CN113541129B - 基于动态拓扑辨识的10千伏双环自愈系统自适应调整策略 - Google Patents

基于动态拓扑辨识的10千伏双环自愈系统自适应调整策略 Download PDF

Info

Publication number
CN113541129B
CN113541129B CN202110719070.2A CN202110719070A CN113541129B CN 113541129 B CN113541129 B CN 113541129B CN 202110719070 A CN202110719070 A CN 202110719070A CN 113541129 B CN113541129 B CN 113541129B
Authority
CN
China
Prior art keywords
self
station
topology
adaptive adjustment
switchyard
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110719070.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113541129A (zh
Inventor
夏澍
徐迅
陈春琴
郑熠
施昱青
沈磊
张鑫
龚瑾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
State Grid Shanghai Electric Power Co Ltd
Original Assignee
State Grid Shanghai Electric Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by State Grid Shanghai Electric Power Co Ltd filed Critical State Grid Shanghai Electric Power Co Ltd
Priority to CN202110719070.2A priority Critical patent/CN113541129B/zh
Publication of CN113541129A publication Critical patent/CN113541129A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113541129B publication Critical patent/CN113541129B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • 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
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/04Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for connecting networks of the same frequency but supplied from different sources
    • H02J3/06Controlling transfer of power between connected networks; Controlling sharing of load between connected networks
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H02J9/062Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for AC powered loads
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2203/00Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J2203/10Power transmission or distribution systems management focussing at grid-level, e.g. load flow analysis, node profile computation, meshed network optimisation, active network management or spinning reserve management
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2203/00Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J2203/20Simulating, e g planning, reliability check, modelling or computer assisted design [CAD]

Abstract

一种基于动态拓扑辨识的10千伏双环自愈系统自适应调整策略,属控制领域。首先通过对各智能终端进行编号并上送主机,在主机中实现全局拓扑生成,获得自愈系统初始拓扑结构;进而,当系统中有新增开关站或因故障引起断路器位置状态发生改变时,自愈系统将实时进行拓扑更新,生成新的动态拓扑结构,并重新定义系统中各开关站的级数;最终,针对开关站级数的改变,根据自适应调整策略对各开关站的后备保护整定值及分段备自投动作时间进行调整,形成新的保护策略,以适应当前的拓扑结构。从而实现了10千伏双环网在拓扑结构灵活变化过程中的有效保护和合理自愈。适用于10千伏双环网供电系统的自愈运行和自适应运行管理领域。

