配電網(wǎng)分布式故障自愈測試技術(shù)研究

吳超成 梁舒華 李嘉儀 黃 磊 蔡劍劍

(廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司湛江供電局)

0 引言

配電網(wǎng)分布式故障自愈測試技術(shù)在自動化的基礎(chǔ)上, 核心在于形成故障自愈算法。目前在配網(wǎng)領(lǐng)域所采用的自運算法設(shè)計是結(jié)合配電網(wǎng)電源產(chǎn)生的影響進行深入分析, 提出對應(yīng)的調(diào)整策略。有關(guān)于配網(wǎng)分布式自動化系統(tǒng)的故障自愈算法, 包含有故障區(qū)域定位與隔離、饋線拓?fù)鋽?shù)據(jù)預(yù)處理以及非故障區(qū)恢復(fù)供電。

1 配電網(wǎng)分布式故障自愈測試

當(dāng)前配電網(wǎng)自動化的自愈算法主要通過定位和隔離、數(shù)據(jù)存儲以及非干擾供電恢復(fù)控制。

1.1 饋線拓?fù)鋽?shù)據(jù)預(yù)處理

主要是將饋線中導(dǎo)線和設(shè)備形成一次接線, 計算出程序處理的數(shù)學(xué)模型, 在配電網(wǎng)的拓?fù)渫稒CS 當(dāng)中形成一個集合, 使地區(qū)配電網(wǎng)S 包含連接系總數(shù), 使每一個接系的拓?fù)鋱D在頂點形成一個集合, 結(jié)合配電網(wǎng)自動化理論連接定義, 在聯(lián)絡(luò)開關(guān)合閘時, 聯(lián)通各區(qū)域字域分析時需要進一步考慮故障饋線所屬的連接器。當(dāng)饋線采用開環(huán)運行時, 在眾多的連接器枝杈中, 有多個連接點和按鈕, 每邊同時擁有一棵樹, 在樹的盡頭出現(xiàn)一個斷開開關(guān)頂點與邊形成數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),主要包含有開關(guān)連接區(qū)域、索引組、開關(guān)類型和開關(guān)狀態(tài), 而邊包含有區(qū)域連接開關(guān)索引組、區(qū)域負(fù)荷、區(qū)域?qū)Ь€阻抗以及電源、頂點ID、饋線, 在依次接線當(dāng)中錄入數(shù)據(jù)庫, 結(jié)合gis 工作站形成拓?fù)浞治龀绦? 連接遠(yuǎn)程終端, 按照染色算法生成拓?fù)涿枋鰣D,具體如下。

在染色的同時, 還要為每條邊進行賦值, 末端邊權(quán)值等于末端開關(guān)連接復(fù)合值, 確定頂點開關(guān)類型以及任何鄰近區(qū)域色彩處于不同分閘狀態(tài)所形成的潰線。數(shù)末端的聯(lián)絡(luò)開關(guān)。一個城市的電網(wǎng)是由固定的內(nèi)部平臺組成的, 例如一個小區(qū)、一個分支、一個環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)、一個有線電視系統(tǒng), 以及一個閉環(huán)鎖。因此, 在饋線數(shù)中就出現(xiàn)了分支設(shè)備相應(yīng)深度層次的子樹, 子樹的三條邊并不代表實際區(qū)域, 而代表開端當(dāng)中的某一段母線。

圖1 預(yù)處理生成的拓?fù)鋱D

圖2 廣義點轉(zhuǎn)換

因此亞原子把它變成了一個很一般的點。原子的末端由一個擴展的點組成, 從而形成連接器的集合。拓?fù)鋽?shù)據(jù)處理在新饋線建立基礎(chǔ)上, 同步進行饋線中開關(guān)動作、局部染色更新, 以保證數(shù)據(jù)的時效性。

1.2 故障區(qū)域的定位和隔離

當(dāng)前的故障搜尋是根據(jù)以電源點為基地建立的計算機數(shù)據(jù), 然后根據(jù)數(shù)據(jù)尋找發(fā)射網(wǎng)絡(luò)位置的地圖。通過數(shù)值測量網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前階段的故障區(qū)域, 將剩余記憶的累計效應(yīng)加在一起, 具體判定原則如下。

