一種城市配電網(wǎng)自愈控制系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于電網(wǎng)保護技術領域，具體涉及一種城市配電網(wǎng)自愈控制系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]配電網(wǎng)是聯(lián)系電力負荷與大電網(wǎng)的中間環(huán)節(jié)，在我國典型的電壓等級為10/6/20KV，社會生產(chǎn)生活水平的提高要求配電網(wǎng)具有更高的供電安全性與可靠性。配電網(wǎng)中分支和級聯(lián)開關多、運行方式靈活、中性點不直接接地、多種能源形勢的小容量分布式電源多點接入、負荷和分布式電源出力具有很強的不確定性、三相不平衡、故障率高、量測點覆蓋率低，這些特點使得配電網(wǎng)的控制非常困難，其控制水平遠落后于輸電網(wǎng)。
[0003]目前，配電網(wǎng)中只實現(xiàn)了簡單的保護和控制功能，當配電網(wǎng)中發(fā)生故障時，通過安裝在饋線首端的繼電保護裝置切除故障，一些饋線中裝有負荷開關和饋線終端單元，每個饋線終端單元及時采集流過負荷開關的電流、電壓及開關狀態(tài)等信號，并通過通訊網(wǎng)絡上送到主站計算機，主站計算機根據(jù)饋線終端單元上傳的數(shù)據(jù)判斷出故障發(fā)生的區(qū)域，然后通過遙控指令，由饋線終端單元執(zhí)行相應的負荷開關分合閘操作，將故障區(qū)隔離、恢復無故障區(qū)域的供電，以縮小停電區(qū)域。正常時，對配電網(wǎng)的運行狀態(tài)進行優(yōu)化，但由于以一個時間斷面的數(shù)據(jù)為基礎進行靜態(tài)網(wǎng)絡重構，未考慮負荷、分布式電源出力的變化趨勢，無法獲得優(yōu)化效果，并且沒有發(fā)揮分布式電源/微網(wǎng)/儲能裝置的作用。目前實現(xiàn)的配電網(wǎng)控制中，缺乏從絕緣缺陷到發(fā)生單相接地故障、以及發(fā)展為相間短路過程的預警監(jiān)測、分析與控制。
[0004]與傳統(tǒng)控制模式相比，自愈控制技術具有自治性、智能性、適應性、協(xié)調(diào)性、主動性和社會性等優(yōu)良特征，使被控對象具備很強的自我愈合、自我防治、自我免疫能力，因此在通訊、網(wǎng)絡等領域中紛紛提出了自愈控制方案，目前自愈控制在電網(wǎng)中的應用只針對于35KV以上電網(wǎng)。為了防止出現(xiàn)大面積停電，在被中斷供電后，配電網(wǎng)要有自我恢復供電的能力，要求開展配電網(wǎng)規(guī)劃和改造工作，建成堅強的配電網(wǎng)，提高供電能力和可靠性，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，滿足社會經(jīng)濟發(fā)展及人民生活水平不斷提高的要求。因此，需要研究并實現(xiàn)配電網(wǎng)的一次系統(tǒng)、二次系統(tǒng)、通訊網(wǎng)和自動化的有效集成與協(xié)調(diào)控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術中的不足，提供一種能夠有效減少人工拉路帶來的非計劃停電時間，使每條非故障線路停電時間控制在秒級以內(nèi)，保證了電力系統(tǒng)安全運行，提高了配電網(wǎng)供電可靠性，減少了停電造成的經(jīng)濟損失;實現(xiàn)配電網(wǎng)始終向更健康狀態(tài)轉(zhuǎn)移，提高配電網(wǎng)供電安全性、可靠性、優(yōu)質(zhì)性和經(jīng)濟性，增強應急能力的目標的城市配電網(wǎng)自愈控制系統(tǒng)。