Description

基于动态拓扑辨识的10千伏双环自愈系统自适应调整策略
技术领域
本发明属于供电系统的运行控制领域,尤其涉及一种用于10千伏双环自愈系统的自适应调整方法。
背景技术
随着社会和经济发展水平的提高,人们对供电可靠性的要求越来越高,对电网发生故障时迅速恢复供电能力的要求越来越高。
传统10千伏配电网通常采用单电源辐射型结构,即便采用馈线自动化等手段对短时恢复供电依然帮助有限。因而研究一种具有自愈能力的配电网拓扑架构变得十分迫切。
配电网自愈应能够实现故障定位、故障隔离以及非故障段的负荷快速转供。
近些年,有较多学者对配电网自愈能力的实现做了积极探索,“有源配电网分布式故障自愈方案与实现”(《电力系统自动化》,吴悦华,高厚磊,徐彬,等.2012,43(9):P140-146.)中,分析了含分布式电源的有源配电网自愈实现方案,包括故障定位、故障隔离、自适应保护策略等,有利于智能配电网的长远发展。“城市电网自愈控制体系结构”(《电力系统自动化》》,陈星莺,顾欣欣,余昆,等.2009,33(24):P38-42.)中,分析了电网的结构特点、运行方式,提出了自愈控制方案及控制体系结构;“配电网故障区段定位的互补约束新模型与算法”(《中国电机工程学报》,郭壮志,徐其兴,洪俊杰,等.2016,36(14):P3742-3750.)中,构建了配电网故障区段定位的互补约束新模型,通过对馈线区段故障的快速准确辨识提升配电网可靠性与自愈能力。但上述文献依然讨论的是传统配电网结构,并未在拓扑结构层面上提供更为先进可靠的解决方案。
“基于配电管理系统的“花瓣”型配电网供电恢复控制策略”(《电力系统自动化》,华煌圣,刘育权,张君泉,等.2016,40(1):P102-107.)中,提出了基于配电管理系统的20千伏“花瓣”型配电网供电恢复控制策略,通过数据有效性检查、电网故障判断、供电恢复策略、控制策略执行,实现供电恢复自动闭环控制。但是,上述“花瓣”型配电网目前国内只应用于广州、南京等部分地区,且多为20千伏配电网,存在设备选型难、继电保护配合难等诸多技术问题。
双环网作为一种相对成熟的配电网结构,在可靠性、拓扑变化灵活性、理论及技术研究成熟度等方面优势明显。“基于对等通信的分散式配电网保护与自愈控制系统”(《供用电》,王彦国,涂崎,孙天甲,等.2019,36(9):9-17.)分析了双环自愈系统接线特性,研制了基于对等通信的分散式配电网保护与自愈控制系统;“智能分布式配电保护及自愈控制系统”(《供用电》,王彦国,赵希才.2019,36(9):2-8.)介绍了智能分布式配电保护及自愈控制系统功能配置的优化方案和自愈控制的实现策略,并针对双环自愈系统给出了工程应用实例。但上述文献未考虑自愈系统拓扑发生改变后的整定适用性以及分段备自投的动作配合性。
因此,在实际工作中,亟需一种10千伏双环自愈系统自适应调整策略,以期能够实现10千伏双环网在拓扑结构灵活变化过程中的有效保护和合理自愈。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于动态拓扑辨识的10千伏双环自愈系统自适应调整策略。其提出了涵盖智能终端编号、全局拓扑生成、新增开关站拓扑更新以及开关站级数确定的动态拓扑辨识方法,能够及时准确地获得动态拓扑结构,能够适应不同运行场景下的自愈控制与保护;其所采用的自适应调整策略,能够增强对拓扑结构改变的适应性和优化与分段备自投的配合,实现有效保护和合理转供。
本发明的技术方案是:提供一种基于动态拓扑辨识的10千伏双环自愈系统自适应调整策略,其特征是所述的10千伏双环自愈系统自适应调整策略包括下述步骤:
步骤1、通过对各智能终端进行编号并上送主机,在主机中实现全局拓扑生成,获得自愈系统初始拓扑结构;
步骤2、当系统中有新增开关站或因故障引起断路器位置状态发生改变时,自愈系统将实时进行拓扑更新,生成新的动态拓扑结构,并重新定义系统中各开关站的级数;
步骤3、针对开关站级数的改变,根据自适应调整策略对各开关站的后备保护整定值自适应调整及分段备自投动作时间自适应调整,形成新的保护策略,以适应当前的拓扑结构。
