配电网自愈控制方法技术

一种配电网自愈控制方法，其主要包括故障定位，故障恢复和自愈评价，利用先进的监控手段对电网的运行状态进行连续的在线诊断与评估，及时发现并消除故障隐患，在故障发生时，能够快速隔离故障、自我恢复，将故障影响降至最小，保证电网的安全稳定运行和优质的供电质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种配电网控制
，具体的是，一种配电网自愈控制方法。
技术介绍
随着社会经济的发展，停电造成的经济损失及对社会的影响越来越大。同时，伴随着高科技电子设备在社会生产和生活中得到广泛的应用，例如可编程控制器、变频调速设备、接触器、计算机和数据库系统以及个人电脑等，这些设备对供电质量提出了更高的要求，即便是短暂的供电中断或电压扰动，都可能会引起设备运行异常，造成生产线停顿、设备损坏、产品报废、数据丢失等严重事故。而目前电网运行中存在不少的供电质量扰动现象，如因电网短路故障等原因引起的电压有效值突然下降经历短暂时问后又恢复正常的现象，即电压骤降，以及配电线路瞬时性故障时的跳闸而重合闸成功动作、变电所的备用电源自动投入装置(简称各自投装置)动作等均会引起用户供电出现数秒到数分钟的短时停电等等。电压骤降和短时停电对社会的影响是巨大的。随着通信和信息技术的不断发展，数字经济得到了长足的发展。我国随着产业结构的调整升级和新技术产业的不断涌现，数字化设备的应用也日益增多。这些负荷对电压骤降和短时停电尤为敏感，这也预示着未来用户对供电质量的要求也越来越高。智能电网是现代电网的发展方向，具有白愈、可靠、优质、高效、兼容、互动等特征，白愈功能作为保证电网可靠、优质供电的关键功能，是智能电网的研究重点。电网自愈(Self Healing)是指其利用先进的监控手段对电网的运行状态进行连续的在线诊断与评估，及时发现并消除故障隐患，在故障发生时，能够快速隔离故障、自我恢复，将故障影响降至最小。电网自愈就像人体的免疫功能一样，自愈功能使电网能够抵御并缓解各种内外部危害(故障)，保证电网的安全稳定运行和优质的供电质量。配电网直接面向用户，其中的任何故障、电能质量扰动都会影响对用户的正常供电。在我国，电力用户遭受停电的事件有近90％是中低压配电网造成的；造成电能质量问题的主要因素也在配电网。因此，智能配电网自愈功能是提高供电质量、有效地缓解和减少电压骤降和短时停电问题的有效措施。
技术实现思路
鉴于现有技术中存在的问题，提出一种配电网自愈控制方法，其主要包括故障定位，故障恢复和自愈评价。配电网的一般区段或区域发生的故障，具体的故障定位步骤如下：l、确定初始搜索区间。在配电网的分层模型中，以电源点                                                作为基点，形成基点层的矩阵为：,其中，由于故障区段或区域必位于分层拓扑模型中，而分层模型中的基层即电源点一定有故障电流流过，其后面的各层中必有一个顶点没有故障电流流过，因此选基点层即电源点作为初始搜索区间。2、建立网络拓扑描述矩阵D。对配电网馈线上的各个开关设备进行编号，无需考虑顺序，对于N节点的配电网络，沿着网络潮流的方向将其分成M层，然后建立基于有向分层的网络拓扑描述矩阵。3、根据FTU信息生成故障信息矩阵G。当配电网发生故障时，馈线上的FTU装置将开关状体上报到远方的配电自动化中心，具体操作为：当节点开关处有故障电流流过且电流方向与潮流方向一致，则上报故障信息为“1\，当节点开关处没有故障电流流过或者流过的故障电流与潮流方向不一致，则上报故障信息为“0”。据此形成故障信息矩阵G，且必为对角矩阵。4、故障判定矩阵P。将网络拓扑描述矩阵D与故障信息矩阵G相乘，得到故障判定矩阵P，即P=DG。