配電網(wǎng)故障自愈控制

　　我國經(jīng)濟(jì)的快速增長和人民生活水平的提高對配電網(wǎng)供電可靠性和安全性提出了更高的要求，本文、闡述了配電網(wǎng)故障自愈控制機(jī)理。

　　《智能電網(wǎng)》創(chuàng)刊于2013年。以馬列主義、毛澤東思想、鄧小平理論和“三個代表”重要思想為指導(dǎo)，全面貫徹黨的教育方針和“雙百方針”，理論聯(lián)系實(shí)際，開展教育科學(xué)研究和學(xué)科基礎(chǔ)理論研究，交流科技成果，促進(jìn)學(xué)院教學(xué)、科研工作的發(fā)展，為教育改革和社會主義現(xiàn)代化建設(shè)做出貢獻(xiàn)。

　　我國近年來城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造與建設(shè)取得了長足進(jìn)步，配電網(wǎng)規(guī)模持續(xù)增長，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)一步改善，配電網(wǎng)供電能力得到提升，配電自動化技術(shù)取得了長足的進(jìn)步,配電自動化和配電管理系統(tǒng)得到了初步應(yīng)用，對于提高供電可靠性奠定了良好的基礎(chǔ)。智能電網(wǎng)是我國電網(wǎng)的發(fā)展趨勢，智能電網(wǎng)的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行的可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)境友好和使用安全，“自愈”是智能電網(wǎng)最重要的特征，“自愈”電網(wǎng)需要在發(fā)生故障后，切除故障元件并且在很少或不用人為干預(yù)的情況下迅速恢復(fù)受影響的健全區(qū)域供電，從而幾乎不中斷對用戶的供電服務(wù)。

　　一、實(shí)施配電網(wǎng)故障“自愈”的目的與意義

　　盡管我國配電自動化和配電管理系統(tǒng)已經(jīng)得到了初步應(yīng)用，但是其故障處理仍不能滿足“自愈”的要求，主要表現(xiàn)為：在實(shí)際當(dāng)中故障信息往往是非健全的，而在這種條件下已有的故障定位技術(shù)的容錯性差或不具備容錯能力;故障恢復(fù)的自動化程度也不夠高;對具有一定故障“自愈”功能的重合器相互配合模式饋線自動化裝置的應(yīng)用缺乏深入的研究，往往因整定缺陷而不能發(fā)揮其作用;對于實(shí)際應(yīng)用中采取“自愈”方式的風(fēng)險缺乏必要的評估。

　　為了解決上述問題，開展配電網(wǎng)故障“自愈”的研究，所取得的預(yù)期成果可對于進(jìn)一步提高供電可靠性和配電網(wǎng)自動化水平具有重要意義。　　二、幾種不同類型配電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)“故障自愈”的理論和實(shí)踐依據(jù)

　　2.1. 集中式智能配電網(wǎng)故障“自愈”控制。

　　(1)根據(jù)配電自動化系統(tǒng)采集到的故障時刻前后的饋線開關(guān)狀態(tài)信息、流過饋線開關(guān)的負(fù)荷信息和部分配電變壓器工作信息，并利用上下游饋線段負(fù)荷變化的相關(guān)性，進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘以實(shí)現(xiàn)在非健全信息條件下的配電網(wǎng)結(jié)線分析，得到比較可靠的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼捌渥兓畔ⅰ?/p>

　　(2)根據(jù)配電自動化系統(tǒng)采集到的故障信息，并融合故障時刻前后的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼捌渥兓畔ⅲ捎秘惾~斯風(fēng)險決策理論，在存在故障信息誤報和漏報的非健全信息條件下，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)容錯故障定位。

　　(3)考慮故障定位的不確定性，以盡量減少故障恢復(fù)過程對用戶的影響為原則，安排科學(xué)的故障“自愈”恢復(fù)步驟，在實(shí)際操作中若遇到開關(guān)拒動的情形，以保護(hù)已經(jīng)恢復(fù)區(qū)域供電并盡量減少受故障影響而停電的區(qū)域?yàn)樵瓌t，生成補(bǔ)救措施。

　　(4)基于上述理論研究成果，研究開發(fā)配電網(wǎng)故障“自愈”控制應(yīng)用軟件包，可以基于配電自動化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)故障“自愈”恢復(fù)。

　　2.2 分布式智能配電網(wǎng)故障“自愈”控制

　　(1)在故障發(fā)生時刻，饋線上相鄰智能配電終端單元之間高速通信傳遞故障信息。各臺智能配電終端單元根據(jù)自身采集的故障信息及收到的相鄰智能配電終端單元傳來的信息，綜合判斷對所控分段開關(guān)操動執(zhí)行跳閘還是閉鎖、對所控聯(lián)絡(luò)開關(guān)操動執(zhí)行合閘還是閉鎖，從而實(shí)現(xiàn)快速將故障隔離在最小范圍內(nèi)和快速恢復(fù)受故障影響的健全區(qū)域供電，并且在故障處理過程中不會造成故障上游區(qū)域短暫停電。

　　(2)智能配電終端單元之間的數(shù)據(jù)通道選用自愈式光纖環(huán)網(wǎng)，故障檢測采用傅氏算法并具有涌流閉鎖機(jī)制，能夠避免冷負(fù)荷沖擊。工作電源和操作電源采用超級電容器與電池混合儲能，由超級電容器提供峰值功率，由電池維持失去主供電源后較長運(yùn)行時間。