具体的,步骤1所述的智能终端编号就是把双环看成两个单环相连,其中一个单环设计的变电站和开关站按照顺序进行编号,编号分布为110、120、...、160,另一个单环编号为210、220、...,260。
具体的,步骤1所述的全局拓扑生成就是主机接收到所有终端信息后,按编号大小对各终端进行排序,默认编号最小为首变电站终端,编号最大为末变电站终端,进而生成终端的断路器编号、线路编号等信息,包括:
1)对首变电站终端110,系统只需将与之相邻开关站的断路器标记为11051、线路标记为11021。
2)对开关站终端,需要对与其相邻的上下级断路器和下级线路进行编号。如终端120,与前一终端之间的断路器标记为12051、与后一终端之间的断路器标记为12052、线路标记为12021;
3)对末变电站终端160,则仅标记与前一终端连接的断路器16051。
具体的,步骤2所述的拓扑更新就是若系统需要在两个开关站之间新增开关站,例如在开关站1和2之间新增开关站5,则可将该开关站智能终端的编号设置为120与130之间的任意整数,例如125。当开关站增加使得自愈系统拓扑改变时,主机将根据各终端上送的信息自动对拓扑结构进行更新。
具体的,步骤2所述的重新定义系统中各开关站的级数就是待全局拓扑生成后,主机可根据开关站编号、断路器编号等信息确定各开关站级数,步骤如下:
步骤1:搜索确定开环点的断路器编号。
步骤2:以13052为界,筛除与变电站相邻的两个断路器编号,将比之小的断路器编号和比之大的断路器编号分为两组。比之小的断路器编号按照从小到大的顺序排列,{12051,12052,12551,…,13051};比之大的断路器编号按照从大到小的顺序排列,{15052,15051,…,14051};
步骤3:取编号前三位,重复的删除,得到{120,125,130}和{150,140}两个子集;
步骤4:对两个子集按顺序编号,即开关站120编号为1,为1级开关站,125编号为2,为2级开关站,130编号为3,为3级开关站;开关站150编号为1,为1级开关站,140编号为2,为2级开关站。
当系统发生故障断路器变位使得拓扑结构改变时,自愈系统动作后可能存在多个断开点,且备自投动作会造成误判,因而需要对上述步骤进行修正。
首先,判断分段备自投是否动作过,若分段备自投动作,不管与之相邻的断路器是否闭合,均默认为闭合状态。
然后,搜索确定各断开断路器的编号,形成断开断路器编号子集(该子集已筛除因分段备自投动作而默认为闭合的断路器)。分别以子集中最小和最大的断路器为界,将系统中比子集最小的编号小和比子集最大的编号大的断路器编号分为两组(筛除与变电站相邻的两个断路器编号)。此后步骤与前相同。
具体的,步骤3所述的后备保护整定值自适应调整就是开关站后备保护的定值整定与开关站的级数有关,在双环自愈系统中,虽有4个电源点,但每个开关站只会对应2种级数,例如开关站1只会为1级(S1或S2供电)或4级(S3或S4供电)开关站,因而每个开关站的终端需配置两套后备保护定值。假设系统中有N个开关站,1级开关站后备保护电流定值I1,则开关站终端的两套后备保护定值整定计算公式如式(1)。
式中:In为第n个开关站后备保护电流定值,对应级数为n和N-n+1。
与定值的自适应调整策略相同,后备保护上下级的时间整定也应有配合级差,因而后备保护的时间整定也与开关站的级数有关。假设1级开关站后备保护动作时间整定值为t1,级差为Δt,则开关站终端的两套后备保护时间整定计算公式如式(2)。
式中:tn为第n个开关站后备保护动作时间定值。
具体的,步骤3所述的分段备自投动作时间自适应调整就是参考后备保护的时间整定原则,同样可以开关站级数为依据。但为了实现开关站与电源点之间的最短供电,动作逻辑应设定为级数越小的开关站分段备自投合闸时间越短。假设1级开关站分段备自投合闸时间整定值为t1′,级差为Δt′,则开关站分段备自投的合闸时间整定计算公式如式(3)。
