CN114091885B - 一种重要用电客户的保电方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种重要用电客户的保电方法及系统，该方法包括：确定保电客户信息；确定满足供电路径距离要求的距离保电客户位置最近的n个变电站及n个备用间隔设备；通过分析每个供电变电站的拓扑关系获得对应的n组供电电源点主变和供电线路；根据上一年历史负荷数据计算每组主变、供电线路的历史最大负载、历史最大负载率、可装机容量；将n组负荷与n组主变及供电线路进行最优匹配；将每个主变及供电线路通过出线开关与对应负荷通电，同时通过内部联络开关与内部备用联络母线连接，该内部联络开关常开；当停电时，自动调整出线开关及内部联络开关的闭合。本发明能够实现自动保电，减少了对运维人员的依赖，提升了重要用户的用电可靠性。

Description

一种重要用电客户的保电方法及系统
技术领域
本发明涉及供电领域，具体涉及一种重要用电客户的保电方法及系统。
背景技术
供电公司定期会对变电站及线路设备进行检修，会导致部分供电区域重要保电用户停电；同样供电线路上的设备故障也会导致部分供电区域的重要保电用户停电。这种计划停电和故障突发停电都会对一些特定行业的重要保电客户造成重大损失。因此需要针对此类用户提供一套合理的保电解决方案，同时用系统对这些重要客户进行专项保电管理，避免区域计划停电检修时受到影响，也提供方法在突发故障停电时快速恢复供电。
目前重要用户的保电方案都是以监测失电为主，有些保电方案是通过接入双电源和继电保护装置的方式来进行跳闸保护，总之目前重要用户的保电方案主要是凭人工经验、粗略的系统告警信息判断、手工查找相关保障预案文档等来进行应急保障处理，时效性低且可靠性低，过于依赖运维人员。
发明内容
本发明的目的在于提供一种重要用电客户的保电方法及系统，能够实现自动保电，减少了对运维人员的依赖，提升了重要用户的用电可靠性。
实现本发明目的的技术方案为：一种重要用电客户的保电方法，包括步骤：
确定保电客户信息，包括地理坐标位置、用电容量需求、用户侧支持接入的供电电源数量n及每组供电电源相应的负荷；
基于保电客户信息，确定满足供电路径距离要求的距离保电客户地理坐标位置最近的n个变电站及n个备用间隔设备；
根据n个变电站和n个备用间隔设备，通过分析每个供电变电站的拓扑关系获得对应的n组供电电源点主变和供电线路；
根据n个用电端负载上一年的历史负荷数据计算每组供电电源点主变、供电线路的历史最大负载、历史最大负载率、可装机容量；
将客户侧的n组负荷与n组供电电源点主变及供电线路进行最优匹配；
基于最优匹配，将每个供电电源点主变及供电线路通过出线开关与对应负荷通电，同时通过内部联络开关与内部备用联络母线连接，该内部联络开关常开；
当某个供电电源点主变及供电线路停电时，自动调整出线开关及内部联络开关的闭合，确保供电。
进一步的，确定满足供电路径距离要求的距离保电客户地理坐标位置最近的n个变电站及n个备用间隔设备，具体包括：
步骤2-1，基于地理坐标位置，获取与保电客户直线距离最近的前n个变电站，另变量i＝1，满足供电路径距离要求的变电站数量k＝0；
步骤2-2，计算第i个变电站下的所有供电路径拓扑，基于所有供电路径拓扑，根据地理坐标位置找出距离保电客户位置最近的备用间隔设备B；
步骤2-3，计算第i个变电站至备用间隔B的拓扑路径，根据电缆及导线长度计算该拓扑路径的供电路径长度；
步骤2-4，获取备用间隔B至保电客户的供电距离；
步骤2-5，计算第i个变电站至保电客户的供电路径距离：第i个变电站至备用间隔B的供电路径长度+备用间隔B至保电客户供电距离；