[0006]技術方案:本發(fā)明所述的一種城市配電網(wǎng)自愈控制系統(tǒng)，包括通過通訊模塊相連的前置主機處理器和監(jiān)控主機處理器，電流信號采集模塊、電壓信號采集模塊、節(jié)點信號采集模塊、分合閘信號輸出模塊分別與前置主機處理器相連，所述電流信號采集模塊的輸入端與套設于母線下轄出線上的零序電流互感器相連，電流信號采集模塊的輸出端與前置主機處理器相連;所述電壓信號采集模塊的輸入端與母線電壓互感器相連，電壓信號采集模塊的輸出端與前置主機處理器相連;所述節(jié)點信號采集模塊的輸入端與設于母線下轄出線上的開關柜節(jié)點信號回路相連，節(jié)點信號采集模塊的輸出端與前置主機處理器相連;所述分合閘信號輸出模塊的輸入端與前置主機處理器相連，分合閘信號輸出模塊的輸出端與開關柜分合閘信號回路分別相連;故障選線模塊、故障統(tǒng)計分析模塊、分合閘控制模塊、存儲模塊和輸入輸出模塊分別與監(jiān)控主機處理器相連。
[0007]本發(fā)明還公開了一種城市配電網(wǎng)自愈控制方法，采用集中與分布協(xié)調(diào)的配電網(wǎng)自愈控制方法，信號的處理和控制策略的生成具有自適應性，在無人工干預條件下自動完成控制過程，協(xié)調(diào)繼電保護裝置與保護控制裝置、開關與智能開關、安全自動裝置的動作行為，包括分布自愈控制和集中自愈控制兩步，具體步驟如下:
1)分布自愈控制步驟:電壓電流互感器分別將配電網(wǎng)的電壓、電流變換為弱電或光信號，保護控制裝置與繼電保護裝置接收到變換后的電壓、電流信號后與保護整定值進行比較，超過動作啟動值時觸發(fā)繼電器將開關分閘，同時保護控制裝置根據(jù)電壓電流信號確定故障區(qū)段、單相接地和絕緣下降設備，并觸發(fā)繼電器斷開與故障區(qū)段相連的開關，然后搜索并合閘一個與非故障區(qū)段相連且另一端具有正常電壓信號的開關，變電站的備自投裝置接收到變換后的電壓、電流信號和開關狀態(tài)后與動作閥值比較，滿足動作條件時觸發(fā)繼電器合上分段開關，所有變換后電壓、電流信號、單相接地和絕緣下降信號、保護控制裝置和備自投裝置的動作情況、動作前后開關的狀態(tài)以報文方式通過遠程測控終端和電力通訊網(wǎng)絡傳送給主站計算機；
2)集中自愈控制步驟:主站計算機接收到報文后對信號進行解析還原，并進行濾波處理，過濾錯誤信息后將信號傳遞給主站服務器，同時通過電力通訊網(wǎng)絡將收到的主站服務器控制命令信號發(fā)送給遠程測控終端執(zhí)行相應的控制操作;主站服務器將接收到的電壓電流與正常電壓電流值進行比較、并進行網(wǎng)絡拓撲連通性檢查，若負荷處的電壓電流不在正常值范圍內(nèi)、且與電源不連通時，搜索與該負荷所在區(qū)段相連且另一端具有正常電壓信號的開關，計算比較這些開關所連的正常供電區(qū)段的功率儲備，得到功率儲備大于負荷且操作開關最少的供電方式，如果沒有可行的供電方式能恢復對所有負荷的供電則根據(jù)負荷的重要性進行排序，將大于功率儲備且重要性低的負荷確定為停電負荷，若負荷的電源中只有分布式電源，則生成切機、切負荷方案，并按遙控報文格式組織開關動作的控制信號，發(fā)送給主站計算機；
主站服務器接收到單相接地或絕緣下降信號時，設置單相接地和絕緣下降區(qū)段退出，計算配電網(wǎng)各種運行方式和無功補償方式下的電壓分布、電流分布、以及負荷增長時的臨界電壓，與正常電壓電流值進行比較，過濾得到電壓和電流都沒有超出正常運行范圍的配電網(wǎng)運行方式，然后將當前負荷下配電網(wǎng)的臨界電壓與同樣運行方式下負荷增長時的臨界電壓進行比較，選出安全裕度最大的配電網(wǎng)運行方式，進一步得出當前運行方式轉(zhuǎn)變?yōu)樵撨\行方式需要進行的開關操作、電容器投切情況，以及操作順序，并按遙控報文格式組織控制信號，發(fā)送給主站計算機；