式中:t′n为第n个开关站分段备自投的合闸时间定值。
所述的10千伏双环自愈系统自适应调整策略,能够实现10千伏双环网在拓扑结构灵活变化过程中的有效保护和合理自愈。
与现有技术比较,本发明的优点是:
1、所提出的拓扑辨识方法简单可靠,系统可根据新增开关站、断路器状态变化等拓扑结构改变实时更新编号,从而确定开关站级数,对不同网架结构适应性强。
2、自愈方案可快速实现故障定位、隔离及非故障段供电恢复,供电可靠性高。
3、自适应调整策略可成功避免越级跳闸和环网形成,增强了自愈系统应对拓扑结构改变及极端情况的能力,优化了与分段备自投的配合,有效提升了自愈系统可靠性、网架适应性和抗风险能力。
附图说明
图1是自愈系统控制方案整体流程方框图;
图2是本发明静态拓扑结构下编号示意图;
图3是本发明新增开关站拓扑更新下编号示意图;
图4是典型故障示例示意图;
图5是本发明基于动态拓扑辨识的自适应调整实现流程方框图;
图6是双环自愈系统实例示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
本发明的技术方案,首先通过对各智能终端进行编号并上送主机,在主机中实现全局拓扑生成,获得自愈系统初始拓扑结构;进而,当系统中有新增开关站或因故障引起断路器位置状态发生改变时,自愈系统将实时进行拓扑更新,生成新的动态拓扑结构,并重新定义系统中各开关站的级数;最终,针对开关站级数的改变,根据自适应调整策略对各开关站的后备保护整定值及分段备自投动作时间进行调整,形成新的保护策略,以适应当前的拓扑结构。
本发明技术方案的自愈系统实现故障定位、故障隔离和非故障区域供电恢复的整体流程如图1所示。
通常10千伏双环自愈系统各智能装置保护只配置一套整定值,当自愈系统动作拓扑发生改变时,原有整定极有可能不适用于新的拓扑结构。此外,各级开关站的分段备自投未考虑级差问题,在和自愈系统配合时会产生两个分段备自投同时动作造成的合环问题。为了增强对自愈系统拓扑变化的适应性,需要研究自愈系统的动态拓扑辨识方法。
在此基础上,当自愈系统拓扑发生改变时,需要考虑原有保护是否可以为新的拓扑结构提供有效保护以及分段备自投与自愈系统的配合是否合适,从而进一步提出基于动态拓扑辨识的自适应调整策略。
1、自愈系统动态拓扑辨识:
完善的拓扑辨识逻辑是双环自愈系统的基础框架。在双环自愈系统中,通过对各智能终端编号,智能终端向智能控制主机发送包括本终端编号在内的注册信息,最终在智能控制主机中完成全局拓扑生成获取静态拓扑辨识;通过开关站新增或断路器变位时的拓扑更新实现动态拓扑辨识。
1.1智能终端编号方法:
双环自愈系统可简单看作两个单环网相连,为简化分析,本文以其中一个单环为例,说明智能终端的编号方法,如图2所示。将变电站1~2、开关站1~4各智能终端按一定顺序进行编号,系统默认编号分布为110,120,...,160。实际可设置为100~299之间的任意数,系统默认的编号方法优点体现在新增开关站时,将在2.3节具体描述。对于双环自愈系统,另一个单环系统将默认编号为210,220,...,260。
1.2全局拓扑生成方法:
各智能终端编号设定好后,当终端上电时将向智能控制主机发送信息,包括终端编号。主机接收到所有终端信息后,按编号大小对各终端进行排序,同时生成终端的断路器编号、线路编号等信息,从而实现静态拓扑辨识。
自愈系统中的终端包括三类:首变电站终端、开关站终端、末变电站终端。默认编号最小为首变电站终端,编号最大为末变电站终端。对三类终端编号方法如图2。
(1)对首变电站终端110,系统只需将与之相邻开关站的断路器标记为11051、线路标记为11021。
(2)对开关站终端,需要对与其相邻的上下级断路器和下级线路进行编号。如终端120,与前一终端之间的断路器标记为12051、与后一终端之间的断路器标记为12052、线路标记为12021;
(3)对末变电站终端160,则仅标记与前一终端连接的断路器16051。
1.3拓扑更新方法:
