CN112994246A - 一种适应分布式电源接入的配电网馈线自动化控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适应分布式电源接入的配电网馈线自动化控制方法，包括以下步骤：S1、配网馈线终端控制方式会涉及到通信系统，其特点为通信点多、位置分散、覆盖面广，因此通信方式应采用综合通信方式，通过以潮流方向、故障电流为特征判据，通过检测到故障电流决策开关“速断跳闸”，结合已处于断开状态开关的负荷侧电压状态决策开关是否进行“一次重合闸”，实现多个小分布式电源接入10kV配电网的故障隔离、非故障区段正常供电，一次跳闸故障区间定位，一次重合闸瞬时性故障处理，两次跳闸永久性故障区间隔离和非故障区间正常供电，配网馈线终端控制方式也可以采用无线方式，其他方式的通讯应因地制宜，综合考虑，优化选用。
Description
技术领域
本发明涉及配电网馈线自动化控制技术领域，具体为一种适应分布式电源接入的配电网馈线自动化控制方法。
背景技术
当配电网发生故障后，各相关馈线监控终端将相应的分段开关及联络开关处的实时信息通过数据通信传到主站系统，主站系统根据一定的故障区段定位算法自动定位出故障所在区段，并下发命令给相关馈线监控终端操作开关设备将故障区段隔离，并恢复非故障区段供电，因此“原来的分布式电源接入的配电网馈线自动化控制方法存放缺陷”，具体表现在以下方面：
(1)为隔离故障段，如出线上任一段故障，波及到非故障段出线，使非故障段也要短时停电，影响供电的正常进行；
(2)当馈线较长，分段多时，逐级延时的时限也较长，对系统影响较大；
(3)经多次重合才能隔离故障，对配电系统和设备有一定的冲击，影响配网馈线的使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适应分布式电源接入的配电网馈线自动化控制方法，以解决上述背景技术中提出的目前学生学历信息管理存在(1)为隔离故障段，如出线上任一段故障，波及到非故障段出线，使非故障段也要短时停电，影响供电的正常进行；(2)当馈线较长，分段多时，逐级延时的时限也较长，对系统影响较大；(3)经多次重合才能隔离故障，对配电系统和设备有一定的冲击，影响电器设备的使用寿命需进一步提高的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种适应分布式电源接入的配电网馈线自动化控制方法，其控制方法包括以下步骤：
S1、建立可靠的配电网通信系统
配网馈线终端控制方式会涉及到通信系统，其特点为通信点多、位置分散、覆盖面广，因此通信方式应采用综合通信方式，对负荷密集地区采用环网光纤通信模式；
S2、分布式电源的控制原理及实现模式
分布式电源系统由智能终端单元、对等通信系统及配电自动化主站三部分构成：
①智能终端单元
智能终端单元可以进行相互的信息交换，实现对有故障的区域进行独立的判断，从而进行分布式故障区段的定位、隔离与供电恢复操作，实现分布式控制，独立判断；
②对等通信系统
对等通信系统能够承载智能终端单元之间以及智能终端单元与配电自动化主站的数据通信，实现数据的传递；
③配电自动化主站
配电自动化主站只负责接收智能终端单元故障处理的最终结果，将分布式电源面向开关类型设计算法，把馈线开关分为电源开关、干线开关与支线开关，针对具体的开关类型执行相应的故障区段定位、隔离与供电恢复算法。
S3、基于智能终端“接力查询”的联络开关自动识别方法
在配电智能终端内配置局域拓扑信息，智能终端通过“接力查询”识别出馈线拓扑结构，根据开关状态信息及开关位置信息来识别出联络开关位置，识别方法简单、可靠，能够适应配电线路拓扑变化的状况，而且不需要加装电压互感器，投资小，经济性好，易于工程实现。
S4、分布式电源的对等通信技术。
采用适用于分布式电源的两种光纤通信组网方式的对等通信技术，工业以太网和EPON，利用虚拟局域网技术，将关联馈线上的终端设置在虚拟局域网内，提升分布式电源对等通信网络的管理效率，而分布式电源实时控制数据快速传输的三种方式：