5、依故障判据进行故障定位。若故障判定矩阵P中最后一行不全为零的元素中，则第i层编号为j的开关节点就是故障最小配电区(也即故障区段或区域)的父节点。6、计算结束。故障恢复算法涉及：1)故障区域：在修复硬件设备前无法通过自愈策略来恢复供电的失电区域，包括馈线、变压器以及与其相连接的负荷。2)非故障失电区域：该区域自身并没有故障发生，是由于故障区域阻碍了其供电路径从而引起停电的区域；通过自愈策略进行供电恢复的也是针对这个区域进行的。3)支持馈线：联络开关闭合后能够与失电区域直接相连的馈线。正常运行时，为了保证配电网保持辐射状结构，该馈线与失电区域的联络开关是打开的。4)下一级馈线：直接相连在支持馈线上的馈线。这类馈线与失电区域并没有直接联系，通常为了增大支持馈线的容量而转移负荷时使用；5)联络开关的最大备用容量：联络开关的所有上游支路(与供电电源之间的支路)中的支路额定电流与当下实际电流差的最大值。6)分段开关的可转移负荷量：分段开关可以向联络开关转移的负荷量。即该分段开关所带负荷之和。在选取供电路径时，将此值作为选取联络开关的标准，只有那些备用容量大于有效分段开关的可转移量的联络开关才会被纳入考虑范围。7)联络开关与发生电压越限的馈线之间的电气距离：用“阻抗”值来表示。式中为联络开关与产生电压越限的馈线之间的馈线集合；为联络开关的出口电压；为每条馈线所带的负荷量。故障恢复是配电网故障后的重构，与正常时重构要达到的降低网损，负荷平衡，提高供电质量等优化性目的不同，故障恢复的首要目标是尽可能多的恢复非故障失电区的失电负荷，其次是考虑开关动作次数。如果同时存在有多个失电区域，将这些区域按照失电负荷的大小排列按次序恢复。在搜索中排除那些不能满足辐射状拓扑约束的开关对，只考虑那些一端直接连接在待恢复区域，另一端连在正常的供电馈线上的联络开关。这样的考虑能使得满足要求的联络开关数有限，大大降低了搜索空间，也降低了开关组合的空间维数。在此基础上，每找到一组符合要求的开关，都要进行潮流计算，检查此恢复方案是否能满足节点电压和支路电流约束。若同时发生电压越限和电流越限的情况，优先考虑电流越限。由于系统故障后的状态已知且故障已隔离，算法首先根据潮流计算结果记录配电网恢复前的初始信息以及开关状态，并参照失电负荷数的大小及重要性综合考虑的结果对失电区恢复顺序进行排序，对每个故障区来说，自馈线恢复是最好的选择；当自馈线不能实现供电恢复的时候，基于开关次数的考虑，闭合一个合适的联络开关进行支持馈线整区恢复：如果该支持馈线出现电压或电流越限的情况，则再找到一个联络开关，进行分区恢复操作；如若分区恢复操作策略同样不能实现失电区域的恢复，就需要支持馈线把自带的非失电负荷向其下一级馈线转移来增大自身的备用容量，然后继续进行分区恢复的方式来寻找恢复路径；当所有可能恢复方案都搜索完毕，仍存在越限情况不能恢复全部失电负荷的时候，就参考负荷重要性排序进行失电区切负荷处理，并将其作为最终恢复方案。自愈评价包括自愈速度指标和故障自愈率指标。自愈速度指标配电网故障对用户的影响体现在供电中断与电压骤降两个方面。不同的用电设备受供电中断与电压骤降影响的程度是不一样的。现代负荷根据供电质量波动对其影响严重程度来划分时一般分为普通负荷，敏感负荷，严格负荷，智能配电网自愈速度的快慢直接关系到对用户的影响程度。因此，我们可根据自愈速度的快慢来量化描述智能配电网的自愈能力，以此作为评价智能配电网故障自愈能力的一项量化指标。将自愈速度分为四级：(1)一级自愈速度，也称为毫秒级自愈，指时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种配电网自愈控制方法，其特征在于，包括故障定位，故障恢复和自愈评价。

【技术特征摘要】