若系统需要在两个开关站之间新增开关站,例如在开关站1和2之间新增开关站5,则可将该开关站智能终端的编号设置为120与130之间的任意整数,例如125,如图3所示。
当开关站增加使得自愈系统拓扑改变时,主机将根据各终端上送的信息自动对拓扑结构进行更新。
1.4开关站级数确定方法:
待全局拓扑生成后,主机可根据开关站编号、断路器编号等信息确定各开关站级数。具体步骤为:
(1)搜索确定开环点的断路器编号,如图3编号为13052;
(2)以13052为界,筛除与变电站相邻的两个断路器编号,将比之小的断路器编号和比之大的断路器编号分为两组。比之小的断路器编号按照从小到大的顺序排列,{12051,12052,12551,。。。,13051};比之大的断路器编号按照从大到小的顺序排列,{15052,15051,。。。,14051};
(3)取编号前三位,重复的删除,得到{120,125,130}和{150,140}两个子集;
(4)对两个子集按顺序编号,即开关站120编号为1,为1级开关站,125编号为2,为2级开关站,130编号为3,为3级开关站;开关站150编号为1,为1级开关站,140编号为2,为2级开关站。
当系统发生故障断路器变位使得拓扑结构改变时,自愈系统动作后可能存在多个断开点,且备自投动作会造成误判,因而需要对上述步骤进行修正。
首先,判断分段备自投是否动作过,若分段备自投动作,不管与之相邻的断路器是否闭合,均默认为闭合状态。
然后,搜索确定各断开断路器的编号,形成断开断路器编号子集(该子集已筛除因分段备自投动作而默认为闭合的断路器)。分别以子集中最小和最大的断路器为界,将系统中比子集最小的编号小和比子集最大的编号大的断路器编号分为两组(筛除与变电站相邻的两个断路器编号)。此后步骤与前相同。
2自适应调整策略:
2.1整定自适应调整策略:
如图4所示,若发生F1相间永久故障,动作路径为:线路差动保护动作跳开101、102断路器,自愈系统检测到有断路器跳开后经一定延时合开环点断路器。此时拓扑结构发生改变,开关站1的电源点改变,由1级开关站变为4级开关站。为了保证继保四性,根据继电保护整定原则,后备保护上下级的电流定值应配合,配合系数K一般为1.1~1.3。而拓扑结构的改变将改变系统潮流方向,开关站的上下级关系也会发生改变,原有整定将无法很好地起到保护作用,因而需要考虑整定的自适应调整策略,以适应自愈系统拓扑结构的复杂变幻。
经上述分析,开关站后备保护的定值整定与开关站的级数有关,在双环自愈系统中,虽有4个电源点,但每个开关站只会对应2种级数,例如开关站1只会为1级(S1或S2供电)或4级(S3或S4供电)开关站,因而每个开关站的终端需配置两套后备保护定值。假设系统中有N个开关站,1级开关站后备保护电流定值I1,则开关站终端的两套后备保护定值整定计算公式如式(1)。
式中:In为第n个开关站后备保护电流定值,对应级数为n和N-n+1。
与定值的自适应调整策略相同,后备保护上下级的时间整定也应有配合级差,因而后备保护的时间整定也与开关站的级数有关。假设1级开关站后备保护动作时间整定值为t1,级差为Δt,则开关站终端的两套后备保护时间整定计算公式如式(2)。
式中:tn为第n个开关站后备保护动作时间定值。
自愈系统动作后,控制主机会重新更新拓扑结构,根据开环点的位置确定各开关站的电源点及级数,当级数发生改变时,控制主机将发送命令给相应终端,对整定进行自适应调整。
2.2分段备自投配合策略:
如图4所示,同样考虑发生F1相间永久故障,线路差动保护动作跳开101、102断路器,若自愈系统退出或自愈不成功,此时501、502均满足合闸条件,若两个分段备自投合闸时间相同,将同时动作形成环网,因此需要考虑级差问题,避免同时合闸的情况。参考后备保护的时间整定原则,同样可以开关站级数为依据。但为了实现开关站与电源点之间的最短供电,动作逻辑应设定为级数越小的开关站分段备自投合闸时间越短。假设1级开关站分段备自投合闸时间整定值为t1′,级差为Δt′,则开关站分段备自投的合闸时间整定计算公式如式(3)。
式中:t′n为第n个开关站分段备自投的合闸时间定值。