主站服務器分別設置各設備退出運行，計算配電網(wǎng)的電壓電流分布，并與正常電壓電流值進行比較，如果均不超出正常運行范圍，則對歷史負荷和分布式電源出力進行延拓處理，分別得出負荷和分布式電源出力的變化趨勢，然后結合接收到的當前電壓、電流、開關狀態(tài)信號對配電網(wǎng)各種運行方式下的網(wǎng)損進行計算、比較，得到網(wǎng)損最小的運行方式以及由當前運行方式轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)損最小運行方式所需要進行的操作，進一步根據(jù)新的運行方式、負荷與分布式電源出力的變化趨勢，計算無功潮流和功率因數(shù)，改變無功電源出力重新計算，直到配電網(wǎng)的無功潮流減小、功率因數(shù)增大且大于功率因數(shù)限值、網(wǎng)損減小時確定為無功補償設備的運行狀態(tài)，最后按遙控報文格式組織開關操作命令信號，發(fā)送給主站計算機；主站服務器利用接收到的歷史電壓電流信號、預測負荷數(shù)據(jù)、預測分布式電源出力和電網(wǎng)結構對配電網(wǎng)進行評估，比較負荷變化前后各種運行方式下的功率分布和電壓的變化情況，輸出當前配電網(wǎng)結構、有功電源或無功電源不能滿足負荷及其變化的情況，以及調(diào)整配電網(wǎng)結構、有功電源或無功電源的策略。
[0008]進一步的，所述生成切機、切負荷方案的方法為主站服務器利用接收到的孤島內(nèi)的頻率、電壓、電流信號進行功率平衡計算，孤島內(nèi)電源能發(fā)出的總功率小于總負荷時根據(jù)負荷的重要性進行排序，將大于電源功率且重要性低的負荷確定為停電負荷，如果發(fā)電機出力遠大于總負荷則根據(jù)發(fā)電機的出力進行排序，出力大小與功率差額最接近的發(fā)電機確定為停發(fā)機組;在孤島內(nèi)功率平衡基礎上逐步增大孤島內(nèi)的負荷功率，計算各種功率情況下孤島的臨界電壓，將當前運行情況與臨界電壓進行比較，存在電壓失穩(wěn)趨勢時對最接近臨界電壓處的電容器、發(fā)電機和負荷進行控制，使孤島內(nèi)不發(fā)生電壓失穩(wěn)現(xiàn)象。
[0009]有益效果:本發(fā)明的自愈系統(tǒng)以及控制方法，能夠有效減少人工拉路帶來的非計劃停電時間，使每條非故障線路停電時間控制在秒級以內(nèi)，保證了電力系統(tǒng)安全運行，提高了配電網(wǎng)供電可靠性，減少了停電造成的經(jīng)濟損失;實現(xiàn)配電網(wǎng)始終向更健康狀態(tài)轉(zhuǎn)移，提高配電網(wǎng)供電安全性、可靠性、優(yōu)質(zhì)性和經(jīng)濟性，增強應急能力的目標。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明的自愈系統(tǒng)結構示意圖。
【具體實施方式】
[0011 ]如圖1所示的一種城市配電網(wǎng)自愈控制系統(tǒng)，包括通過通訊模塊相連的前置主機處理器和監(jiān)控主機處理器，電流信號采集模塊、電壓信號采集模塊、節(jié)點信號采集模塊、分合閘信號輸出模塊分別與前置主機處理器相連，所述電流信號采集模塊的輸入端與套設于母線下轄出線上的零序電流互感器相連，電流信號采集模塊的輸出端與前置主機處理器相連;所述電壓信號采集模塊的輸入端與母線電壓互感器相連，電壓信號采集模塊的輸出端與前置主機處理器相連;所述節(jié)點信號采集模塊的輸入端與設于母線下轄出線上的開關柜節(jié)點信號回路相連，節(jié)點信號采集模塊的輸出端與前置主機處理器相連;所述分合閘信號輸出模塊的輸入端與前置主機處理器相連，分合閘信號輸出模塊的輸出端與開關柜分合閘信號回路分別相連;故障選線模塊、故障統(tǒng)計分析模塊、分合閘控制模塊、存儲模塊和輸入輸出模塊分別與監(jiān)控主機處理器相連。
[0012]運行時，電流信號采集模塊通過零序電