步骤2-6，若第i个变电站至保电客户的供电路径距离超出设置的最长供电距离阈值，则另i＝i+1，同时获取与保电客户直线距离第n+1近的变电站，执行步骤2-2；
步骤2-7，k＝k+1，若k＝n则停止迭代，否则另i＝i+1，执行步骤2-2。
进一步的，所述第i组供电电源点主变历史最大负载MaxPowTran(i)为去年第i组主变的峰值功率；
所述第i组供电电源点主变历史最大负载率MaxPerPowTran(i)＝MaxPowTran(i)/RatedPowTran(i)，RatedPowTran(i)为第i组供电电源点主变额定功率；
所述第i组供电电源点主变可装机容量VTran(i)＝RatedPowTran(i)·w-MaxPowTran(i)，w为额定装机系数。
进一步的，所述第i组供电线路历史最大负载MaxPowLine(i)＝去年第i组供电线路的峰值功率；
所述第i组供电线路历史最大负载率MaxPerPowLine(i)＝MaxPowLine(i)/RatedPowLine(i)，其中RatedPowLine(i)为第i组供电线路额定功率；
所述第i组供电线路可装机容量VLine(i)＝RatedPowLine(i)·w-MaxPowLine(i)，w为额定装机系数。
进一步的，将客户侧的n组负荷与n组供电电源点主变及供电线路进行最优匹配，具体包括：
步骤5-1，将客户侧的n组负荷按照从大到小排序，获取排序队列EC(1)>＝EC(2)…>＝EC(n)，另变量i＝1；
步骤5-2，将EC(i)与每一组供电线路和供电电源点主变匹配，选取(EC(i)+MaxPowLine(j))/RatedPowLine(j)值最小的一组供电线路j；
步骤5-3，若EC(i)<VTran(j)，则认为EC(i)与第j组主变和线路匹配，否则重复步骤5-2选择次优组；
步骤5-4，将匹配后的第j组供电电源主变和供电线路从排序队列中去除，i＝i+1，重复步骤5-2至步骤5-4，直至i＝n，完成所有匹配。
进一步的，将每个供电电源点主变及供电线路通过出线开关与对应负荷通电，具体为：每组负荷连接1个母线，母线通过1个出线开关基于匹配的供电线路，通过备用间隔与供电电源点主变相连，同时母线通过内部联络开关与备用联络母线连接。
进一步的，所述供电电源点主变及供电线路停电包括根据检修计划停电和故障停电。
进一步的，对于检修计划停电，自动调整出线开关及内部联络开关的闭合，具体为:
假设第i组供电线路受到影响，读取第i组用户侧负荷的瞬时功PowerEC(i)；
获取其他n-1组供电线路的历史最大负载和额定功率；
在n-1组供电线路计算选出第x组，使得(MaxPowLine(x)+PowerEC(i))/RatedPowLine(x)的值最小，MaxPowLine(x)和RatedPowLine(x)分别为第x组供电线路的历史最大负载和额定功率；
断开第i组用户侧出线开关，同时闭合内部联络开关；
闭合第x组的内部联络开关。
进一步的，对于故障停电，自动调整出线开关及内部联络开关的闭合，具体为:
假如监测到第i组用户侧负荷的电压和功率为0，则获取其他n-1组的线路瞬时功率和额定功率；
在n-1组供电线路中选出第x组线路，使得PowLine(x)/RatedPowLine(x)的值最小，PowLine(x)和RatedPowLine(x)分别为第x组供电线路的瞬时功率和额定功率；
断开第i组用户侧出线开关，同时闭合内部联络开关；
闭合第x组的内部联络开关。
一种基于所述保电方法的保电系统，其特征在于，包括保电客户信息输入模块、变电站及备用间隔设备获取模块、供电电源点主变和供电线路确定模块、匹配模块、监控模块及控制模块；其中：
所述保电客户信息输入模块用于输入保电客户信息，包括地理坐标位置、用电容量需求、用户侧支持接入的供电电源数量n及每组供电电源相应的负荷；