3、基于动态拓扑辨识的自适应调整实现:
双环自愈系统正常运行时,系统通过对各智能终端进行编号并上送主机,在主机中实现全局拓扑生成,获得自愈系统初始拓扑结构。
当系统中有新增开关站或因故障引起断路器位置状态发生改变时,自愈系统将实时进行拓扑更新,生成新的拓扑结构,并重新定义系统中各开关站的级数。随着开关站级数的改变,系统根据自适应调整策略对各开关站的后备保护整定值及分段备自投动作时间进行调整,形成新的保护策略,以适应当前的拓扑结构。最终,系统在新的拓扑结构和新的保护策略下实现稳定。
若拓扑改变是由故障引起的,当故障清除后,可通过人工操作使自愈系统恢复到初始状态。
基于动态拓扑辨识的自适应调整实现流程如图5所示。
实施例:
4.1案例数据
为验证10千伏双环自愈系统动态拓扑辨识方法及自适应调整策略的有效性,本文以上海市某供电公司的实际10千伏双环自愈系统为案例进行分析。自愈系统拓扑结构如图6所示,开环点设在CB 669开关站。自愈系统中各变电站、开关站数据如表1所示。
表1各变电站、开关站数据
4.2整定自适应调整案例:
如表1所示,当前4个开关站均只配置了一套整定值,当开关站级数改变时,无法起到很好的保护作用。由于各开关站流变变比不同,故将后备保护整定值换算到一次侧,便于分析,如表2所示。
表2各开关站后备保护整定(一次侧)
由表2可知,当前1级开关站过流定值约为500A,2倍动作时间为1S,零流定值约为140A,2倍动作时间为2.5S;2级开关站过流定值约为400A,2倍动作时间为0.5S,零流定值约为120A,2倍动作时间为1.5S。综合考虑后备保护定值的上下级配合和动作时间配合级差(过流反时限0.3-0.5S,零流反时限通常不小于0.5S),根据公式(1)、(2),K取1.25;过流I1取500A,t1取1.2S,Δt取0.3S;零流I1取140A,t1取2.5S,Δt取0.5S。对不同级数的开关站后备保护整定调整如表3所示。
表3不同级数开关站后备保护整定(一次侧)
将上述调整策略应用于该自愈系统,定值整定如表4所示。
表4各开关站后备保护整定调整
设置典型故障,记录自愈系统动作情况如表5所示。
当发生表5中F1故障,按照原整定自愈系统能够正常动作隔离该故障,但对于F2故障,由于DK 1079站34断路器原整定零流起动值为1.8A,故障达不到其整定起动值,该断路器无法跳开,但却达到了CB 669、CB 551站零流保护起动值。拓扑结构改变后,CB 669、CB551站保护装置将能够检测到F2故障,CB 669站34、35断路器和CB 551站35、36断路器将同时跳开,从而造成越级跳闸,故障范围扩大。
采用自适应调整策略,自愈系统正常动作使得DK 1079站由1级开关站变为4级开关站,34断路器零流起动电流整定值将及时调整为1A,故障电流达到了零流保护起动值。DK1079站保护装置检测到故障电流后,34断路器跳开并联跳CB 669站34断路器隔离F2故障。可见,采用自适应调整策略后,有效避免了越级跳闸造成故障范围扩大。
表5典型故障动作记录
4.3整定自适应调整案例
当前4个开关站分段备自投动作时间均为1.5S。t1′取1.5S,Δt′取0.3S,按公式(3)整定分段备自投动作时间,各开关站配合策略如表6所示。
表6各开关站分段备自投动作时间整定
设置典型故障,记录动作情况如表7所示。由表7可知,对分段备自投采取级差调整后,有效避免了环网形成,在极端情况下为自愈系统提供更为合理的转供路径。
表7典型故障动作记录
本发明所提出的拓扑辨识方法简单可靠,系统可根据新增开关站、断路器状态变化等拓扑结构改变实时更新编号,从而确定开关站级数,对不同网架结构适应性强;其自愈方案可快速实现故障定位、隔离及非故障段供电恢复,供电可靠性高;其自适应调整策略可成功避免越级跳闸和环网形成,增强了自愈系统应对拓扑结构改变及极端情况的能力,优化了与分段备自投的配合,有效提升了自愈系统可靠性、网架适应性和抗风险能力。
本发明可广泛用于10千伏双环网供电系统的自愈运行和自适应运行管理领域。

