电能力，故障会降低配电网的供电可靠性，配电网故障后必须尽快恢复非故障停电区的供电；配电网供电恢复是指在故障隔离后，通过计算在满足约束的前提下得到供电恢复策略，然后闭合或断开供电恢复策略中相应的联络开关或分段开关，快速恢复停电区的负荷供电的过程，故障后的快速供电恢复，能减少停电时间和对社会造成的经济损失；

目前的市场上的供电恢复系统恢复供电存在着无法并行、同时对多路故障进行恢复供电问题，导致持久的供电故障带来很大的不安全因素，随着配电网规模越来越大，现有的供电恢复方法越来越难以满足现有供电领域的要求，基于目前的技术情况，急需对现有技术进行改革。

发明内容

本发明克服现有无法并行、同时对多路故障进行恢复供电问题，本发明提供一种智能配电网分布式供电恢复系统。

在一些可选实施例中，为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种智能配电网分布式供电恢复装置，包括：

通信网络模块，通过STU模块中包括的N个STU将配电网络模块与通信网络模块电连接，且通过STU模块向配电网络模块发送指令；

配电网络模块，包括，网络拓扑信息、电气量信息和开关属性信息，执行通信网络模块通过STU发送的指令；

开关模块，包括：分段开关和联络开关；

所述分段开关包括闭合分段开关和断开分段开关

所述联络开关包括所述联络开关两端均连接同一条馈线的本级联络开关，

所述联络开关还包括所述联络开关两端连接不同的馈线的一级联络开关；

所述联络开关还包括二级联络开关，所述二级联络开关两端分别于一级馈线和二级馈线电连接；

所述联络开关用于将配电网分为独立运行部分，且联络开关直接电连接非故障停电区，进行闭合操作实现对非故障停电区进行供电恢复；

配电馈线，包括为非故障停电区故障前提供电源支撑的本级馈线；

还包括为故障前不向非故障区域提供电能但可通过闭合联络开关为非故障停电区提供电能支撑一级馈线；

还包括与一级馈线通过联络开关相连的非本级馈线的二级馈线；

STU模块，包括N个(大于2)STU，所述STU模块中包括的N个STU将配电网络模块与通信网络模块电连接，

STU分散安装在配电网各独立开关处，且每个STU附近均对应安装有存储终端，存储终端包括上游终端、自身终端和下游终端，上游终端和下游终端均设有节点，且STU的下游终端节点与后一个相邻STU的上游终端节点之间设有支路，该支路用于相邻STU的终端交互通信；

相邻STU终端通信时，自动获取下一级相邻STU终端的网络拓扑信息，因此在恢复过程中，若检测到某STU故障，可根据获得的下一级相邻STU的信息直接与其进行通信确保供电恢复过程有序进行。若在供电恢复之前某STU被检测呈现故障状态，则由其上游的STU负贵该STU的管理范围；

每个所述STU均可通过自身终端存储自身信息，且STU还可以通过存储终端中的上游终端或者下游终端存储相邻STU的终端信息，所述STU通过数据指令控制配电网络模块，

STU具有检测并存储自身安装位置处的电气量和拓扑等信息的功能，可通过存储的相邻STU的通信地址信息与其进行“点对点”通信，此外，STU可根据存储的信息与相邻STU协作搜索停电区的网络拓扑和计算约束条件，进而求得相应的供电恢复方案；

第二方面，本发明提供了一种配电网分布式供电恢复方法；

具体方法步骤如下：

步骤一，非故障停电区的搜索：以根节点为起始点，将搜索指令依次发送至下游相邻节点，当搜索到末端开关或联络开关，搜索结束；然后，停止搜索的节点向上游节点返回有无电源点的信息，信息返回与搜索过程的方向是相反的，直至根节点收到所有返回确认信息并判断该停电区是否含有电源点，对含有电源的停电区进行第二步搜索。

步骤二，实际可恢复区域的搜索：首先，根节点向各电源点发送实际供电区搜索开始的指令，接着，以各电源点为起始点，将等值参数和搜索指令逐步发送至上游相邻终端，结合本地信息和等值参数进行约束条件计算，以此类推，直到某节点不满足约束条件或搜索至根节点，搜索结束，由此确定实际可恢复供电区域。