　　2. 3 配電網(wǎng)“自愈”控制的風(fēng)險評估及防范措施

　　(1)采用后果分析法，評估對配電網(wǎng)“自愈”控制產(chǎn)生影響的各種風(fēng)險因素(包括：開關(guān)變位誤報與漏報、故障信息誤報與漏報、電流互感器和電壓互感器故障、配電自動化終端電源失靈、通信中斷、開關(guān)拒動等)對各種“自愈”控制方式下的配電網(wǎng)產(chǎn)生的影響。

　　(2)根據(jù)配電網(wǎng)“自愈”控制的風(fēng)險評估結(jié)果，有針對性地提出防范措施，對各種“自愈”控制方式進(jìn)行完善，并得出它們的適用范圍。

　　三、配電網(wǎng)故障“自愈”研究內(nèi)容和技術(shù)路線

　　3.1 配電網(wǎng)故障“自愈”理論研究內(nèi)容

　　3.1.1.集中智能非健全信息條件下故障定位與故障自愈控制機(jī)理研究

　　(1).健全故障信息條件下故障定位方法研究。

　　(2).主要是總結(jié)和歸納已有的配電網(wǎng)故障定位技術(shù)。

　　(3).非健全故障信息及其產(chǎn)生原因分析。

　　(4).分析各種可能出現(xiàn)的障礙及其對故障信息完備性的影響。

　　3.1.2配電網(wǎng)開關(guān)狀態(tài)估計與結(jié)線分析

　　(1).利用配電自動化系統(tǒng)所采集到的信息的關(guān)聯(lián)性和時變相關(guān)性，對開關(guān)狀態(tài)和變位時刻進(jìn)行估計，準(zhǔn)確把握故障時刻前后配電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其變化情況，為故障診斷提供輔助支持。

　　(2).配電網(wǎng)容錯故障定位方法研究：根據(jù)配電網(wǎng)的非健全故障信息和故障前后拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其變化情況，采用貝葉斯風(fēng)險決策理論，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)容錯故障定位。

　　(3).配電網(wǎng)故障自愈控制方法研究：確定故障定位(健全故障信息條件)下配電網(wǎng)故障的”自愈”恢復(fù)步驟研究，不確定故障定位(非健全故障信息條件)下配電網(wǎng)故障的”自愈”恢復(fù)步驟研究，考慮開關(guān)拒動情況的配電網(wǎng)故障”自愈”恢復(fù)步驟研究。

　　(4).配電網(wǎng)故障“自愈”控制應(yīng)用軟件開發(fā)

　　基于上述理論研究成果，研究開發(fā)配電網(wǎng)故障“自愈”控制應(yīng)用軟件，可以基于配電自動化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)故障“自愈”恢復(fù)。在該軟件的研究態(tài)，采用大量案例進(jìn)行仿真測試。用所建設(shè)的配電網(wǎng)模擬實(shí)驗(yàn)平臺對該軟件的實(shí)時態(tài)進(jìn)行測試。

　　3.2分布智能通信配合故障自愈控制機(jī)理研究及裝備研制

　　3.2.1 分布智能通信配合故障自愈控制機(jī)理研究

　　研究無分支開環(huán)配電網(wǎng)分布智能通信配合故障自愈控制方法，研究含分支開環(huán)配電網(wǎng)分布智能通信配合故障自愈控制方法，研究含分支閉環(huán)配電網(wǎng)分布智能通信配合故障自愈控制方法。

　　3.2.2 分布智能故障自愈控制終端單元的研制

　　研制具有分布智能通信配合故障自愈控制機(jī)理的配電終端單元，采取工業(yè)以太 網(wǎng)進(jìn)行信息傳輸。利用所搭建的試驗(yàn)配電網(wǎng)進(jìn)行測試和實(shí)驗(yàn)研究。

　　配電網(wǎng)故障自愈控制的風(fēng)險評估及防范措施研究

　　配電網(wǎng)故障自愈控制的風(fēng)險評估

　　可能對配電網(wǎng)“自愈”控制產(chǎn)生影響的失效或障礙排查，各種影響因素對“自愈”控制的效果的影響分析與風(fēng)險評估。

　　3.2.3 配電網(wǎng)故障自愈控制的風(fēng)險防范措施研究

　　對“自愈”控制的影響比較大的風(fēng)險因素制訂防范措施。

　　各種配電網(wǎng)故障自愈控制方式的適用范圍分析

　　對各種“自愈”控制方式的功能和風(fēng)險等方面進(jìn)行對比分析，得出它們各自的適用范圍。

　　3.2.4配電網(wǎng)模擬實(shí)驗(yàn)平臺建設(shè)

　　用繼電器代替饋線開關(guān)、用低壓交流電路模擬代替中低壓配電線路，搭建配電網(wǎng)模擬實(shí)驗(yàn)平臺，用來模擬各種故障現(xiàn)象和檢驗(yàn)配電網(wǎng)“自愈”控制原理和設(shè)備的性能。

　　3.3 技術(shù)路線

　　配電網(wǎng)“自愈”控制機(jī)理研究分三個階段進(jìn)行：第一階段主要研究重點(diǎn)在于理論研究和實(shí)驗(yàn)平臺構(gòu)建，第二階段主要研究重點(diǎn)在于應(yīng)用軟件和裝置研究開發(fā)，第三階段主要研究重點(diǎn)在于實(shí)驗(yàn)與測試、應(yīng)用研究和產(chǎn)品完善。