配電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)開關(guān)異動感知及自適應(yīng)糾正的防誤方法

蔡建逸 林裕新 吳澤鑫 陳 楠

配電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)開關(guān)異動感知及自適應(yīng)糾正的防誤方法

蔡建逸 林裕新 吳澤鑫 陳 楠

（廣東電網(wǎng)有限責任公司汕頭供電局，廣東汕頭 515000）

隨著社會對供電可靠性要求的提升，配電網(wǎng)環(huán)網(wǎng)聯(lián)絡(luò)開關(guān)多處于熱備用狀態(tài)，在線路故障時能夠快速復(fù)電。但在非故障和非人為操作的情況下，已發(fā)生多起聯(lián)絡(luò)開關(guān)異動合閘導(dǎo)致線路長期合環(huán)運行的事件，增加了設(shè)備運行和調(diào)度操作風(fēng)險，嚴重影響了電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。為了能夠監(jiān)測自動化及非自動化配電聯(lián)絡(luò)開關(guān)異動情況，快速糾正線路誤合環(huán)問題，本文改進配電自動化主站環(huán)網(wǎng)聯(lián)絡(luò)識別方式，提出一種開關(guān)異動感知和自適應(yīng)糾正算法，實現(xiàn)聯(lián)絡(luò)開關(guān)異動合環(huán)感知，定位最優(yōu)解環(huán)點并程序化解環(huán)，通過測試驗證該算法的可行性，有效避免線路長期合環(huán)帶來的電網(wǎng)運行隱患及誤操作風(fēng)險，提升配電網(wǎng)動態(tài)防誤技術(shù)及電網(wǎng)安全管控水平。

聯(lián)絡(luò)開關(guān)；異動；合環(huán)；防誤；糾正

0 引言

隨著配電網(wǎng)自愈[1-2]線路及配電自動化開關(guān)大量投運，對配電網(wǎng)供電可靠性提出更高要求，配電網(wǎng)供電方式多采用“閉環(huán)設(shè)計、開環(huán)運行”[3]，環(huán)網(wǎng)聯(lián)絡(luò)開關(guān)處于熱備用狀態(tài)。在非故障和非操作的情況下，已發(fā)生多起聯(lián)絡(luò)開關(guān)因參數(shù)設(shè)置錯誤、終端邏輯異常、開關(guān)機構(gòu)等原因異動合閘，導(dǎo)致線路長期合環(huán)運行的事件。由于主站無法識別開關(guān)異動，無法提示相關(guān)告警，可導(dǎo)致長期電磁環(huán)網(wǎng)[4]運行，增加設(shè)備運行風(fēng)險，易擴大故障停電范圍[5]，同時也存在誤調(diào)度和誤操作的風(fēng)險，嚴重影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。

現(xiàn)有研究重點主要針對合環(huán)影響因素進行分析，對于開關(guān)異動監(jiān)測和防誤的研究極少，且成效不顯著，研究涉及的防誤技術(shù)多基于現(xiàn)場設(shè)備側(cè)，如設(shè)備狀態(tài)感知[6]、廠站設(shè)備壓板防誤監(jiān)測[7]、電氣五防閉鎖[8]等技術(shù)手段。關(guān)于開關(guān)異動的主站防誤技術(shù)研究幾乎沒有，目前主要以配電自動化主站圖形拓撲關(guān)系、優(yōu)先搜索算法[9]作為主流防誤技術(shù)手段，但準確率不高，主要原因是受制于主站配電設(shè)備的實時變位和圖模的正確性。主站拓撲不僅依靠“二遙”開關(guān)的遙測遙信量，還有非“二遙”開關(guān)的人工置位信息，實際中人工置位錯漏的隨機性較大，導(dǎo)致非“二遙”開關(guān)狀態(tài)的實時性和準確性不高。另外，主站圖模繪制錯漏，也會導(dǎo)致拓撲孤島、圖實不一致等問題，易誤判或漏判線路合環(huán)。因此，關(guān)于配電聯(lián)絡(luò)開關(guān)異動導(dǎo)致合環(huán)的感知和糾正方面，尚無可靠的防誤技術(shù)。

本文基于“主站拓撲+開環(huán)點牌”聯(lián)絡(luò)識別方式，提出一種開關(guān)異動感知及自適應(yīng)糾正算法，實現(xiàn)開關(guān)異動合環(huán)感知，能夠定位最優(yōu)解環(huán)點并程序化解環(huán)，對提升配電網(wǎng)動態(tài)管控及電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行水平具有重要意義。