步骤三，DG孤岛搜索：当联络开关无法完全恢复非故障停电区时，则开始DG的孤岛搜索，由具有孤岛运行能力的DG带停电区未恢复的负荷以孤岛方式运行。首先由根节点发送孤岛搜索开始的指令至满足可孤岛运行的DG处的STU，接着，该DG处的STU以自身为起始点进行搜索确定孤岛运行范围。

有益之处：布式供电恢复方法中STU间的“点对点”通信方式极大地降低了通信的压力，分布式方法在STU内部即可完成约束条件的求解，计算量小，求解速度快，且一定会得到供电恢复的可行解，避免了集中式方法中存在的算法复杂、计算时间长、得不到收敛解等问题；

配电网中STU设备多，分布式供电恢复方法可自动识别网络拓扑，当局部信息缺失及开关不可操作时也可处理，具有较好的扩展性，适合智能配电网点多面广的结构。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是本发明的配电网分布式供电恢复方法步骤结构示意图；

图2是本发明的停电区搜索示意图；

图3是本发明的原配电网示意图图；

图4是本发明第一步搜索过程及得到的非故障停电区示意图。

图5是本发明的第二步可恢复区搜索过程示意图；

图6是本发明的第三步孤岛搜索过程示意图；

图7是本发明的配电网分布式供电恢复装置结构图。

具体实施方式

以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们，下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

参考图7，给出了本发明的配电网分布式供电恢复装置结构图；

第一方面，本发明提供了一种智能配电网分布式供电恢复装置，包括：

通信网络模块，通过STU模块中包括的N个STU将配电网络模块与通信网络模块电连接，且通过STU模块向配电网络模块发送指令；

配电网络模块，包括，网络拓扑信息、电气量信息和开关属性信息，执行通信网络模块通过STU发送的指令；

开关模块，包括：分段开关和联络开关；

所述分段开关包括闭合分段开关和断开分段开关

所述联络开关包括所述联络开关两端均连接同一条馈线的本级联络开关，

所述联络开关还包括所述联络开关两端连接不同的馈线的一级联络开关；

所述联络开关还包括二级联络开关，所述二级联络开关两端分别于一级馈线和二级馈线电连接；

所述联络开关用于将配电网分为独立运行部分，且联络开关直接电连接非故障停电区，进行闭合操作实现对非故障停电区进行供电恢复；

配电馈线，包括为非故障停电区故障前提供电源支撑的本级馈线；

还包括为故障前不向非故障区域提供电能但可通过闭合联络开关为非故障停电区提供电能支撑一级馈线；

还包括与一级馈线通过联络开关相连的非本级馈线的二级馈线；

STU模块，包括N个(大于2)STU，所述STU模块中包括的N个STU将配电网络模块与通信网络模块电连接，

STU分散安装在配电网各独立开关处，且每个STU附近均对应安装有存储终端，存储终端包括上游终端、自身终端和下游终端，上游终端和下游终端均设有节点，且STU的下游终端节点与后一个相邻STU的上游终端节点之间设有支路，该支路用于相邻STU的终端交互通信；

相邻STU终端通信时，自动获取下一级相邻STU终端的网络拓扑信息，因此在恢复过程中，若检测到某STU故障，可根据获得的下一级相邻STU的信息直接与其进行通信确保供电恢复过程有序进行。若在供电恢复之前某STU被检测呈现故障状态，则由其上游的STU负贵该STU的管理范围；

每个所述STU均可通过自身终端存储自身信息，且STU还可以通过存储终端中的上游终端或者下游终端存储相邻STU的终端信息，所述STU通过数据指令控制配电网络模块，

STU具有检测并存储自身安装位置处的电气量和拓扑等信息的功能，可通过存储的相邻STU的通信地址信息与其进行“点对点”通信，此外，STU可根据存储的信息与相邻STU协作搜索停电区的网络拓扑和计算约束条件，进而求得相应的供电恢复方案。

第二方面，本发明提供了一种配电网分布式供电恢复方法，应用于第一方面的配电网分布式供电恢复装置；

参考图1和图2；

图1是本发明的配电网分布式供电恢复方法步骤结构示意图；

图2是本发明的停电区搜索示意图；

具体步骤如下：

步骤一，非故障停电区的搜索：以根节点为起始点，将搜索指令依次发送至下游相邻节点，当搜索到末端开关或联络开关，搜索结束；然后，停止搜索的节点向上游节点返回有无电源点的信息，信息返回与搜索过程的方向是相反的，直至根节点收到所有返回确认信息并判断该停电区是否含有电源点，对含有电源的停电区进行第二步搜索。

