一种配网高可靠性自愈方法及系统与流程

本发明属于配电网调控技术领域，涉及一种配网高可靠性自愈方法及系统。

背景技术：

配电网实现高可靠自愈的条件是：一是准确、可靠的配电网故障定位；二是智能自愈控制。要实现配电网的自愈，故障定位的精准尤为重要。当故障定位出现错误时，系统会错误的将故障线路倒入相邻线路，会造成相邻线路故障跳闸，从而导致扩大故障范围。因此，要实现配电网的高可靠自愈，首先要配电网的故障精准定位，然后再将非故障区间倒入相邻线路。

目前配电自动化系统对配电网线路发生故障的判断主要依据流过开关的电流值的大小来判断是否发生故障。此判据存在因系统合环电流过大或开关误分等非配电线路故障，造成系统误以为为配电线路故障的情况。

目前自愈技术更多关注的是配网线路发生故障后，在系统判断出故障区间后，将非故障区间按照自愈控制策略转入相邻的非故障线路。而忽略了配电网要实现高可靠的前提是准确的判断故障区间。目前故障区间的判断主要依靠配电自动化系统根据故障电流流过的路径，判断故障区间，采用此种判据存在系统判断故障区间错误的问题，当系统判断故障区间错误后，会错误的将故障线路认为是非故障区间，在实现自愈时，会将故障线路倒入相邻的线路，从而导致相邻线路掉闸，扩大停电范围。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种配网高可靠性自愈方法及系统，该方法及系统能够实现配电网故障区间的准确定位，进而实现配电网的高可靠性自愈。

为达到上述目的，本发明所述的配网高可靠性自愈方法包括以下步骤：

配电自动化系统判断配电网线路是否发生故障，当配电网线路发生故障时，则定位配电网的故障区间；

对故障的配电网线路进行一次重合，然后再次定位配电网的故障区间；

当两次定位的配电网的故障区间相同时，则配电自动化系统采用自愈控制策略将配电网的故障区间进行隔离，同时将配电网的非故障区间倒入到相邻的配电网线路上，当两次定位的配电网的故障区间不同时，则配电自动化系统不执行自愈控制策略。

配电自动化系统判断变电站内主开关的电流曲线和故障曲线是否相同，当变电站内主开关的电流曲线和故障曲线相同时，则配电网线路发生故障；当变电站内主开关的电流曲线和故障曲线不相同时，则配电网线路没有发生故障。

设用以描述故障处理的网络信息包括节点和支路的编号及其关联关系、节点的属性、开关节点的状态以及开关和线路元件的电流限值；

假设配电网络的节点数为N，编号后的配电网络可以通过基于节点的矩阵D来描述，其中，D为一个N×5的邻接矩阵，矩阵D的表达式为：

其中，di1为节点i的状态，1表示合上，0表示打开，di2表示节点i的性质，di2＝1表示该节点是可操作的负荷开关，di2＝2表示该节点是用于故障监测的不可操作的扩展节点，di3和di4分别表示节点i关联的两个支路的支路号，di5表示节点i的电流限值；

设配电网络的支路数为M，配电网络支路的信息通过矩阵C来描述，矩阵C为一个M×5矩阵，矩阵C的具体表达式为：

其中，ci1为支路i的实时电流，ci2为支路i的性质，ci2＝1表示电源支路，ci2＝2表示边缘支路，ci2＝3表示其它支路，ci3为支路I的电阻，ci4表示支路i的电流限值，ci5表示支路i故障时对应的隔离支路号。

当单辐射线路无联络开关，则该单辐射线路无法实现N-1负荷完全转供；

对于闭式结构、开式运行的10kV配电网，在线路首端故障停电时，可以通过联络开关向邻近段联络线路转移负荷，线路正常运行时的最大负载率TMax为：

其中，IRev为邻近段线路故障停运时可能转移过来的最大负荷电流，ILim为对应线路安全电流限值的导线允许载流量；

根据所有10kV线路及其对应的联络关系，计算每条线路的邻近段联络线路所提供的电流预度。

对于多联络线路，每条线路的邻近段联络线路所提供的电流预度的计算过程为：

1)先计算每条邻近段联络线路的电流预度，当任一线路的邻近段某一回联络线路所提供电流预度大于该线路的最大电流时，则该线路能够实现N-1负荷完全转供，否则，该线路不能实现N-1负荷完全转供，当所有邻近段单回联络线路都无法实现N-1负荷完全转供，则转至步骤2)；