①数字化变电站GOOSE传输机制；
②支持优先级的TCP协议；
③支持重发机制的UDP协议
采用UDP协议传输实时控制数据能够满足分布式电源入应用的要求。
S5、提供可靠的不间断电源
当线路出现故障时，变电站出线开关控制电路进行保护跳闸，导致全线停电，这时利用电源系统能提供线路上分段开关或环网开关操作电源、通信收发器工作电源、配网馈线终端工作电源，通常情况下，组成电源的蓄电设备具有易于维护、使用寿命长的特点，浮充状态是系统运行时的状态，发生断电故障，蓄电池则立马提供电能，防止出线电路故障，确保电路的正常运行；
S6、故障区段定位方法
通过对电网电压变化量进行分析，从而约束对分布式电源准入容量的影响，进而推导出分布式电源准入容量与电网电压变化量及并网点的系统短路容量之间的关系，当分布式电源不参与电网调压且其准入容量受电网电压变化量限制时，分析分布式电源可以提供最大短路电流与系统短路电流之间的幅值关系，再通过比较线路区段两端故障电流的幅值进行故障区段定位的方法，并给出该方法在分布式电源中应用的实现方案，
通过比较线路区段两端故障电流的相位进行故障区段定位的方法，在定位过程中通过故障信号来实现相位测量的自同步，采用的故障区段定位方法原理简单，易于工程实现；
S7、静态模拟试验测试与现场试运行
智能配电网分布式电源方法通过静态模拟试验测试与现场试运行进行检测，构建成分布式电源原型测试系统，接着在智能配电网静态物理模拟试验室中搭建“手拉手”电缆线路，并且将智能终端单元接入EPON对等通信网络，可以模拟电缆线路在不同位置出线的短路故障情况，从而验证出分布式电源的动作过程，分析分布式电源动作的实时性与实用性。
优选的，所述分布式电源可以分成协同型与代理型两种实现模式：
协同型分布式电源由多个智能终端单元共同决策、协同完成分布式故障区段定位、隔离与供电恢复操作，
代理型分布式电源由主控智能终端单元对关联馈线上所有开关的故障信息进行收集，再利用主控智能终端单元代理控制决策，实现故障区段定位、隔离与供电恢复操作。
优选的，所述线路出现故障时，配电终端负责接收故障信息，接着将收集到的数据传递给配电站的主站与子站系统。
优选的，所述配网馈线需要进行网络重构，网络重构能够提高馈线的可靠性以及安全稳定性，在进行网络重构时要考虑多方面的因素。
优选的，所述网络重构要对故障隔离的建设进行保障，还要供应足够的电能，另外在在进行网络优化的过程中，应当尽量减小系统的线损，使其最小化，除此之外还要保证相应的备用电源能够可靠有效的进行供电。
优选的，所述采用分布式电源控制方法来自动识别馈线拓扑结构与联络开关的位置，加快了配电网的故障处理速度，将供电恢复时间缩短至秒级，控制方法通用性强，能够使配电网适应不同的运行方式，原理简单，工程进度实现快。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过以潮流方向、故障电流为特征判据，通过检测到故障电流决策开关“速断跳闸”，结合已处于断开状态开关的负荷侧电压状态决策开关是否进行“一次重合闸”，实现多个小分布式电源接入10kV配电网的故障隔离、非故障区段正常供电，一次跳闸故障区间定位，一次重合闸瞬时性故障处理，两次跳闸永久性故障区间隔离和非故障区间正常供电，配网馈线终端控制方式也可以采用无线方式，其他方式的通讯应因地制宜，综合考虑，优化选用。
本发明，通过配电终端接收到传来的故障信息，接着利用配电终端对故障发生的位置进行定位，在进行故障隔离时尽量在底层进行处理，如果出现底层无法对其进行有效地处理再逐级上报，从而提高配电终端的处理速度。
本发明，通经网络重构对配网馈线进行网络优化，从而减小对配电系统和设备的冲击，确保配网馈线的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
请参阅图，一种适应分布式电源接入的配电网馈线自动化控制方法，其控制方法包括以下步骤：