1.一种配电网自愈控制方法，其特征在于，包括故障定位，故障恢复和自愈评价。
2.一种如权利要求1所述的配电网自愈控制方法，其特征在于，具体的故障定位步骤如下：
l、确定初始搜索区间，在配电网的分层模型中，以电源点                                                作为基点，形成基点层的矩阵为：,其中，由于故障区段或区域必位于分层拓扑模型中，而分层模型中的基层即电源点一定有故障电流流过，其后面的各层中必有一个顶点没有故障电流流过，选基点层即电源点作为初始搜索区间，
2、建立网络拓扑描述矩阵D，对配电网馈线上的各个开关设备进行编号，对于N节点的配电网络，沿着网络潮流的方向将其分成M层，然后建立基于有向分层的网络拓扑描述矩阵，
3、根据FTU信息生成故障信息矩阵G，当配电网发生故障时，馈线上的FTU装置将开关状体上报到远方的配电自动化中心，具体操作为：当节点开关处有故障电流流过且电流方向与潮流方向一致，则上报故障信息为“1\，当节点开关处没有故障电流流过或者流过的故障电流与潮流方向不一致，则上报故障信息为“0”，据此形成故障信息矩阵G，且必为对角矩阵，
4、故障判定矩阵P，将网络拓扑描述矩阵D与故障信息矩阵G相乘，得到故障判定矩阵P，即P=DG，
5、依故障判据进行故障定位，若故障判定矩阵P中最后一行不全为零的元素中，则第i层编号为j的开关节点就是故障最小配电区的父节点，
6、计算结束。
3.一种如权利要求2所述的配电网自愈控制方法，其特征在于，故障恢复算法涉及：
1)故障区域：在修复硬件设备前无法通过自愈策略来恢复供电的失电区域，包括馈线、变压器以及与其相连接的负荷，
2)非故障失电区域：该区域自身并没有故障发生，是由于故障区域阻碍了其供电路径从而引起停电的区域；通过自愈策略进行供电恢复的也是针对这个区域进行的，
3)支持馈线：联络开关闭合后能够与失电区域直接相连的馈线，正常运行时，为了保证配电网保持辐射状结构，该馈线与失电区域的联络开关是打开的，
4)下一级馈线：直接相连在支持馈线上的馈线，这类馈线与失电区域并没有直接联系，通常为了增大支持馈线的容量而转移负荷时使用；
5)联络开关的最大备用容量：联络开关的所有上游支路(与供电电源之间的支路)中的支路额定电流与当下实际电流差的最大值，
6)分段开关的可转移负荷量：分段开关可以向联络开关转移的负荷量，即该分段开关所带负荷之和，
在选取供电路径时，将此值作为选取联络开关的标准，只有那些备用容量大于有效分段开关的可转移量的联络开关才会被纳入考虑范围，
7)联络开关与发生电压越限的馈线之间的电气距离：用“阻抗”值来表示，
式中为联络开关与产生电压越限的馈线之间的馈线集合；为联络开关的出口电压；为每条馈线所带的负荷量。
4.一种如权利要求3所述的配电网自愈控制方法，其特征在于，故障恢复是配电网故障后的重构，与正常时重构要达到的降低网损，负荷平衡，提高供电质量优化性目的不同，故障恢复的首要目标是尽可能多的恢复非故障失电区的失电负荷，其次是考虑开关动作次数，如果同时存在有多个失电区域，将这些区域按照失电负荷的大小排列按次序恢复，在搜索中排除那些不能满足辐射状拓扑约束的开关对，只考虑那些一端直接连接在待恢复区域，另一端连在正常的供电馈线上的联络开关，每找到一组符合要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：李锰，全少理，孙义豪，李秋燕，郭勇，蒋小亮，李科，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网河南省电力公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11