(1) 對饋線數(shù)的任何一邊a∈T, 經(jīng)過兩個頂點電流, 有效值劃分為Ika和Ika+1, 均大于過流域值I,位于故障邊的上游, 一個頂點有效值小于過流閾值。那么, 該邊就屬于故障點所在的邊, 如兩者均小于頂點過流閾值, 則證明這條邊不存在故障點。

(2) 如果一條邊的頂點Ka+1作為樹梢頂點, 且經(jīng)過的電流均大于過流閾值I, 則故障點將位于頂點所連接的負(fù)荷內(nèi)部, 也就是開關(guān)下游。

(3) 故障邊出現(xiàn)廣義點, 但是, 整個“B”集合只有一個臨界點, 過流可以判斷匯聚點是否出現(xiàn)了故障, 如果許多臨界點超過了一個閾值, 就可以預(yù)估B點故障在于B 的外部性。

通過以上判斷原則可以確定的算法步驟如下,

第一步, 觀察變電站微機系統(tǒng)安全開關(guān), 確定故障線路區(qū)域性樹圖TF≤KF。

第二步, 二進制KF 中的所有終端重復(fù)和基本原理相結(jié)合, 計算端點返回的流量信號已歸入過流邊集, 將兩端頂點返回過流信號的邊歸入上游邊集。

第三步, 過流邊集和上游邊集相減, 得到故障邊集。

Afault=Aflow-Aupper

圖3 故障點在邊集上的情況

故障區(qū)域確定之后, 根據(jù)故障所在位置的首尾端頂點ID 位置, 向相應(yīng)開關(guān)遠(yuǎn)程終端發(fā)出分閘命令,以自動隔離故障區(qū)域。

1.3 非故障區(qū)域的恢復(fù)供電自動檢測

故障區(qū)域隔離之后, 非故障區(qū)域可以恢復(fù)供電,保證不會因為恢復(fù)操作而出現(xiàn)供電線路出現(xiàn)負(fù)荷的問題, 因此非故障區(qū)域恢復(fù)供電應(yīng)遵循的原則如下。

(1) 故障地區(qū)的上流提供電力由下流連接。

(2) 保證負(fù)荷供電的基礎(chǔ)上可以選擇更多的恢復(fù)失電區(qū)域的供電方式。

(3) 電源后重新建立, 影響有關(guān)領(lǐng)域不利用.不會出現(xiàn)負(fù)荷影響。

(4) 負(fù)荷電方案設(shè)計的聯(lián)絡(luò)線路, 負(fù)荷分配應(yīng)保障均衡。

(5) 一旦完成了恢復(fù)計劃, 連接點頂點之間就不能出現(xiàn)通路。

與以上原則相結(jié)合, 應(yīng)恢復(fù)應(yīng)用程序, 并盡量減少開關(guān)的數(shù)量, 以避免對電網(wǎng)造成的傷害。生成恢復(fù)供電方案的算法較多, 包含有啟發(fā)式搜索法和數(shù)學(xué)優(yōu)化法等。本文所選擇的非故障區(qū)域自動恢復(fù)供電模式, 采取“兩兩備供”建設(shè)原則, 提供兩種供線,用戶除了提供少有的覆蓋之外, 還能提供一個網(wǎng)絡(luò)以減少與解決問題聯(lián)系在一起的問題的復(fù)雜性。

2 配電網(wǎng)分配式故障自愈測試算法及調(diào)整措施

根據(jù)以上有關(guān)于配電網(wǎng)自愈算法的拓?fù)淠Ｐ头治銎涓鹘K端上報過流情況, 在單元線容易出現(xiàn)故障電流, 以確定電源頂點故障區(qū)域所在位置。整體故障自愈測試的算法不需要使用有向圖來描述, 配電網(wǎng)也不需要在隔離故障區(qū)域, 因此, 配電網(wǎng)分布式供電電源連接時饋線的故障電流分布會與潮流一同發(fā)生較大改變, 算法對自愈技術(shù)測試有效性造成影響。