1 聯(lián)絡(luò)關(guān)系識別方式

本文基于配電自動化主站開發(fā)配電網(wǎng)開環(huán)點識別模塊[10]，設(shè)置帶有功能屬性的“開環(huán)點”牌，開發(fā)“主站拓撲+開環(huán)點牌”識別方法。即利用圖形拓撲和優(yōu)先搜索算法，使“開環(huán)點”牌能夠識別聯(lián)絡(luò)開關(guān)兩側(cè)線路拓撲關(guān)系，如圖1所示，獲知兩側(cè)電源，支持運行方式動態(tài)變化，實現(xiàn)“開環(huán)點”牌兩側(cè)電源實時動態(tài)更新。通過調(diào)度員在聯(lián)絡(luò)開關(guān)置“開環(huán)點”牌的規(guī)定動作方式，如圖2所示，列入主站確定的聯(lián)絡(luò)關(guān)系由調(diào)度員確認或自定義校正，修正拓撲錯誤問題，確保聯(lián)絡(luò)關(guān)系識別的實時性和準確性。

2 聯(lián)絡(luò)開關(guān)異動感知

2.1 聯(lián)絡(luò)開關(guān)歸類與特征值

聯(lián)絡(luò)開關(guān)歸類邏輯如圖3所示，將聯(lián)絡(luò)開關(guān)分為兩類：將主站無法實時采集遙信或遙測量的開關(guān)，即“二遙”異常的配電自動化開關(guān)和非自動化開關(guān)，歸類為非“二遙”開關(guān)；將主站能夠通過實時采集遙信遙測量的開關(guān)，歸類為“二遙”正常的配電自動化聯(lián)絡(luò)開關(guān)，并在此類基礎(chǔ)上篩選“三遙”正常的自動化開關(guān)。

圖1 配電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)關(guān)系識別

圖2 配電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)關(guān)系確認及校正界面

圖3 聯(lián)絡(luò)開關(guān)歸類邏輯

配電自動化主站每5s采集“開環(huán)點”牌對應(yīng)聯(lián)絡(luò)開關(guān)的數(shù)據(jù)作為特征值，包括聯(lián)絡(luò)兩側(cè)的饋線、所屬變電站、兩側(cè)饋線電流變化值、聯(lián)絡(luò)開關(guān)的分合位狀態(tài)、人工置位狀態(tài)及電流變化值。

2.2 “二遙”正常的自動化開關(guān)

主站識別聯(lián)絡(luò)開關(guān)為“二遙”正常的自動化開關(guān)時，若開關(guān)遙信變位為合位且遙測電流有實時數(shù)值，則判斷該聯(lián)絡(luò)開關(guān)異動，環(huán)網(wǎng)處于合環(huán)運行；否則判斷該聯(lián)絡(luò)開關(guān)無異動，環(huán)網(wǎng)處于開環(huán)運行。

2.3 非“二遙”開關(guān)

主站識別聯(lián)絡(luò)開關(guān)為非“二遙”開關(guān)（遙信、遙測異常的配電自動化開關(guān)或非自動化開關(guān)）時，因無法實時或準確獲取聯(lián)絡(luò)開關(guān)遙信遙測量，需結(jié)合饋線潮流數(shù)據(jù)計算[11]。

設(shè)一側(cè)電源電流變化差值（監(jiān)測前5s和后5s聯(lián)絡(luò)開關(guān)的一側(cè)電源電流差值）為1，則

另一側(cè)電源電流變化差值（監(jiān)測前5s和后5s聯(lián)絡(luò)開關(guān)的另一側(cè)電源電流差值）為2，且，則

兩側(cè)電源電流疊加值變化比（監(jiān)測前5s和后5s聯(lián)絡(luò)開關(guān)的兩側(cè)電源電流疊加值的比值）為3，則

3 聯(lián)絡(luò)開關(guān)異動糾正邏輯

3.1 “三遙”正常的自動化開關(guān)

按圖3歸類邏輯，若異動的聯(lián)絡(luò)開關(guān)為“三遙”（遙控、遙信、遙測）正常的自動化開關(guān)，主站程序化遙控[12]斷開（解環(huán)）該聯(lián)絡(luò)開關(guān)，并監(jiān)測該聯(lián)絡(luò)開關(guān)電流值降為0，同時開關(guān)變位由合變分，主站可判“開關(guān)異動糾正成功”。

3.2 非“二遙”開關(guān)

若異動開關(guān)為非“二遙”開關(guān)，無法執(zhí)行程序化解環(huán)操作。由主站啟動優(yōu)先搜索算法，主站搜索可程序化解環(huán)開關(guān)的路徑如圖4所示，以異動聯(lián)絡(luò)開關(guān)N0為中心，搜索兩側(cè)合環(huán)路徑上與之相鄰最近的“三遙”正常的開關(guān)N1和N2，作為可程序化遙控解環(huán)的開關(guān)。

圖4 主站搜索可程序化解環(huán)開關(guān)的路徑

主站選擇兩側(cè)負載率差值較小的開關(guān)作為解環(huán)點，程序化遙控解環(huán)，并監(jiān)測該聯(lián)絡(luò)開關(guān)電流值降為0，同時開關(guān)變位由合變分，主站可判“開關(guān)異動糾正成功”。