所述变电站及备用间隔设备获取模块用于确定满足供电路径距离要求的距离保电客户地理坐标位置最近的n个变电站及n个备用间隔设备；
所述供电电源点主变和供电线路确定模块用于通过分析每个供电变电站的拓扑关系获得对应的n组供电电源点主变和供电线路；
所述匹配模块用于计算每组供电电源点主变、供电线路的历史最大负载、历史最大负载率、可装机容量，并将客户侧的n组负荷与n组供电电源点主变及供电线路进行最优匹配；
所述监控模块用于监控保电侧负荷的状态；
所述所述控制模块用于停电时调整并控制出线开关及内部联络开关的闭合。
本发明与现有技术相比，其显著效果为：本发明提供了一个系统化、全流程的解决方案，自动进行多电源接入规划，在停电时自动调整保电方案，进行保电的快速故障环节自动解除及供电恢复响应；将保电过程自动化操作放在了用户侧开关的控制，简化了电网侧故障定位配合工作，提升了重要用户的用电可靠性；同时用户侧自动保电切换恢复后，也不会影响电网侧正常的故障处理流程，减轻了运维人员的应急处理压力。
附图说明
图1为用户侧和供电电源点主变及供电线路的连接示意图。
图2为停电时用户侧开关控制示意图。
图3为本发明用户侧多电源接入的规划流程图。
图4为检修计划停电时的保电流程图。
图5为故障停电时的保电流程图。
具体实施方式
下面将结合附图，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。
针对电网公司的重要保电客户，本发明提供一种保电方法，能够根据区域电网建设拓扑快速梳理制定多电源接入方案，并将客户内部供电按照负荷分解进行多电源分区；在多电源供电方案建设完成后进行系统化的供电保障，在计划停电检修时，针对此类用户给出保电联络调整方案；在故障停电时，根据故障环节由系统给出快速恢复供电方案。目前尚无类似从重要保电用户接入建设环节开始进行系统化决策规划的解决方案及系统。
在本发明方法前需要整理地区电网设备拓扑及地理信息库，包括设备地理坐标位置、设备连接关系、设备额定参数、电缆及导线型号、电缆及导线长度、设备历史负荷数据等。结合图3～图5，本发明提出的一种重要用电客户的保电方法，包括以下步骤：
步骤1、整理地区电网设备拓扑及地理信息库，包括设备地理坐标位置、设备连接关系、设备额定参数、电缆及导线型号、电缆及导线长度、设备历史负荷数据等；
步骤2、录入保电客户信息，其中必选项包括：地理坐标位置、用电容量需求、用户侧支持接入的供电电源数量n(n个用户)，对应每组供电电源i录入相应的分配负荷容量需求EC(i)。
步骤3、系统根据录入保电客户E的地理位置信息，执行以下步骤：
步骤3.1系统自动计算保电客户E直线距离最近的前n个变电站；
步骤3.2依次计算每个变电站下的所有供电路径拓扑，根据地理信息坐标找出当前变电站下的距离保电客户E位置最近的备用间隔设备B；
步骤3.3计算该变电站至最近备用间隔B的拓扑路径，根据电缆及导线长度计算该拓扑路径的供电路径长度；
步骤3.4计算备用间隔B至保电客户E供电距离：根据保电客户E地理坐标和备用间隔B地理坐标绘制矩形，计算矩形直角边缘距离；
步骤3.5计算当前变电站至保电客户E的供电路径距离：备用间隔B的供电路径长度+备用间隔B至保电客户E供电距离；
步骤3.6若当前变电站至保电客户E的供电路径距离超出系统设置最长供电距离阈值，则剔除当前变电站后跳转至步骤3.1重新计算直线距离最近的前n个变电站；
步骤3.7若已经找到n个变电站均满足供电路径距离要求，则继续向下执行，否则跳转至步骤3.1。
步骤4、根据找到的n变电站和n个备用间隔，分析拓扑关系获得对应的n组供电电源点主变和供电线路。
步骤5、根据设备过去一年的历史负荷数据计算每个主变、线路的历史最大负载、最大负载率、可装机容量。具体计算规则如下：