2)根据接线结构状况，按照同时有两条邻近段联络线路转带进行计算，当两条联络线路所提供电流预度之和大于该线路的最大电流时，则该线路能够实现N-1负荷完全转供，否则，无法实现N-1负荷完全转供，当所有可能的邻近段两条联络线路组合均无法实现N-1负荷完全转供时，则转至步骤3)；

3)根据接线结构状况，按照同时有三条邻近段联络线路转带进行计算，当三条联络线路所提供电流预度之和大于该线路的最大电流时，则该线路能够实现N-1负荷完全转供，否则，该线路无法实现N-1负荷完全转供。

本发明所述的配网高可靠性自愈系统包括：

第一定位模块，用于通过配电自动化系统判断配电网线路是否发生故障，当配电网线路发生故障时，则定位配电网的故障区间；

第二定位模块，用于对故障的配电网线路进行一次重合，然后再次定位配电网的故障区间；

自愈控制系统，与第一定位模块及第二定位模块相连接，用于当两次定位的配电网的故障区间相同时，配电自动化系统采用自愈控制策略将配电网的故障区间进行隔离，同时将配电网的非故障区间倒入到相邻的配电网线路上，当两次定位的配电网的故障区间不同时，则配电自动化系统不执行自愈控制策略。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的配网高可靠性自愈方法及系统在具体操作时，配电自动化系统根据过流开关的电流值判断配电网线路是否发生故障，当配电网线路发生故障时，则对故障的配电网线路进行一次重合，然后再次定位配电线路的故障区间，当两次定位的配电网的故障区间相同时，则说明定位的配电网的故障区间是正确的，即可采用自愈控制策略将配电网的非故障区间倒入到相邻的配电网线路上，并隔离配电网的故障区间，需要说明的是，本发明采用两次定位的方式，以准确实现配电网的故障区间的定位，有效避免线路因为合环电流过大或开关误动等非线路故障，避免故障区间判断错误而导致相邻线路掉闸的问题，同时避免故障区间扩大的故障，同时当两次定位的故障曲线不同时，则配电自动化系统不执行自愈控制策略。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细描述：

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

参考图1，本发明所述的配网高可靠性自愈方法包括以下步骤：

配电自动化系统判断配电网线路是否发生故障，当配电网线路发生故障时，则定位配电网的故障区间；

对故障的配电网线路进行一次重合，然后再次定位配电网的故障区间；

当两次定位的配电网的故障区间相同时，则配电自动化系统采用自愈控制策略将配电网的故障区间进行隔离，同时将配电网的非故障区间倒入到相邻的配电网线路上，当两次定位的配电网的故障区间不同时，则配电自动化系统不执行自愈控制策略。

配电自动化系统判断变电站内主开关的电流曲线和故障曲线是否相同，当变电站内主开关的电流曲线和故障曲线相同时，则配电网线路发生故障；当变电站内主开关的电流曲线和故障曲线不相同时，则配电网线路没有发生故障。

设用以描述故障处理的网络信息包括节点和支路的编号及其关联关系、节点的属性、开关节点的状态以及开关和线路元件的电流限值；

假设配电网络的节点数为N，编号后的配电网络可以通过基于节点的矩阵D来描述，其中，D为一个N×5的邻接矩阵，矩阵D的表达式为：

其中，di1为节点i的状态，1表示合上，0表示打开，di2表示节点i的性质，di2＝1表示该节点是可操作的负荷开关，di2＝2表示该节点是用于故障监测的不可操作的扩展节点，di3和di4分别表示节点i关联的两个支路的支路号，di5表示节点i的电流限值；

设配电网络的支路数为M，配电网络支路的信息通过矩阵C来描述，矩阵C为一个M×5矩阵，矩阵C的具体表达式为：

其中，ci1为支路i的实时电流，ci2为支路i的性质，ci2＝1表示电源支路，ci2＝2表示边缘支路，ci2＝3表示其它支路，ci3为支路I的电阻，ci4表示支路i的电流限值，ci5表示支路i故障时对应的隔离支路号。

当单辐射线路无联络开关，则该单辐射线路无法实现N-1负荷完全转供；

对于闭式结构、开式运行的10kV配电网，在线路首端故障停电时，可以通过联络开关向邻近段联络线路转移负荷，线路正常运行时的最大负载率TMax为：

其中，IRev为邻近段线路故障停运时可能转移过来的最大负荷电流，ILim为对应线路安全电流限值的导线允许载流量；

根据所有10kV线路及其对应的联络关系，计算每条线路的邻近段联络线路所提供的电流预度。

对于多联络线路，每条线路的邻近段联络线路所提供的电流预度的计算过程为：

1)先计算每条邻近段联络线路的电流预度，当任一线路的邻近段某一回联络线路所提供电流预度大于该线路的最大电流时，则该线路能够实现N-1负荷完全转供，否则，该线路不能实现N-1负荷完全转供，当所有邻近段单回联络线路都无法实现N-1负荷完全转供，则转至步骤2)；