Claims (6)

1.一种基于动态拓扑辨识的10千伏双环自愈系统自适应调整策略,其特征是所述的10千伏双环自愈系统自适应调整策略包括下述步骤:
步骤1、通过对各智能终端进行编号并上送主机,在主机中实现全局拓扑生成,获得自愈系统初始拓扑结构;
步骤2、当系统中有新增开关站或因故障引起断路器位置状态发生改变时,自愈系统将实时进行拓扑更新,生成新的动态拓扑结构,并重新定义系统中各开关站的级数;
步骤3、针对开关站级数的改变,根据自适应调整策略对各开关站的后备保护整定值自适应调整及分段备自投动作时间自适应调整,形成新的保护策略,以适应当前的拓扑结构;
其中,所述的重新定义系统中各开关站的级数,包括待全局拓扑生成后,主机可根据开关站编号、断路器编号等信息确定各开关站级数;其具体步骤如下:
步骤1:搜索确定开环点的断路器编号;
步骤2:以13052为界,筛除与变电站相邻的两个断路器编号,将比之小的断路器编号和比之大的断路器编号分为两组,比之小的断路器编号按照从小到大的顺序排列,{12051,12052,12551,…,13051};比之大的断路器编号按照从大到小的顺序排列,{15052,15051,…,14051};
步骤3:取编号前三位,重复的删除,得到{120,125,130}和{150,140}两个子集;
步骤4:对两个子集按顺序编号,即开关站120编号为1,为1级开关站,125编号为2,为2级开关站,130编号为3,为3级开关站;开关站150编号为1,为1级开关站,140编号为2,为2级开关站;
当系统发生故障断路器变位使得拓扑结构改变时,自愈系统动作后可能存在多个断开点,遇此种情况时对上述步骤进行如下修正:
首先,判断分段备自投是否动作过,若分段备自投动作,不管与之相邻的断路器是否闭合,均默认为闭合状态;
然后,搜索确定各断开断路器的编号,形成断开断路器编号子集;分别以子集中最小和最大的断路器为界,将系统中比子集最小的编号小和比子集最大的编号大的断路器编号分为两组,筛除与变电站相邻的两个断路器编号;此后步骤与前相同;
所述基于动态拓扑辨识的10千伏双环自愈系统自适应调整策略,首先通过对各智能终端进行编号并上送主机,在主机中实现全局拓扑生成,获得自愈系统初始拓扑结构;进而,当系统中有新增开关站或因故障引起断路器位置状态发生改变时,自愈系统将实时进行拓扑更新,生成新的动态拓扑结构,并重新定义系统中各开关站的级数;最终,针对开关站级数的改变,根据自适应调整策略对各开关站的后备保护整定值及分段备自投动作时间进行调整,形成新的保护策略,以适应当前的拓扑结构。
2.按照权利要求1所述的基于动态拓扑辨识的10千伏双环自愈系统自适应调整策略,其特征是所述步骤1中的智能终端编号包括把双环看成两个单环相连,其中一个单环设计的变电站和开关站按照顺序进行编号,编号分布为110、120、...、160,另一个单环编号为210、220、...,260。
3.按照权利要求1所述的基于动态拓扑辨识的10千伏双环自愈系统自适应调整策略,其特征是所述步骤1中的全局拓扑生成包括主机接收到所有终端信息后,按编号大小对各终端进行排序,默认编号最小为首变电站终端,编号最大为末变电站终端,进而生成终端的断路器编号及线路编号信息,其具体编号过程如下:
1)对首变电站终端110,系统只需将与之相邻开关站的断路器标记为11051、线路标记为11021;
2)对开关站终端,需要对与其相邻的上下级断路器和下级线路进行编号;
3)对末变电站终端160,则仅标记与前一终端连接的断路器16051。
4.按照权利要求1所述的基于动态拓扑辨识的10千伏双环自愈系统自适应调整策略,其特征是在步骤2中所述的拓扑更新包括:若系统需要在两个开关站之间新增开关站,则将该开关站智能终端的编号设置为120与130之间的任意整数;当开关站增加使得自愈系统拓扑改变时,主机将根据各终端上送的信息自动对拓扑结构进行更新。
5.按照权利要求1所述的基于动态拓扑辨识的10千伏双环自愈系统自适应调整策略,其特征是步骤3中所述的后备保护整定值自适应调整就是包括开关站后备保护的定值整定与开关站的级数有关;假设系统中有N个开关站,1级开关站后备保护电流定值I1,则开关站终端的两套后备保护定值整定计算公式如下所示:
式中:In为第n个开关站后备保护电流定值,对应级数为n和N-n+1;
与定值的自适应调整策略相同,后备保护的时间整定也与开关站的级数有关;假设1级开关站后备保护动作时间整定值为t1,级差为Δt,则开关站终端的两套后备保护时间整定计算公式如下所示:
式中:tn为第n个开关站后备保护动作时间定值。
6.按照权利要求1所述的基于动态拓扑辨识的10千伏双环自愈系统自适应调整策略,其特征是步骤3中所述的分段备自投动作时间自适应调整就是参考后备保护的时间整定原则,同样以开关站级数为依据,动作逻辑应设定为级数越小的开关站分段备自投合闸时间越短;假设1级开关站分段备自投合闸时间整定值为t1′,级差为Δt′,则开关站分段备自投的合闸时间整定计算公式如下所示:
式中:t′n为第n个开关站分段备自投的合闸时间定值。
CN202110719070.2A 2021-06-28 2021-06-28 基于动态拓扑辨识的10千伏双环自愈系统自适应调整策略 Active CN113541129B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110719070.2A CN113541129B (zh) 2021-06-28 2021-06-28 基于动态拓扑辨识的10千伏双环自愈系统自适应调整策略