S1、建立可靠的配电网通信系统
配网馈线终端控制方式会涉及到通信系统，其特点为通信点多、位置分散、覆盖面广，因此通信方式应采用综合通信方式，对负荷密集地区采用环网光纤通信模式；
S2、分布式电源的控制原理及实现模式
分布式电源系统由智能终端单元、对等通信系统及配电自动化主站三部分构成：
①智能终端单元
智能终端单元可以进行相互的信息交换，实现对有故障的区域进行独立的判断，从而进行分布式故障区段的定位、隔离与供电恢复操作，实现分布式控制，独立判断；
②对等通信系统
对等通信系统能够承载智能终端单元之间以及智能终端单元与配电自动化主站的数据通信，实现数据的传递；
③配电自动化主站
配电自动化主站只负责接收智能终端单元故障处理的最终结果，将分布式电源面向开关类型设计算法，把馈线开关分为电源开关、干线开关与支线开关，针对具体的开关类型执行相应的故障区段定位、隔离与供电恢复算法。
S3、基于智能终端“接力查询”的联络开关自动识别方法
在配电智能终端内配置局域拓扑信息，智能终端通过“接力查询”识别出馈线拓扑结构，根据开关状态信息及开关位置信息来识别出联络开关位置，识别方法简单、可靠，能够适应配电线路拓扑变化的状况，而且不需要加装电压互感器，投资小，经济性好，易于工程实现。
S4、分布式电源的对等通信技术。
采用适用于分布式电源的两种光纤通信组网方式的对等通信技术，工业以太网和EPON，利用虚拟局域网技术，将关联馈线上的终端设置在虚拟局域网内，提升分布式电源对等通信网络的管理效率，而分布式电源实时控制数据快速传输的三种方式：
①数字化变电站GOOSE传输机制；
②支持优先级的TCP协议；
③支持重发机制的UDP协议
采用UDP协议传输实时控制数据能够满足分布式电源入应用的要求。
S5、提供可靠的不间断电源
当线路出现故障时，变电站出线开关控制电路进行保护跳闸，导致全线停电，这时利用电源系统能提供线路上分段开关或环网开关操作电源、通信收发器工作电源、配网馈线终端工作电源，通常情况下，组成电源的蓄电设备具有易于维护、使用寿命长的特点，浮充状态是系统运行时的状态，发生断电故障，蓄电池则立马提供电能，防止出线电路故障，确保电路的正常运行；
S6、故障区段定位方法
通过对电网电压变化量进行分析，从而约束对分布式电源准入容量的影响，进而推导出分布式电源准入容量与电网电压变化量及并网点的系统短路容量之间的关系，当分布式电源不参与电网调压且其准入容量受电网电压变化量限制时，分析分布式电源可以提供最大短路电流与系统短路电流之间的幅值关系，再通过比较线路区段两端故障电流的幅值进行故障区段定位的方法，并给出该方法在分布式电源中应用的实现方案，
通过比较线路区段两端故障电流的相位进行故障区段定位的方法，在定位过程中通过故障信号来实现相位测量的自同步，采用的故障区段定位方法原理简单，易于工程实现；
S7、静态模拟试验测试与现场试运行
智能配电网分布式电源方法通过静态模拟试验测试与现场试运行进行检测，构建成分布式电源原型测试系统，接着在智能配电网静态物理模拟试验室中搭建“手拉手”电缆线路，并且将智能终端单元接入EPON对等通信网络，可以模拟电缆线路在不同位置出线的短路故障情况，从而验证出分布式电源的动作过程，分析分布式电源动作的实时性与实用性。
本实施例中：分布式电源可以分成协同型与代理型两种实现模式：
协同型分布式电源由多个智能终端单元共同决策、协同完成分布式故障区段定位、隔离与供电恢复操作，
代理型分布式电源由主控智能终端单元对关联馈线上所有开关的故障信息进行收集，再利用主控智能终端单元代理控制决策，实现故障区段定位、隔离与供电恢复操作。
本实施例中：线路出现故障时，配电终端负责接收故障信息，接着将收集到的数据传递给配电站的主站与子站系统。
本实施例中：配网馈线需要进行网络重构，网络重构能够提高馈线的可靠性以及安全稳定性，在进行网络重构时要考虑多方面的因素。