2)根据接线结构状况，按照同时有两条邻近段联络线路转带进行计算，当两条联络线路所提供电流预度之和大于该线路的最大电流时，则该线路能够实现N-1负荷完全转供，否则，无法实现N-1负荷完全转供，当所有可能的邻近段两条联络线路组合均无法实现N-1负荷完全转供时，则转至步骤3)；

3)根据接线结构状况，按照同时有三条邻近段联络线路转带进行计算，当三条联络线路所提供电流预度之和大于该线路的最大电流时，则该线路能够实现N-1负荷完全转供，否则，该线路无法实现N-1负荷完全转供。

在选择可行的互倒互带方案时，虽然实际的配电网接线形式比较复杂，但负荷转供应总体遵循以下基本原则：

a)应尽量实现被测算馈线的完全负荷转供，即，转供负荷的比例应接近或达到100％。

由于较少的负荷切除可以尽量减少由于故障或检修带来的经济损失，因此转供负荷损失率为0％是最重要的转供目标，对于可以按需调控的用户负荷，可以根据邻近段联络线路的备用电流裕度确定减少转供负荷的大小。

b)互导互带的开关操作次数最少。

当操作联络开关和分段开关次数过多时，不仅不便于电力公司运行人员操作，扩大操作失误的概率，用户供电的恢复时间也可能无法满足要求，而且还会使得中压配电网的结构变化过大，在故障消除或检修结束后，给配电网恢复至原运行方式增加更多的难度。

c)在负荷转供后每回馈线的负荷尽量均衡，站内各台主变压器的负载率尽量均衡。

d)转供后配电线路各节点的电压质量满足要求。

e)转供后配电网有功功率损耗或网损率尽量小，实现经济运行。

考虑转供对端线路的负荷和备用裕度约束、转供对端线路的节点电压约束、互导互带的开关操作次数约束、馈线负荷均衡约束、主变压器负载率约束、主变压器负载率均衡约束、转供负荷切除量约束、配电自动化开关操作约束及经济运行约束等各种约束条件，可以把约束条件形成归一化目标函数，通过模拟等优化算法，确定出合理、优化的配电网互倒互带方案。

本发明所述的配网高可靠性自愈系统包括：

第一定位模块，用于通过配电自动化系统判断配电网线路是否发生故障，当配电网线路发生故障时，则定位配电网的故障区间；

第二定位模块，用于对故障的配电网线路进行一次重合，然后再次定位配电网的故障区间；

自愈控制系统，与第一定位模块及第二定位模块相连接，用于当两次定位的配电网的故障区间相同时，配电自动化系统采用自愈控制策略将配电网的故障区间进行隔离，同时将配电网的非故障区间倒入到相邻的配电网线路上，当两次定位的配电网的故障区间不同时，则配电自动化系统不执行自愈控制策略。

所述配网高可靠性自愈系统的具体工作过程上述已经给出，对此不再重复说明。

需要说明的是，本发明在重点在于：

1)不仅仅依据开关的电流值的大小来判断配电线路是否发生故障，而是通过判断线路故障的判据为变电站内主开关的电流曲线和故障曲线相吻合，来确定线路故障，避免系统出现因为电流大而导致开关误动作或开关误分等非配电线路故障，导致系统认为是线路故障跳闸的情况发生；

2)配电网故障区间的判断在原故障区间的判断的基础上增加二次确认故障区间环节，增加二次故障区间的判断主要是为了对系统推断故障区间的准确性进行再次确认，以降低配电自动化系统对配网区间误判的概率，从而大大提高配电网自愈的可靠性，具体执行过程为：在系统根据故障曲线判断为配电线路发生故障后，配电自动化系统第一次对配网故障进行定位，在第一次定位完成后，配电自动化系统会对故障线路进行一次重合，重合后再次对配网故障进行定位，当第一次配网定位的故障区间和第二次配网定位的故障区间相同时，配电自动化系统认为故障区间定位正确，从而采用自愈控制策略，将故障区间隔离，将非故障区间倒入相邻的线路。

本发明已在北京电网一个区内试运行，使用过程中成功的避免配网的合环操作造成的开关误动作的概率，对开关的误分的判断更加准确，对配电自动化系统对配网区间误判的概率大大减低，从而大大提高了配电网自愈可靠性。

需要说明的是，对于前述的方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明所必需的。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。