2.1 配電網(wǎng)分布式電源故障定位算法影響

配電網(wǎng)電源在傳輸端在識別故障上的效應(yīng)的大小主要取決于穩(wěn)定器和權(quán)衡效應(yīng), 并對高層電網(wǎng)的電流產(chǎn)生影響。然后計算出起始的分量和錯誤的位置。例如, 在故障點位于配電電源所在支路T 接點的上游時, 自樹根頂點CD1 到故障區(qū)域的首端頂點K1 的棍流值不會發(fā)生變化, 而流經(jīng)故障點下游頂點時的電流值出現(xiàn)了不同位置的電流值均相等的現(xiàn)象, 此時故障位置應(yīng)受到了滲透率上限約束, 電流小于閾值, 故障區(qū)域判定結(jié)果不會受到影響。如果電源故障輸出的電流滲透率超過66.7%, 則主站判定過程先得到過流邊集, 從而得到電流為空, 以此判定故障位于端點內(nèi)部, 此時容易出現(xiàn)故障點和支路并網(wǎng)點相對位置的誤判, 且電源支路并網(wǎng)點下游情況的故障比較復(fù)雜, 受分流效應(yīng)影響判定結(jié)果不僅會對電流造成影響, 結(jié)果受電流影響還取決于故障點與并網(wǎng)點相對位置的影響。

在故障自動判定過程當(dāng)中, 由于分流效應(yīng)不會影響故障判定結(jié)果的準(zhǔn)確性, 而故障點在支路接電上游輸出逆向助增電流會出現(xiàn)誤判, 從而得出了為評估主開關(guān)的問題, 分配連接某個開關(guān)的方式, 這取決于節(jié)點的位置、站位置和跑道的滲透率。由于配電網(wǎng)存在兩條互被聯(lián)絡(luò)線路, 包含有對應(yīng)的電源, 且其中一條饋線在電網(wǎng)運行調(diào)整出現(xiàn)滲透率越線位于支路T 基點的上游區(qū)域容易出現(xiàn)故障, 此時助增效應(yīng)會使主站出現(xiàn)誤判, 需要綜合多臺配電網(wǎng)并網(wǎng)同一饋線與進一步分析。

在分流效應(yīng)影響下, 最小的端端都是由分配效應(yīng)產(chǎn)生的最近的廣義點過流量最小, 其他各廣義點過流量會伴隨故障區(qū)域首端頂點相接近而遞增。由此可以推導(dǎo)出, 故障區(qū)域下游各廣義點過流量存在遞增關(guān)系, 在此基礎(chǔ)上可以推斷出各廣義點過流量的關(guān)系如下。

因此得到系統(tǒng)電源輸出的故障電流如下。

推導(dǎo)出故障發(fā)生的任意區(qū)域兩點之間, 保證主站判定區(qū)域的同時, 饋線終端過流域值需要符合條件,為此可以滿足以下公式。

如果過流閾值難以滿足上式, 故障區(qū)上游存在一個廣義點, 造成主站判斷困難, 發(fā)現(xiàn)不屬于上游邊集容易引發(fā)誤判, 甚至出現(xiàn)錯判、多判故障位置, 擴大隔離范圍, 造成設(shè)備二次電流沖擊。針對誤判問題, 為此需要結(jié)合配電網(wǎng)管理部門, 形成自動化系統(tǒng)設(shè)計的應(yīng)對方案。

(1) 在控制tpp 閾值時, 交叉鍵得以快速演進, 超過25%的重寫鍵就能快速成為扭身并完成轉(zhuǎn)移操作, 因此應(yīng)該調(diào)整閾值以確保估值正確。電線比壓力釋放裝置的大小因此電流要比短路時的電壓小, 此方案在實施當(dāng)中需要重新設(shè)定終端參數(shù), 不需要更改主站判定程序。

(2) 在自動化終端增設(shè)兩次過流比較判斷功能,當(dāng)電流保護跳閘會切除故障電源, 故障電網(wǎng)如果存在永久性故障, 開閘出現(xiàn)短路可以借助于自動化系統(tǒng),令饋線當(dāng)中F tu 和d tu 分別記錄首端保護的動作、過流值以及重復(fù)和失敗的第二次過流值。對比前后兩者數(shù)據(jù), 如果第一次電流大于第二次電流, 可以將第二次電流判作為判定依據(jù)傳到主站。這一方案需要增加終端采樣次數(shù), 增加主站運算步驟以對比正確結(jié)果。但這一方案需要重新核查才能實現(xiàn)。