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110719070.2A CN113541129B (zh) 2021-06-28 2021-06-28 基于动态拓扑辨识的10千伏双环自愈系统自适应调整策略

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113541129A CN113541129A (zh) 2021-10-22
CN113541129B true CN113541129B (zh) 2023-07-25

Family

ID=78125976

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110719070.2A Active CN113541129B (zh) 2021-06-28 2021-06-28 基于动态拓扑辨识的10千伏双环自愈系统自适应调整策略

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113541129B (zh)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107394897A (zh) * 2017-08-21 2017-11-24 国网山东省电力公司济南供电公司 一种基于拓扑图的配电网智能自愈方法及系统

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5132962A (en) * 1990-12-20 1992-07-21 International Business Machines Corporation Fault isolation and bypass reconfiguration unit
CN104242294B (zh) * 2013-06-18 2017-09-22 国家电网公司 一种智能电网自愈方法及装置
CN105896490B (zh) * 2016-05-17 2018-08-21 上海思源弘瑞自动化有限公司 一种配电网的故障处理方法及装置
CN106230121B (zh) * 2016-09-21 2018-07-06 湖南大学 一种应用于含混合开关配电网的自适应自愈保护方法
CN111682508A (zh) * 2020-04-10 2020-09-18 南京智汇电力技术有限公司 一种适用于区域配电网的差动保护与快速自愈的方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107394897A (zh) * 2017-08-21 2017-11-24 国网山东省电力公司济南供电公司 一种基于拓扑图的配电网智能自愈方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN113541129A (zh) 2021-10-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Guo et al. Allocation of centrally switched fault current limiters enabled by 5G in transmission system
CN109347093B (zh) 一种主站与就地控制结合的配电网自愈控制方法
WO2021139071A1 (zh) 一种智能户外开关箱及其闭环工字型配电网
EP2194656A1 (en) Electrical power network management system
CN102005746A (zh) 基于配电网络拓扑保护的方法
CN102270835A (zh) 配电网分布式过电流保护和相间故障隔离的方法
CN110148930B (zh) 配电网络中故障定位和拓扑自动识别的方法
CN112152214B (zh) 双线运行模式下分布式潮流控制器的重启动方法及系统
CN102790382A (zh) 一种限流软开断装置
CN107846015B (zh) 基于对等式通讯的智能配电网负荷转供最优路径选择方法
CN109449895B (zh) 适用于断路器负荷开关混合配电网的分布式自愈控制方法
Liang et al. Reliability evaluation of DC distribution power network
CN111244919B (zh) 一种适用于智能分布式fa的配网拓扑自适应识别方法
CN113541129B (zh) 基于动态拓扑辨识的10千伏双环自愈系统自适应调整策略
CN112467759B (zh) 一种分布式潮流控制器低电流工况下的控制方法及系统
CN109921516A (zh) 一种基于电气原理的拓扑及防止误操作方法
CN113964816A (zh) 一种配网馈线故障自愈率的分析方法
Zhou et al. Research on Quick Distributed Feeder Automation for Fast Fault Isolation/Self-healing in Distribution Network
Chen et al. Distribution network topology identification based on IEC 61850 logical nodes
CN109038521B (zh) 一种基于动作时间配合与方向元件的配电网自适应保护方法
CN113595040A (zh) 一种基于控保协同的环形直流微网单端电流式测距方法
CN109800481B (zh) 一种智能变电站110kV备自投SCD文件二次虚回路正确性检查的方法
Mengfei et al. Cooperative fault isolation technology for relay protection and distribution automation
CN112865320A (zh) 基于失电路径信息流转与柔性极差的电网自愈控制方法及其装置
Lu et al. Application Topology Configuration of Distributed Feeder Automation Based on IEC 61850

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant