淺談復(fù)雜配電網(wǎng)條件下的FA策略

肖智敏

【摘 要】饋線自動(dòng)化（FA）是指通過(guò)安裝在線路開關(guān)上的饋線終端單元（FTU）監(jiān)測(cè)線路的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)饋線上發(fā)生永久性故障時(shí)，通過(guò)開關(guān)設(shè)備的順序動(dòng)作實(shí)現(xiàn)故障區(qū)域隔離。當(dāng)配電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，能夠迅速確定故障區(qū)段并將其隔離，并恢復(fù)非故障區(qū)的供電，從而減少停電面積。因此，實(shí)施FA功能將可以減少停電時(shí)間、縮小停電面積，提高配電網(wǎng)的供電可靠性。本文重點(diǎn)對(duì)結(jié)合分層數(shù)思想的復(fù)雜配電網(wǎng)負(fù)荷轉(zhuǎn)供算法和全自動(dòng)FA的安全策略進(jìn)行了深入研究，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜配電網(wǎng)中待轉(zhuǎn)供負(fù)荷的極限轉(zhuǎn)供和多電源點(diǎn)之間的均衡轉(zhuǎn)供。

【關(guān)鍵詞】復(fù)雜配電網(wǎng) 饋線自動(dòng)化 安全策略

1 饋線自動(dòng)化（FA）概述

饋線自動(dòng)化（FA）是指通過(guò)安裝在線路開關(guān)上的饋線終端單元（FTU）監(jiān)測(cè)各線路的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)饋線上發(fā)生永久性故障時(shí)，通過(guò)開關(guān)設(shè)備的順序動(dòng)作可實(shí)現(xiàn)故障區(qū)域隔離，主要功能包括正常狀態(tài)下的數(shù)據(jù)采集、運(yùn)行監(jiān)視，故障情況下的故障定位與故障隔離，網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和恢復(fù)供電方案制定等。

2 復(fù)雜配電網(wǎng)條件下的FA技術(shù)

隨著城市配電網(wǎng)的一次網(wǎng)架結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，環(huán)網(wǎng)中的電源點(diǎn)個(gè)數(shù)增多，當(dāng)此類復(fù)雜環(huán)網(wǎng)上發(fā)生饋線故障且存在大容量負(fù)荷需要轉(zhuǎn)供時(shí)，需要由多個(gè)電源點(diǎn)分擔(dān)負(fù)荷，而傳統(tǒng)FA的算法研究主要集中于故障定位與隔離方面，在負(fù)荷均衡轉(zhuǎn)供、極限轉(zhuǎn)供方面的研究比較薄弱，無(wú)法滿足城市復(fù)雜配電網(wǎng)的負(fù)荷轉(zhuǎn)供需求。

本文對(duì)復(fù)雜配電網(wǎng)負(fù)荷轉(zhuǎn)供算法進(jìn)行了深入研究，在傳統(tǒng)的啟發(fā)式搜索算法的基礎(chǔ)上，引入了分層樹的思想，對(duì)配電饋線上待轉(zhuǎn)供的負(fù)荷區(qū)段按照其拓?fù)潢P(guān)系進(jìn)行層次劃分和優(yōu)先級(jí)排序，充分挖掘各供電電源點(diǎn)的轉(zhuǎn)供潛力，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜配電網(wǎng)中待轉(zhuǎn)供負(fù)荷的極限轉(zhuǎn)供和多電源點(diǎn)之間的均衡轉(zhuǎn)供。

2.1 分層樹思想

我國(guó)配電網(wǎng)基本都是閉環(huán)設(shè)計(jì)、開環(huán)運(yùn)行的結(jié)構(gòu)，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上可以看成是以電源點(diǎn)為根節(jié)點(diǎn)的樹狀結(jié)構(gòu)，這些樹通過(guò)樹枝尖端的聯(lián)絡(luò)開關(guān)相連構(gòu)成了配電網(wǎng)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。所以配電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，可以分解成多個(gè)以電源點(diǎn)為根節(jié)點(diǎn)的分層供電樹。

取某一供電樹分析，以電源端為根節(jié)點(diǎn)，正常運(yùn)行時(shí)供電半徑最長(zhǎng)的饋線為樹干，其余饋線為樹枝，樹枝端點(diǎn)與其他供電樹相連且處于斷開狀態(tài)的為聯(lián)絡(luò)開關(guān)。然后利用深度優(yōu)先搜索方法對(duì)供電樹樹干進(jìn)行分層，按每個(gè)開關(guān)到根節(jié)點(diǎn)的電氣距離遠(yuǎn)近進(jìn)行層號(hào)排序，并計(jì)算每層所帶的負(fù)荷。通過(guò)上述計(jì)算，將每條配電饋線分解成一個(gè)個(gè)分層供電樹。

2.2 結(jié)合分層樹思想的負(fù)荷轉(zhuǎn)供算法

在引入分層樹思想后，F(xiàn)A在負(fù)荷轉(zhuǎn)供計(jì)算時(shí)，可以按照每一層的層號(hào)和所帶負(fù)荷大小，進(jìn)行恢復(fù)優(yōu)先級(jí)排序，并在轉(zhuǎn)供負(fù)荷時(shí)遵循逐層恢復(fù)的策略，使每個(gè)電源點(diǎn)都可以選擇距離較近的負(fù)荷進(jìn)行優(yōu)先恢復(fù)。對(duì)于同層負(fù)荷的恢復(fù)順序，可以按照系統(tǒng)的設(shè)置，選擇從大到小進(jìn)行恢復(fù)還是從小到大進(jìn)行恢復(fù)。