2.2 配電網(wǎng)電源對故障隔離算法有效性的影響

故障區(qū)域隔離算法分析判定結(jié)果的正確與否, 對隔離算法有效性不會受到任何影響, 網(wǎng)點過流限制功能造成失效或斷閘分閘失敗, 導(dǎo)致隔離不成功。如果故障點位于網(wǎng)點斷路器或存在分閘失敗, 需要按照可行的隔離算法, 例如主站發(fā)出分閘命令, 但沒有成功隔離。在這種情況下, 主站可以結(jié)合數(shù)據(jù)庫對支路并網(wǎng)點斷路器進行標(biāo)注, 將斷路器加入隔離開關(guān)機當(dāng)中。一旦分閘命令執(zhí)行, 系統(tǒng)會對分閘情況進行檢查, 如果分閘失敗會發(fā)出警報。如果故障點恰好在分閘支路上, 難以通過開關(guān)操作縮小孤島邊集, 為此需要檢修人員、調(diào)度人員發(fā)出安全警告。

3 配電網(wǎng)分布式故障定位與隔離

配電網(wǎng)分布式故障自愈測試技術(shù)關(guān)鍵在于通過定位故障位置, 并且觀察隔離生成實時報告, 掌握三相短路故障位置, 將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街髡局? 結(jié)合電流數(shù)值和功率方法, 構(gòu)建信息矩陣以診斷參數(shù)。

圖4 拓?fù)鋽?shù)據(jù)生成的有向樹

在圖4 中, 當(dāng)F1F2F3 位置處出現(xiàn)故障, 1) 需要對參數(shù)矩陣的賦值元素予以校驗, 結(jié)合故障區(qū)域的匯流值, 如果小于零, 通過搜索邊集描述屬于故障所在區(qū)域, 可以判斷參數(shù)矩陣當(dāng)中存在故障, 以此作為有效的依據(jù), 結(jié)合故障區(qū)域求得故障所在位置。2) 由此生成故障隔離指令, 對故障位置的初始隔離邊集予以搜索, 掌握末端點所在位置生成隔離開關(guān)指令, 然后加入到故障并網(wǎng)點開關(guān)當(dāng)中, 如果F2 點位置出現(xiàn)故障影響鄰接邊, 將其從指令當(dāng)中集中減去。3) 當(dāng)F3 出現(xiàn)故障, 末端點K7 作為虛擬開關(guān)點不能合閘,需要人工拆卸電纜接頭, 所以需要從指令集當(dāng)中減去。開關(guān)指令執(zhí)行后, 主機會自動檢測配電網(wǎng)分布式電源當(dāng)中的斷路器狀態(tài), 如果分閘未形成, 會對配電網(wǎng)調(diào)度以及用戶終端快速發(fā)出安全警報。

綜上可見, 本文通過分析配電網(wǎng)分布式電源故障自愈檢測技術(shù)以及自動化自愈算法, 從而發(fā)現(xiàn)分布式電源所存在的助增效應(yīng)以及分流效應(yīng)會降低電流保護設(shè)備的靈敏度, 從而在故障檢測時相鄰線路容易引發(fā)保護漏洞。為此, 需要進一步調(diào)整方案, 增加重點保護裝置, 在重合閘開啟之后, 為了把系統(tǒng)供電與系統(tǒng)供電系統(tǒng)連接, 需要兩項基本要素的協(xié)調(diào), 包括系統(tǒng)側(cè)壁的釋放裝置, 以及相應(yīng)期間的協(xié)調(diào)。電網(wǎng)斷電時, 電流量會增加, 從而影響故障自愈檢測程度的判斷, 且容易受逆向助增電流影響導(dǎo)致饋線故障指示器指示作用失效。

4 結(jié)束語

結(jié)果是一種故障區(qū)域的算法, 從網(wǎng)絡(luò)自動化中產(chǎn)生, 由于獲得分散的電源, 因此產(chǎn)生了故障, 其中對故障定位影響最大, 為此, 配電網(wǎng)管理部門應(yīng)與自動化系統(tǒng)研究, 設(shè)計單位協(xié)調(diào)配合出臺調(diào)整方案, 從而進一步深入研究故障定位算法, 算法應(yīng)包含有向圖作為配網(wǎng)的拓?fù)淠Ｐ? 結(jié)合軟件創(chuàng)建了一種判斷故障的區(qū)域算法, 該算法來自于有向圖的自動化, 并制造了端電所導(dǎo)致的故障因而可以應(yīng)用于配電網(wǎng)系統(tǒng)之中, 也可以借助于調(diào)整故障隔離和非故障區(qū)復(fù)供電環(huán)節(jié), 完善隔離方案, 且在復(fù)供基礎(chǔ)上考慮電源同步并網(wǎng)約束。