步骤二，实际可恢复区域的搜索：首先，根节点向各电源点发送实际供电区搜索开始的指令，接着，以各电源点为起始点，将等值参数和搜索指令逐步发送至上游相邻终端，结合本地信息和等值参数进行约束条件计算，以此类推，直到某节点不满足约束条件或搜索至根节点，搜索结束，由此确定实际可恢复供电区域。

步骤三，DG孤岛搜索：当联络开关无法完全恢复非故障停电区时，则开始DG的孤岛搜索，由具有孤岛运行能力的DG带停电区未恢复的负荷以孤岛方式运行。首先由根节点发送孤岛搜索开始的指令至满足可孤岛运行的DG处的STU，接着，该DG处的STU以自身为起始点进行搜索确定孤岛运行范围。

下面通过具体实施例对配电网供电恢复系统进行详细描述：

参考图3和图4，图3本发明的原配电网示意图图；

图4给出了本发明第一步搜索过程及得到的非故障停电区示意图；

第一步搜索首先确定非故障停电区范围，寻找可恢复供电电源点；

搜索过程从根节点STU1开始，首先会搜索到STU2，不满足搜索停止条件，故将搜索指令向下游相邻子节点STU3转发，STU3也不满足搜索停止条件，故搜索指令向下游相邻子节点STU4和STU9转发，直至搜索到的节点对应的开关为末端分支开关或联络开关。搜索停止后分别从停止搜索点开始信息返回过程。STU8、STU14和STU16为带电联络开关，向上游父节点返回“存在电源点”消息，STU11和STU18为末端分支节点，向上游父节点返回“不存在电源点”消息。父节点需对所有子节点的返回信息进行判断，以STU6为例，收到STU7发送来的“存在电源点”信息和STU17发送来的“不存在电源点”信息，经判断STU6下游存在电源，向上游STU5返回信息为“存在电源点”。同理，直至返回信息至根节点，判断该区域存在供电恢复电源，故可进行第二步搜索；

参考图5，给出了本发明的第二步可恢复区搜索过程示意图；

第二步，首先由根节点STU1发送供电恢复指令至STU8、STU14、STU16，三个终端同时开始供电恢复判断。STU8将搜索桁令与等值参数向其父节点STU7发送，STU7基十本地信息与收到的等值参数信息进约束条件的验证，满足约束条件，恢复STU7，STU6为分支点，另一分支不存在电源点，由STU7恢复STU6，按照深度优先的原则，优先恢复STU17和STU18，STU18返回确认信息至STU6，将其等值参数发送至STU5，STU5为分支点，另一分支存在电源点，等待另一分支的信息。STU16恢复STU15时约束条件不满足，将搜索停止消息发送至父节点STU13，同吋STU13收到STU14的搜索指令，满足约束条件，由STU14恢复STU13，依次恢复STU15、STU12，当恢复至STU2时，由STU2判断哪一分支剩余容量大，假设STU8大于STU14的剩余容量，由STU8恢复STU5，恢复至节点STU3时，约束条件不满足，将搜索停止消息向上游父节点发送直至根节点，完成实际可恢复供电区域的搜索；

参考图6，给出了本发明的第三步孤岛搜索过程示意图；

联络开关无法完全恢复该非故障停电区域的所有失电负荷，因此幵始第三步DG孤岛搜索过程，对可独立孤岛运行、在供电恢复范围以外的DG进行供电恢复控制，恢复未被恢复的负荷

STU9处的DG1和STU11处的DG2为第一类DG，具备独立孤岛运行能力。由根节点发送“孤岛搜索指令”至STU9和STU11，STU9优先恢复下游分支，故两者接收指令后，分别以自身为起始点，将自身容量、通信地址向节点STU10发送，两电源点的搜索路径发生交叉，故把STU9和STU11的剩余可用容量相加作为新的可用容量进行搜索，经计算判断STU10满足约束，接着比较DG1和DG2的容量，假设DG1容量更大，STU则携带有DG1的容量信息和通信地址向上游节点STU9返回信息，STU9无其他分支，故将“孤岛搜索指令”连同剩余容量、DG1的容量和通信地址等信息向上游节点STU3发送，继续搜索判断，直至根节点STU1。STU1根据收到的信息与DG1点对点通信，发送“电压约束验证开始”指令至STU9，开始进行电压约束验证的搜索过程。STU9优先恢复下游分支，将“电压约束验证”搜索指令和等值参数发送至STU10，STU10收到搜索指令后进行计算，经判断满足电压约束，接着搜索判断STU11，STU11处的DG2视为负的负荷向该孤岛提供功率支撑，经计算满足电压约束，然后返回信息至STU9，接着依次搜索STU3、STU2和STU1，STU1为根节点，搜索停止，即确定了当孤岛的运行范围，至此，供电恢复搜索全部完成。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种智能配电网分布式供电恢复装置，其特征在于，包括：