當=0時，主站提示“開關(guān)異動糾正不成功”，由調(diào)度指揮現(xiàn)場操作解環(huán)或通過調(diào)整主網(wǎng)運行方式解決問題。

4 算例

圖5 達鄉(xiāng)線和達山線環(huán)網(wǎng)

表1 達鄉(xiāng)線和達山線實際合環(huán)數(shù)據(jù)1

（續(xù)表1）

圖6 均衡系數(shù)曲線

再取2021年08月10kV達鄉(xiāng)線和10kV達山線1組實際合環(huán)數(shù)據(jù)（作為第11組數(shù)據(jù)）見表2，以驗證該算法的準確性。

表2 達鄉(xiāng)線和達山線實際合環(huán)數(shù)據(jù)2

由于10kV中環(huán)配電站605開關(guān)為非自動化開關(guān)，根據(jù)上述內(nèi)容，08:15:15～08:15:20，主站感知置“開環(huán)點”牌的10kV中環(huán)配電站605開關(guān)異動（就地自動合閘），10kV達鄉(xiāng)線和達山線合環(huán)運行，開關(guān)異動前后電流曲線如圖7所示。

圖7 達鄉(xiāng)線和達山線開關(guān)異動前后的電流曲線

主站優(yōu)先選擇后者方案并程序化執(zhí)行解環(huán)（遙控斷開10kV達鄉(xiāng)線2號環(huán)網(wǎng)柜604開關(guān)），08:16:05主站執(zhí)行成功，恢復(fù)正常，主站提示“開關(guān)異動糾正成功”，調(diào)度員根據(jù)提示及時調(diào)整“開環(huán)點”牌至10kV達鄉(xiāng)線2號環(huán)網(wǎng)柜604開關(guān)。開關(guān)異動及糾正的電流曲線如圖8所示。開關(guān)異動糾正提示如圖9所示。

圖9 開關(guān)異動糾正提示

該測試驗證了開關(guān)異動導(dǎo)致合環(huán)時，主站可在1min內(nèi)完成準確感知及定位合適解環(huán)點進行糾正，并提供有效輔助決策，避免了開關(guān)異動造成的電網(wǎng)運行風(fēng)險。

5 結(jié)論

本文基于配電自動化“主站拓撲+開環(huán)點牌”聯(lián)絡(luò)識別方式，修正主站拓撲缺陷問題，針對“二遙”及非“二遙”配電聯(lián)絡(luò)開關(guān)，結(jié)合主站圖模拓撲、優(yōu)先搜索算法、潮流數(shù)據(jù)計算，提出了一種開關(guān)異動感知和自適應(yīng)糾正算法，實現(xiàn)聯(lián)絡(luò)開關(guān)異動合環(huán)感知，定位最優(yōu)解環(huán)點并程序化解環(huán)，快速恢復(fù)電網(wǎng)安全運行。通過測試驗證了該算法和防誤技術(shù)的可行性，為調(diào)度提供可靠的輔助決策。本文方法可有效避免線路長期合環(huán)帶來的電網(wǎng)運行隱患及誤調(diào)度、誤操作風(fēng)險，進一步提升配電網(wǎng)動態(tài)防誤技術(shù)水平及電網(wǎng)安全管控水平。

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Anti-misoperation method of misoperation sensing and adaptive correction for loop switch in distribution network

CAI Jianyi LIN Yuxin WU Zexin CHEN Nan

(Shantou Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Co., Ltd, Shantou, Guangdong 515000 )

With the improvement of social demand for the reliability of power supply, the distribution loop switches are mostly in hot standby state, which can improve the resumption efficiency quickly in case of line failure tripping. However, many misoperation incidents of loop switches leading to long-term loop closing operation happen in non-fault and non-manual operation circumstances, which increases the risk of equipment operation and dispatching operation, and also seriously affects the safe and stable operation of the power grid. To monitor the misoperation of automated distribution loop switches and non-automated distribution loop switches, correct the misoperation of loop closing in distribution network quickly, this paper improves the identification methods of the relation in network of the distribution automation system, and puts forward an algorithm about how to detect the loop switch misoperation and correct the misoperation adaptively. It achieves the detection of loop switch misoperation and locates the best point to unlock the loop closing network by distribution automation system. The feasibility of the algorithm is verified through tests, which can avoid the hidden danger and misoperation risk of power grid caused by long-term loop closing effectively, and promote the level of dynamic anti-misoperation technology and power grid security control.

loop switch; misoperation; loop closing; anti-misoperation; correction

2021-10-09

2021-11-06

蔡建逸（1987—），男，廣東汕頭人，本科，工程師，研究方向為智能調(diào)度、配網(wǎng)自動化。