本实施例中：网络重构要对故障隔离的建设进行保障，还要供应足够的电能，另外在在进行网络优化的过程中，应当尽量减小系统的线损，使其最小化，除此之外还要保证相应的备用电源能够可靠有效的进行供电。
本实施例中：采用分布式电源控制方法来自动识别馈线拓扑结构与联络开关的位置，加快了配电网的故障处理速度，将供电恢复时间缩短至秒级，控制方法通用性强，能够使配电网适应不同的运行方式，原理简单，工程进度实现快。
实施例二：
如图所示，与实施例一不同的是，本实施例的一种适应分布式电源接入的配电网馈线自动化控制方法，其控制方法包括以下步骤：
S1、带时限电压时间型重合式自动分段器控制方式
这种控制方式采用电压—时间(V—T)型分段器，不需要通信手段，它凭借分段器加压或失压的时间长短来控制其动作，失压后分闸，加压后合闸或闭锁，通过检测电压加时限，经多次重合即可实现故障自动隔离，投资比较少，且其数量可任意选定。
S2、重合器就地隔离故障方式
采用重合器作为馈线分段开关，重合器具有切断短路电流的能力和自身的保护和自动化功能，可实现馈线故障就地隔离，自动恢复非故障段供电。重合器重合次数和保护动作延时时间可以整定，采用重合器控制方式实现馈线自动化功能，不需要通信手段，重合器控制方式利用重合器多次重合及保护动作时限的相互配合就可实现故障自动隔离、自动恢复供电，通过整定线路上各重合器的动作特性，利用重合器本身切断短路电流的能力，经过短时停电就可将线路上某段故障隔离，减少了出线上开关的动作次数。
S3、集中远方监控实现馈线自动化功能
变电站出口采用具有至少两次重合闸的重合器，这种控制方式中负荷开关必须与上一级自动重合器配合使用，在配电网中常用真空负荷开关构成配电自动化系统。
以L2段发生永久性故障为例分析其动作过程：L2段故障后，重合器QR1重合失败而形成闭锁，位于FK1处的配网馈线终端检测到两次短路电流及失压，FK2处的配网馈线终端只检测到两次失压，没有检测到短路电流，控制中心通过通信系统得到这些数据后判定故障点在FK1、FK2之间，处理对策是断开负荷开关FK1、FK2以隔离故障，闭合QR1以恢复L1段供电，闭合FK3以恢复L3段的供电，故障区域的供电将在维修人员排除L2段故障之后恢复。
这种控制方式除变电站使用重合器(或断路器)，外全部使用负荷开关，由于负荷开关造价低且易构成复杂的网络，因而有着广泛的应用前景，但这种控制方式必须以高可靠性的通信系统为基础，一旦通信出现故障，整个系统将陷入瘫痪，而如果线路上采用分段器，通信故障后分段器仍可利用整定x、y的时限实现故障隔离，因而可靠性更高，另一方面，这种控制方案的控制软件较复杂，要求准确判断出故障。
综上：本实施例一相比与实施例二可以实现多个小分布式电源接入10kV配电网的故障隔离、非故障区段正常供电，一次跳闸故障区间定位，一次重合闸瞬时性故障处理，两次跳闸永久性故障区间隔离和非故障区间正常供电。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种适应分布式电源接入的配电网馈线自动化控制方法，其特征在于：其控制方法包括以下步骤：
S1、建立可靠的配电网通信系统
配网馈线终端控制方式会涉及到通信系统，其特点为通信点多、位置分散、覆盖面广，因此通信方式应采用综合通信方式，对负荷密集地区采用环网光纤通信模式；
S2、分布式电源的控制原理及实现模式
分布式电源系统由智能终端单元、对等通信系统及配电自动化主站三部分构成：
①智能终端单元
智能终端单元可以进行相互的信息交换，实现对有故障的区域进行独立的判断，从而进行分布式故障区段的定位、隔离与供电恢复操作，实现分布式控制，独立判断；
②对等通信系统
对等通信系统能够承载智能终端单元之间以及智能终端单元与配电自动化主站的数据通信，实现数据的传递；
③配电自动化主站
配电自动化主站只负责接收智能终端单元故障处理的最终结果，将分布式电源面向开关类型设计算法，把馈线开关分为电源开关、干线开关与支线开关，针对具体的开关类型执行相应的故障区段定位、隔离与供电恢复算法；