通信网络模块，通过STU模块中包括的N(N大于2)个STU将配电网络模块与通信网络模块电连接，且通过STU模块向配电网络模块发送指令；

配电网络信息模块，包括网络拓扑信息、电气量信息和开关属性信息，并执行通信网络模块通过STU发送的指令；

开关模块，包括：分段开关和联络开关；

所述分段开关包括闭合分段开关和断开分段开关；

所述联络开关包括本级联络开关和一级联络开关；

所述本级联络开关两端均连接同一条馈线；

所述一级联络开关两端连接不同的馈线；

所述联络开关用于将配电网分为独立运行部分，且所述联络开关直接电连接非故障停电区，进行闭合操作实现对非故障停电区进行供电恢复；

配电馈线，包括为非故障停电区故障前提供电源支撑的本级馈线；

STU模块，包括N个(大于2)STU，所述STU模块中包括的N个STU将配电网络模块与通信网络模块电连接；

所述STU分散安装在配电网各独立开关处，且每个STU附近均对应安装有存储终端，该存储终端包括上游终端、自身终端和下游终端；

所述上游终端和下游终端均设有节点，且STU的下游终端节点与后一个相邻STU的上游终端节点之间设有支路，该支路用于相邻STU的终端交互通信，且相邻的所述STU终端通信时，自动获取下一级相邻STU终端的网络拓扑信息；

每个所述STU均可通过自身终端存储自身信息，且所述STU还可以通过存储终端中的上游终端或者下游终端存储相邻STU的终端信息。

2.根据权利要求1所述的一种智能配电网分布式供电恢复系统，其特征在于，所述联络开关还包括二级联络开关；

所述二级联络开关两端分别于一级馈线和二级馈线电连接。

3.根据权利要求1所述的一种智能配电网分布式供电恢复系统，其特征在于，所述配电馈线还包括：

为故障前不向非故障区域提供电能但通过闭合联络开关为非故障停电区提供电能支撑的一级馈线；

与一级馈线通过联络开关相连的非本级馈线的二级馈线。

4.根据权利要求1所述的一种智能配电网分布式供电恢复系统，其特征在于，所述STU模块具有检测并存储自身安装位置处的电气量和拓扑等信息的功能；

所述STU模块包括的N个STU通过存储相邻STU的通信地址信息与其进行通信，根据存储的信息与相邻STU协作搜索停电区的网络拓扑，进而求得相应的供电恢复方案。

5.一种配电网分布式供电恢复方法，包括三个方法步骤，其特征在于，

步骤一，非故障停电区的搜索：以根节点为起始点，将搜索指令依次发送至下游相邻节点，当搜索到末端开关或联络开关，搜索结束；然后，停止搜索的节点向上游节点返回有无电源点的信息，信息返回与搜索过程的方向是相反的，直至根节点收到所有返回确认信息并判断该停电区是否含有电源点，对含有电源的停电区进行第二步搜索；

步骤二，实际可恢复区域的搜索：首先，根节点向各电源点发送实际供电区搜索开始的指令，接着，以各电源点为起始点，将等值参数和搜索指令逐步发送至上游相邻终端，结合本地信息和等值参数进行约束条件计算，以此类推，直到某节点不满足约束条件或搜索至根节点，搜索结束，由此确定实际可恢复供电区域；

步骤三，DG孤岛搜索：当联络开关无法完全恢复非故障停电区时，则开始DG的孤岛搜索，由具有孤岛运行能力的DG带停电区未恢复的负荷以孤岛方式运行，首先由根节点发送孤岛搜索开始的指令至满足可孤岛运行的DG处的STU，接着，该DG处的STU以自身为起始点进行搜索确定孤岛运行范围。

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