第i组主变额定功率RatedPowTran(i)；
第i组主变历史最大负载MaxPowTran(i)＝过去一年第i组主变的峰值功率；
第i组主变历史最大负载率MaxPerPowTran(i)＝MaxPowTran(i)/RatedPowTran(i)；
第i组主变可装机容量VTran(i)＝RatedPowTran(i)x额定装机系数-MaxPowTran(i)；
第i组线路额定功率RatedPowLine(i)；
第i组线路历史最大负载MaxPowLine(i)＝过去一年第i组线路的峰值功率；
第i组线路历史最大负载率MaxPerPowLine(i)＝MaxPowLine(i)/RatedPowLine(i)；
第i组线路可装机容量VLine(i)＝RatedPowLine(i)x额定装机系数-MaxPowLine(i)；
步骤6、将客户侧的n组负荷EC(1)-EC(n)与1-n组主变及线路进行算法最优匹配：
(1)将EC(1)-EC(n)按照从大到小排序，假定排序后EC(1)>＝EC(2)…>＝EC(n)；
(2)依次计算确定EC(i)配对的线路j和主变j，规则如下：
(3)依次将EC(i)与每一组线路和主变匹配，选取(EC(i)+MaxPowLine(j))/RatedPowLine(j)值最小的一组线路j；
(4)并且EC(i)<VTran(j)，则认为EC(i)与第j组主变和线路匹配,否则重复步骤(3)选择次优组；
(5)将匹配后的第j组主变和线路从候选匹配队列中去除，避免重复选择；
(6)如此重复(2)-(5)直至完成所有匹配。
步骤7、将配对匹配的n组用户侧分配负荷与线路的备用间隔进行供电接线施工，如图1：
(1)用户侧每组分配负荷连接1个母线，通过1个出线开关与同组匹配的线路备用间隔相连；
(2)用户侧建设一个备用联络母线，备用联络母线通过开关与n组母线一一相连；
(3)备用联络母线与n组母线相连的开关常态保持断开状态。
步骤8、该重点客户正常供电后，由n组电源共同按照分配负荷供电。
步骤9、结合图2和图4，当前地区有停电检修计划时，通过供电拓扑路径算法分析出受到影响的第i组用户侧分配负荷，按照如下算法规则自动进行用户侧内部供电方案调整：
(1)读取第i组用户侧分配负荷的瞬时功率PowerEC(i)；
(2)从系统获取其他n-1组的线路MaxPowLine(j)、RatedPowLine(j)；
(3)计算选出第x组，使得(MaxPowLine(x)+PowerEC(i))/RatedPowLine(x)的值最小；
(4)系统发出指令断开第i组用户侧分配负荷接入电网侧的开关，闭合第i组用户侧分配负荷母线与备用联络母线之间的开关；
(5)系统发出指令闭合第x组用户侧分配负荷母线与备用联络母线之间的开关。
步骤10、结合图2和图5，当前地区发生故障停电时，系统监测到第i组用户侧分配负荷的电压和功率为0，判断出第i组用户侧分配负荷失电。立即按照如下算法规则自动进行用户侧内部供电方案调整，
(1)从系统获取其他n-1组的线路瞬时PowLine(j)、RatedPowLine(j)；
(2)计算选出第x组，使得PowLine(x)/RatedPowLine(x)的值最小；
(3)系统发出指令断开第i组用户侧分配负荷接入电网侧的开关，闭合第i组用户侧分配负荷母线与备用联络母线之间的开关；
(4)系统发出指令闭合第x组用户侧分配负荷母线与备用联络母线之间的开关。
一种基于所述保电方法的保电系统，包括保电客户信息输入模块、变电站及备用间隔设备获取模块、供电电源点主变和供电线路确定模块、匹配模块、监控模块及控制模块；其中：