S3、基于智能终端“接力查询”的联络开关自动识别方法
在配电智能终端内配置局域拓扑信息，智能终端通过“接力查询”识别出馈线拓扑结构，根据开关状态信息及开关位置信息来识别出联络开关位置，识别方法简单、可靠，能够适应配电线路拓扑变化的状况，而且不需要加装电压互感器，投资小，经济性好，易于工程实现；
S4、分布式电源的对等通信技术。
采用适用于分布式电源的两种光纤通信组网方式的对等通信技术，工业以太网和EPON，利用虚拟局域网技术，将关联馈线上的终端设置在虚拟局域网内，提升分布式电源对等通信网络的管理效率，而分布式电源实时控制数据快速传输的三种方式：
①数字化变电站GOOSE传输机制；
②支持优先级的TCP协议；
③支持重发机制的UDP协议
采用UDP协议传输实时控制数据能够满足分布式电源入应用的要求；
S5、提供可靠的不间断电源
当线路出现故障时，变电站出线开关控制电路进行保护跳闸，导致全线停电，这时利用电源系统能提供线路上分段开关或环网开关操作电源、通信收发器工作电源、配网馈线终端工作电源，通常情况下，组成电源的蓄电设备具有易于维护、使用寿命长的特点，浮充状态是系统运行时的状态，发生断电故障，蓄电池则立马提供电能，防止出线电路故障，确保电路的正常运行；
S6、故障区段定位方法
通过对电网电压变化量进行分析，从而约束对分布式电源准入容量的影响，进而推导出分布式电源准入容量与电网电压变化量及并网点的系统短路容量之间的关系，当分布式电源不参与电网调压且其准入容量受电网电压变化量限制时，分析分布式电源可以提供最大短路电流与系统短路电流之间的幅值关系，再通过比较线路区段两端故障电流的幅值进行故障区段定位的方法，并给出该方法在分布式电源中应用的实现方案，
通过比较线路区段两端故障电流的相位进行故障区段定位的方法，在定位过程中通过故障信号来实现相位测量的自同步，采用的故障区段定位方法原理简单，易于工程实现；
S7、静态模拟试验测试与现场试运行
智能配电网分布式电源方法通过静态模拟试验测试与现场试运行进行检测，构建成分布式电源原型测试系统，接着在智能配电网静态物理模拟试验室中搭建“手拉手”电缆线路，并且将智能终端单元接入EPON对等通信网络，可以模拟电缆线路在不同位置出线的短路故障情况，从而验证出分布式电源的动作过程，分析分布式电源动作的实时性与实用性。
2.根据权利要求1所述的一种适应分布式电源接入的配电网馈线自动化控制方法，其特征在于：所述分布式电源可以分成协同型与代理型两种实现模式：
协同型分布式电源由多个智能终端单元共同决策、协同完成分布式故障区段定位、隔离与供电恢复操作，
代理型分布式电源由主控智能终端单元对关联馈线上所有开关的故障信息进行收集，再利用主控智能终端单元代理控制决策，实现故障区段定位、隔离与供电恢复操作。
3.根据权利要求1所述的一种适应分布式电源接入的配电网馈线自动化控制方法，其特征在于：所述线路出现故障时，配电终端负责接收故障信息，接着将收集到的数据传递给配电站的主站与子站系统。
4.根据权利要求1所述的一种适应分布式电源接入的配电网馈线自动化控制方法，其特征在于：所述配网馈线需要进行网络重构，网络重构能够提高馈线的可靠性以及安全稳定性，在进行网络重构时要考虑多方面的因素。
5.根据权利要求4所述的一种适应分布式电源接入的配电网馈线自动化控制方法，其特征在于：所述网络重构要对故障隔离的建设进行保障，还要供应足够的电能，另外在在进行网络优化的过程中，应当尽量减小系统的线损，使其最小化，除此之外还要保证相应的备用电源能够可靠有效的进行供电。
6.根据权利要求1所述的一种适应分布式电源接入的配电网馈线自动化控制方法，其特征在于：所述采用分布式电源控制方法来自动识别馈线拓扑结构与联络开关的位置，加快了配电网的故障处理速度，将供电恢复时间缩短至秒级，控制方法通用性强，能够使配电网适应不同的运行方式，原理简单，工程进度实现快。
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