吳超成 梁舒華 李嘉儀 黃 磊 蔡劍劍

(廣東電網有限責任公司湛江供電局)

0 引言

配電網分布式故障自愈測試技術在自動化的基礎上, 核心在于形成故障自愈算法。目前在配網領域所采用的自運算法設計是結合配電網電源產生的影響進行深入分析, 提出對應的調整策略。有關于配網分布式自動化系統(tǒng)的故障自愈算法, 包含有故障區(qū)域定位與隔離、饋線拓撲數(shù)據(jù)預處理以及非故障區(qū)恢復供電。

1 配電網分布式故障自愈測試

當前配電網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控制。

1.1 饋線拓撲數(shù)據(jù)預處理

主要是將饋線中導線和設備形成一次接線, 計算出程序處理的數(shù)學模型, 在配電網的拓撲投機S 當中形成一個集合, 使地區(qū)配電網S 包含連接系總數(shù), 使每一個接系的拓撲圖在頂點形成一個集合, 結合配電網自動化理論連接定義, 在聯(lián)絡開關合閘時, 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)一個斷開開關頂點與邊形成數(shù)據(jù)結構,主要包含有開關連接區(qū)域、索引組、開關類型和開關狀態(tài), 而邊包含有區(qū)域連接開關索引組、區(qū)域負荷、區(qū)域導線阻抗以及電源、頂點ID、饋線, 在依次接線當中錄入數(shù)據(jù)庫, 結合gis 工作站形成拓撲分析程序, 連接遠程終端, 按照染色算法生成拓撲描述圖,具體如下。

在染色的同時, 還要為每條邊進行賦值, 末端邊權值等于末端開關連接復合值, 確定頂點開關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)絡開關。一個城市的電網是由固定的內部平臺組成的, 例如一個小區(qū)、一個分支、一個環(huán)狀網絡、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)了分支設備相應深度層次的子樹, 子樹的三條邊并不代表實際區(qū)域, 而代表開端當中的某一段母線。

圖1 預處理生成的拓撲圖

圖2 廣義點轉換

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。拓撲數(shù)據(jù)處理在新饋線建立基礎上, 同步進行饋線中開關動作、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)射網絡位置的地圖。通過數(shù)值測量網絡當前階段的故障區(qū)域, 將剩余記憶的累計效應加在一起, 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荷內部, 也就是開關下游。

(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, 確定故障線路區(qū)域性樹圖TF≤KF。

第二步, 二進制KF 中的所有終端重復和基本原理相結合, 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, 向相應開關遠程終端發(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)域可以恢復供電,保證不會因為恢復操作而出現(xiàn)供電線路出現(xiàn)負荷的問題, 因此非故障區(qū)域恢復供電應遵循的原則如下。

(1) 故障地區(qū)的上流提供電力由下流連接。

(2) 保證負荷供電的基礎上可以選擇更多的恢復失電區(qū)域的供電方式。

(3) 電源后重新建立, 影響有關領域不利用.不會出現(xiàn)負荷影響。

(4) 負荷電方案設計的聯(lián)絡線路, 負荷分配應保障均衡。

(5) 一旦完成了恢復計劃, 連接點頂點之間就不能出現(xiàn)通路。

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

2 配電網分配式故障自愈測試算法及調整措施

根據(jù)以上有關于配電網自愈算法的拓撲模型分析其各終端上報過流情況, 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, 配電網也不需要在隔離故障區(qū)域, 因此, 配電網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, 算法對自愈技術測試有效性造成影響。

2.1 配電網分布式電源故障定位算法影響

配電網電源在傳輸端在識別故障上的效應的大小主要取決于穩(wěn)定器和權衡效應, 并對高層電網的電流產生影響。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, 此時故障位置應受到了滲透率上限約束, 電流小于閾值, 故障區(qū)域判定結果不會受到影響。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部, 此時容易出現(xiàn)故障點和支路并網點相對位置的誤判, 且電源支路并網點下游情況的故障比較復雜, 受分流效應影響判定結果不僅會對電流造成影響, 結果受電流影響還取決于故障點與并網點相對位置的影響。

在故障自動判定過程當中, 由于分流效應不會影響故障判定結果的準確性, 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的問題, 分配連接某個開關的方式, 這取決于節(jié)點的位置、站位置和跑道的滲透率。由于配電網存在兩條互被聯(lián)絡線路, 包含有對應的電源, 且其中一條饋線在電網運行調整出現(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, 此時助增效應會使主站出現(xiàn)誤判, 需要綜合多臺配電網并網同一饋線與進一步分析。

在分流效應影響下, 最小的端端都是由分配效應產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。由此可以推導出, 故障區(qū)域下游各廣義點過流量存在遞增關系, 在此基礎上可以推斷出各廣義點過流量的關系如下。

因此得到系統(tǒng)電源輸出的故障電流如下。

推導出故障發(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, 造成設備二次電流沖擊。針對誤判問題, 為此需要結合配電網管理部門, 形成自動化系統(tǒng)設計的應對方案。

(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移操作, 因此應該調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, 此方案在實施當中需要重新設定終端參數(shù), 不需要更改主站判定程序。

(2) 在自動化終端增設兩次過流比較判斷功能,當電流保護跳閘會切除故障電源, 故障電網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),令饋線當中F tu 和d tu 分別記錄首端保護的動作、過流值以及重復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果。但這一方案需要重新核查才能實現(xiàn)。

2.2 配電網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果的正確與否, 對隔離算法有效性不會受到任何影響, 網點過流限制功能造成失效或斷閘分閘失敗, 導致隔離不成功。如果故障點位于網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, 主站可以結合數(shù)據(jù)庫對支路并網點斷路器進行標注, 將斷路器加入隔離開關機當中。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, 難以通過開關操作縮小孤島邊集, 為此需要檢修人員、調度人員發(fā)出安全警告。

3 配電網分布式故障定位與隔離

配電網分布式故障自愈測試技術關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? 結合電流數(shù)值和功率方法, 構建信息矩陣以診斷參數(shù)。

圖4 拓撲數(shù)據(jù)生成的有向樹

在圖4 中, 當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)矩陣當中存在故障, 以此作為有效的依據(jù), 結合故障區(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指令, 然后加入到故障并網點開關當中, 如果F2 點位置出現(xiàn)故障影響鄰接邊, 將其從指令當中集中減去。3) 當F3 出現(xiàn)故障, 末端點K7 作為虛擬開關點不能合閘,需要人工拆卸電纜接頭, 所以需要從指令集當中減去。開關指令執(zhí)行后, 主機會自動檢測配電網分布式電源當中的斷路器狀態(tài), 如果分閘未形成, 會對配電網調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分布式電源故障自愈檢測技術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以及分流效應會降低電流保護設備的靈敏度, 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, 包括系統(tǒng)側壁的釋放裝置, 以及相應期間的協(xié)調。電網斷電時, 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致饋線故障指示器指示作用失效。

4 結束語

結果是一種故障區(qū)域的算法, 從網絡自動化中產生, 由于獲得分散的電源, 因此產生了故障, 其中對故障定位影響最大, 為此, 配電網管理部門應與自動化系統(tǒng)研究, 設計單位協(xié)調配合出臺調整方案, 從而進一步深入研究故障定位算法, 算法應包含有向圖作為配網的拓撲模型, 結合軟件創(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, 并制造了端電所導致的故障因而可以應用于配電網系統(tǒng)之中, 也可以借助于調整故障隔離和非故障區(qū)復供電環(huán)節(jié), 完善隔離方案, 且在復供基礎上考慮電源同步并網約束。