所述保电客户信息输入模块用于输入保电客户信息，包括地理坐标位置、用电容量需求、用户侧支持接入的供电电源数量n及每组供电电源相应的负荷；
所述变电站及备用间隔设备获取模块用于确定满足供电路径距离要求的距离保电客户地理坐标位置最近的n个变电站及n个备用间隔设备；
所述供电电源点主变和供电线路确定模块用于通过分析每个供电变电站的拓扑关系获得对应的n组供电电源点主变和供电线路；
所述匹配模块用于计算每组供电电源点主变、供电线路的历史最大负载、历史最大负载率、可装机容量，并将客户侧的n组负荷与n组供电电源点主变及供电线路进行最优匹配；
所述监控模块用于监控保电侧负荷的状态；
所述所述控制模块用于停电时调整并控制出线开关及内部联络开关的闭合。
所述系统包含保电方法的全部技术特征，在此不在累述。
本发明简化了电网侧故障定位配合工作，提升了重要用户的用电可靠性；同时用户侧自动保电切换恢复后，也不会影响电网侧正常的故障处理流程，减轻了运维人员的应急处理压力。

Claims (6)

1.一种重要用电客户的保电方法，其特征在于，包括步骤：
确定保电客户信息，包括地理坐标位置、用电容量需求、用户侧支持接入的供电电源数量n及每组供电电源相应的负荷；
基于保电客户信息，确定满足供电路径距离要求的距离保电客户地理坐标位置最近的n个变电站及n个备用间隔设备；
根据n个变电站和n个备用间隔设备，通过分析每个供电变电站的拓扑关系获得对应的n组供电电源点主变和供电线路；
根据上一年的n组历史负荷数据计算每组供电电源点主变、供电线路的历史最大负载、历史最大负载率和可装机容量；
将客户侧的n组负荷与n组供电电源点主变及供电线路进行最优匹配；
基于最优匹配，将每个供电电源点主变及供电线路通过出线开关与对应负荷通电，同时通过内部联络开关与内部备用联络母线连接，该内部联络开关常开；
当某个供电电源点主变及供电线路停电时，自动调整出线开关及内部联络开关的闭合，确保供电；
第i组供电电源点主变历史最大负载MaxPowTran(i)为去年第i组主变的峰值功率；第i组供电电源点主变历史最大负载率MaxPerPowTran(i)= MaxPowTran(i)/ RatedPowTran(i)，RatedPowTran(i)为第i组供电电源点主变额定功率；第i组供电电源点主变可装机容量VTran(i)= RatedPowTran(i) ·w - MaxPowTran(i)，w为额定装机系数；
第i组供电线路历史最大负载MaxPowLine(i)=去年第i组供电线路的峰值功率；第i组供电线路历史最大负载率MaxPerPowLine(i) = MaxPowLine(i)/ RatedPowLine(i)，其中RatedPowLine(i)为第i组供电线路额定功率；第i组供电线路可装机容量VLine(i)=RatedPowLine(i) ·w - MaxPowLine(i)，w为额定装机系数；
将客户侧的n组负荷与n组供电电源点主变及供电线路进行最优匹配，具体包括：
步骤5-1，将客户侧的n组负荷按照从大到小排序，获取排序队列EC(1)>=EC(2)…>=EC(n)，令变量i=1；
步骤5-2，将EC(i)与每一组供电线路和供电电源点主变匹配，选取(EC(i)+MaxPowLine(j))/ RatedPowLine(j)值最小的一组供电线路j;
步骤5-3，若EC(i)< VTran(j)，则认为EC(i)与第j组主变和线路匹配，否则重复步骤5-2选择次优组；
步骤5-4，将匹配后的第j组供电电源主变和供电线路从排序队列中去除，i=i+1，重复步骤5-2至步骤5-4，直至i=n，完成所有匹配；
对于检修计划停电，自动调整出线开关及内部联络开关的闭合，具体为:
假设第i组供电线路受到影响，读取第i组用户侧负荷的瞬时功率PowerEC(i)；