3 全自動(dòng)FA的安全策略

3.1 全自動(dòng)FA與半自動(dòng)FA

配電網(wǎng)饋線故障發(fā)生后，配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)FA分析軟件會(huì)對(duì)故障進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，定位出故障點(diǎn)，給出故障隔離恢復(fù)方案，由于配電網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，主站系統(tǒng)用于分析的數(shù)據(jù)可能出現(xiàn)漏報(bào)、誤報(bào)等情況，因此，配電自動(dòng)化系統(tǒng)在執(zhí)行FA方案時(shí)，大都采用由調(diào)度人員審核FA方案，確認(rèn)無(wú)誤后再手動(dòng)執(zhí)行的半自動(dòng)方式，這種方式雖然保證了FA方案的正確性，但因?yàn)槿斯じ深A(yù)，降低了FA方案執(zhí)行的效率，延長(zhǎng)了故障停電時(shí)間。

為了盡快完成饋線故障的處理，縮短故障停電時(shí)間，需要考慮以全自動(dòng)的方式執(zhí)行FA方案的可行性，即：FA方案分析完畢后，無(wú)需等待人工審核，由系統(tǒng)自動(dòng)下發(fā)執(zhí)行命令，第一時(shí)間完成故障點(diǎn)的隔離和非故障區(qū)域的恢復(fù)供電，然后再將執(zhí)行結(jié)果告知調(diào)度人員，由調(diào)度人員進(jìn)行后續(xù)處理。

3.2 安全保障策略

將FA方案的執(zhí)行方式從半自動(dòng)改為全自動(dòng)，從配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)軟件技術(shù)上來(lái)說(shuō)很好實(shí)現(xiàn)，但要保證FA方案的正確無(wú)誤，確保FA方案自動(dòng)執(zhí)行時(shí)不會(huì)影響配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，就必須考慮FA方案全自動(dòng)執(zhí)行時(shí)的安全保障策略。這些策略包括：

3.2.1 配電網(wǎng)模型參數(shù)分層配置策略

此類策略為配電網(wǎng)模型中的饋線、開關(guān)設(shè)備分別增加了FA方式、FA投退狀態(tài)和FA執(zhí)行方式等參數(shù)，只有所屬饋線及自身的FA方式設(shè)置為主站參與型、FA投退狀態(tài)設(shè)置為FA投入的開關(guān)設(shè)備，才參與FA分析。舉例說(shuō)明：當(dāng)某條饋線上發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)首先判斷該饋線的FA方式是否為主站參與型，F(xiàn)A投退狀態(tài)是否為FA投入，只有這兩個(gè)條件均滿足，系統(tǒng)才對(duì)該饋線進(jìn)行故障分析；在分析過(guò)程中，當(dāng)故障分析方案需要對(duì)該饋線上的開關(guān)進(jìn)行控分或控合操作時(shí)，系統(tǒng)需對(duì)該開關(guān)再次進(jìn)行參數(shù)配置情況的審核，只有此開關(guān)也滿足上述兩個(gè)條件時(shí)，系統(tǒng)才會(huì)將該開關(guān)的操作步驟放入FA方案，否則將跳過(guò)該開關(guān)，沿著饋線的拓?fù)渎窂嚼^續(xù)掃描其他滿足條件的開關(guān)，直到整個(gè)FA方案分析完畢。

在FA方案自動(dòng)執(zhí)行時(shí)，系統(tǒng)需提前掃描FA方案中的全部待操作設(shè)備，只有這些設(shè)備的FA執(zhí)行方式全部設(shè)置為自動(dòng)執(zhí)行，系統(tǒng)才自動(dòng)執(zhí)行該方案，否則，該方案將轉(zhuǎn)為半自動(dòng)執(zhí)行方式，提交給調(diào)度人員進(jìn)行審核并手工執(zhí)行。

3.2.2 FA方案分析預(yù)置策略

在進(jìn)行FA方案分析時(shí)，可以采取不同的優(yōu)化策略，如：負(fù)荷轉(zhuǎn)供的冗余度、負(fù)荷轉(zhuǎn)供時(shí)是否采用歷史電流值進(jìn)行計(jì)算等策略，這些策略可以防止FA方案自動(dòng)執(zhí)行后，轉(zhuǎn)供饋線上出現(xiàn)負(fù)荷過(guò)載的情況，確保配電網(wǎng)絡(luò)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3.2.3 FA方案自動(dòng)執(zhí)行失敗應(yīng)急策略

FA方案自動(dòng)執(zhí)行過(guò)程中，可能出現(xiàn)遙控失敗、開關(guān)控合后出現(xiàn)二次故障等異常情況，系統(tǒng)對(duì)這些情況制訂了應(yīng)急策略，包括：

（1）開關(guān)遙控失敗后重新嘗試遙控一次；

（2）重新遙控仍然失敗時(shí)自動(dòng)閉鎖本區(qū)段的隔離恢復(fù)操作，跳轉(zhuǎn)執(zhí)行下一區(qū)段的操作步驟；

（3）出現(xiàn)二次故障后立即停止后續(xù)操作步驟的執(zhí)行，F(xiàn)A方案轉(zhuǎn)為半自動(dòng)執(zhí)行方式，并將二次故障信息提交給調(diào)度人員進(jìn)行判斷和處理。

通過(guò)上述安全保障策略的制訂，將大大提高FA方案全自動(dòng)執(zhí)行的安全系數(shù)，配合選擇網(wǎng)架結(jié)構(gòu)合理、自動(dòng)化條件較好的區(qū)域進(jìn)行全自動(dòng)FA的推廣應(yīng)用，將進(jìn)一步提高配電網(wǎng)的供電可靠性。

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