获取其他n-1组供电线路的历史最大负载和额定功率;
在n-1组供电线路计算选出第x组，使得(MaxPowLine(x)+ PowerEC(i))/RatedPowLine(x)的值最小，MaxPowLine(x)和RatedPowLine(x)分别为第x组供电线路的历史最大负载和额定功率；
断开第i组用户侧出线开关，同时闭合内部联络开关；
闭合第x组的内部联络开关。
2.根据权利要求1所述的重要用电客户的保电方法，其特征在于，确定满足供电路径距离要求的距离保电客户地理坐标位置最近的n个变电站及n个备用间隔设备，具体包括：
步骤2-1，基于地理坐标位置，获取与保电客户直线距离最近的前n个变电站，令变量i=1，满足供电路径距离要求的变电站数量k=0；
步骤2-2，计算第i个变电站下的所有供电路径拓扑，基于所有供电路径拓扑，根据地理坐标位置找出距离保电客户位置最近的备用间隔设备B；
步骤2-3， 计算第i个变电站至备用间隔设备B的拓扑路径，根据电缆及导线长度计算该拓扑路径的供电路径长度；
步骤2-4， 获取备用间隔设备B至保电客户的供电距离；
步骤2-5， 计算第i个变电站至保电客户的供电路径距离：第i个变电站至备用间隔设备B的供电路径长度+备用间隔设备B至保电客户供电距离；
步骤2-6， 若第i个变电站至保电客户的供电路径距离超出设置的最长供电距离阈值，则令i=i+1，同时获取与保电客户直线距离第n+1近的变电站，执行步骤2-2；
步骤2-7，k=k+1，若k=n则停止迭代，否则令i=i+1，执行步骤2-2。
3.根据权利要求1所述的重要用电客户的保电方法，其特征在于，将每个供电电源点主变及供电线路通过出线开关与对应负荷通电，具体为：每组负荷连接1个母线，母线通过1个出线开关基于匹配的供电线路，通过备用间隔设备与供电电源点主变相连，同时母线通过内部联络开关与备用联络母线连接。
4.根据权利要求1所述的重要用电客户的保电方法，其特征在于，所述供电电源点主变及供电线路停电包括根据检修计划停电和故障停电。
5.根据权利要求4所述的重要用电客户的保电方法，其特征在于，对于故障停电，自动调整出线开关及内部联络开关的闭合，具体为:
假如监测到第i组用户侧负荷的电压和功率为0，则获取其他n-1组的线路瞬时功率和额定功率；
在n-1组供电线路中选出第x组线路，使得PowLine(x)/ RatedPowLine(x)的值最小，PowLine(x)和RatedPowLine(x)分别为第x组供电线路的瞬时功率和额定功率；
断开第i组用户侧出线开关，同时闭合内部联络开关；
闭合第x组的内部联络开关。
6.一种基于权利要求1~5任一所述保电方法的保电系统，其特征在于，包括保电客户信息输入模块、变电站及备用间隔设备获取模块、供电电源点主变和供电线路确定模块、匹配模块、监控模块及控制模块；其中：
所述保电客户信息输入模块用于输入保电客户信息，包括地理坐标位置、用电容量需求、用户侧支持接入的供电电源数量n及每组供电电源相应的负荷；
所述变电站及备用间隔设备获取模块用于确定满足供电路径距离要求的距离保电客户地理坐标位置最近的n个变电站及n个备用间隔设备；
所述供电电源点主变和供电线路确定模块用于通过分析每个供电变电站的拓扑关系获得对应的n组供电电源点主变和供电线路；
所述匹配模块用于计算每组供电电源点主变、供电线路的历史最大负载、历史最大负载率、可装机容量，并将客户侧的n组负荷与n组供电电源点主变及供电线路进行最优匹配；
所述监控模块用于监控保电侧负荷的状态；
所述所述控制模块用于停电时调整并控制出线开关及内部联络开关的闭合。
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