基于5G通信智能分布式馈线自动化应用

近年来,配电自动化技术应用取得了长足进步,覆盖范围不断扩大。但智能分布式馈线自动化等先进自动化技术,仍然受到光纤通信的制约。5G通信技术拥有更加安全可靠、高速率、低延时、广覆盖、海量连接等特点,为配电自动化发展提供了新思路。针对5G通信技术应用于智能分布式配电自动化进行了详细论证,并搭建了实验台,对5G通信条件下的自动化终端通信延迟、动作反应时间及稳定性进行了验证,并与集中型馈线自动化进行比较分析,实现了配网故障快速处理过程由分钟级提升至毫秒级,具有十分广阔的应用前景。     

浅析自适应综合型馈线自动化的应用

就地型馈线自动化是指不依赖配电主站控制,在配电网发生故障时,通过配电终端相互通信、保护配合或时序配合,隔离故障区域,恢复非故障区域供电,并上报处理过程及结果.就地型馈线自动化包括分布式馈线自动化、综合自适应型馈线自动化.研究综合自适应型馈线自动化模式,分析总结动作逻辑、性能指标、现场实施等内容,对自适应综合型馈线自动化设计、建设和改造具有指导意义.     

基于IEC61850的智能分布式馈线自动化系统建模

为了实现配电线路的馈线自动化(FA)功能,将IEC61850建模思想引入馈线自动化系统中,建立关于智能分布式馈线自动化的终端设备信息模型;然后构建了基于GOOSE通信的信息交换模型,提出了将信息交换限制在相邻终端之间的两两通信方式;最后分析了电缆型配电线路实现馈线自动化的保护逻辑和信息模型的数据流。分析表明所提方法可以快速隔离故障和恢复供电,提高了供电的可靠性。     

馈线自动化的最优控制模式

总结了当前配电自动化中馈线自动化的控制模式，在比较调度自动化、变电站综合自动化技术特点的基础上，提出了具有柔性控制特征的分层分布式馈线自动化控制模式。该方案将配电自动化的紧急控制功能相对独立，并尽可能下放到馈线层的配电终端中实现，以一条馈线为对象实现馈线的故障识别、故障隔离及负荷转移，同时保留配电子站、配电主站层的馈线紧急控制功能，并作为远后备。这种控制模式可提高配电自动化系统的可靠性，当配电主站、配电子站或主站到子站的通信系统失去功能时仍可实现馈线的故障处理，从而使配电自动化系统具有更好的鲁棒性。     

基于5G的含分布式电源智能分布式馈线自动化实现方法

分布式电源(distributed generation,DG)接入比例的增高,改变了配电网的馈线结构,影响了短路电流分布及流向,使得配电网故障处理更加复杂。由于光纤通信无法实现全覆盖,分布式馈线自动化(feeder automation,FA)的处理时效面临新的挑战。针对以上问题,结合5G网络通信技术,提出一种基于5G的含DG智能分布式FA实现方法。采用相邻终端划分为基本单元区域的模式,以基本单元区域为单元,通过5G网络共享实时信息数据,引入电流算式实现含DG配电网的故障快速定位,并结合DG特性实现故障隔离及恢复。基于以上方法,研制了新型智能配电自动化终端,在试点工程成功投入使用,验证了该技术的正确性和可行性。     

分布式FA主动干扰仿真测试技术研究

馈线自动化动作逻辑正确与否是保证分布式FA系统可靠运行的关键,由于馈线自动化实施的复杂性和现场环境的不确定性,系统容易受现场终端之间的通信故障、开关拒动、开关慢动等多种干扰因素的影响,如何对其动作逻辑进行测试验证一直是制约配电自动化实用化的关键因素之一。文中研究了分布式FA主动干扰仿真测试技术,介绍了测试原理,描述了主动干扰模拟实现的过程,且测试时能够自动生成测试报告。最后,以一个典型的电缆网络为例进行了仿真测试,并详细分析了测试的过程,实现了干扰发生时分布式FA系统动作逻辑正确性的验证。     

适应分布式馈线自动化的配电网拓扑模型生成方法

分布式馈线自动化不依赖于主站的大量计算,仅采用局部网络拓扑分析实现快速故障处理。通过分析在智能配电终端中适应分布式馈线自动化需求的拓扑结构,并对IEC 61968、IEC 61970和IEC 61850的模型进行比较,找出配电主站全网拓扑模型与智能配电终端局部拓扑模型之间的差异。结合分布式FA的局部拓扑需求,建立智能配电终端局部拓扑模型和配电主站全系统拓扑模型,并通过模型转换实现局部拓扑模型的自维护。     

配电网馈线系统保护原理及分析

馈线自动化是配电自动化的主要功能之一，该文针对中国配电自动化的实施情况，讨论了馈线保护技术的现状及发展，提出了建立在光纤快速通信基础上的配电网馈线系统保护的新原理和新概念，馈线系统保护充分吸取了高压线路纵联保护的特点，利用馈线保护装置之间的快速通信，一次性地实现对馈线故障的故障隔离，重合闸，恢复供电功能，将馈线自动化的实现方式从集中监控模式发展为分布式保护模式，从而提高了配电自动化的整体功能。     

基于并行计算的馈线自动化仿真测试环境

馈线自动化的动作逻辑正确与否是保证馈线自动化动作可靠性的关键,由于馈线自动化实施的复杂性,在现场对其动作逻辑进行测试验证非常困难。文中研究并建立了馈线自动化仿真测试环境,试图在现场投运之前对馈线自动化的动作逻辑进行正确性验证,在并行计算环境下实现对配电系统的仿真和馈线终端单元通信的仿真,而且可以仿真不同类型馈线自动化在不同故障下的运行过程。最后,以某地区的馈线自动化系统的实际工程为例进行了仿真测试,实现了对于故障区域定位、隔离、恢复供电过程的分析和测试。     

电力无线专网通信的快速自愈馈线自动化

结合具备物联网特征的电力无线专网通信技术特点,分析了其在馈线自动化通信解决方案及优势.提出了基于开关邻接状态量表的故障判别及处理技术实现快速自愈馈线自动化的控制策略设计方法,通过实例分析可知该方法可以减少馈线故障时的停电时间和停电范围,为智能配电网分布式馈线自动化故障处理提供新的解决思路.     

有源配电网的智能分布式馈线自动化实现方法

对现有的馈线自动化(FA)模式进行了比较和分析,并针对有源配电网的特点,提出了一种基于有向节点配置方法和通用面向对象变电站事件(GOOSE)高速通信处理机制的智能分布式FA实现方法。该方法结合功率方向保护元件与智能分布式对等网络(peer to peer)的通信特点,既满足了有源配电网FA的需求,又降低了故障处理过程对终端间通信信息的依赖问题;还提出了通道异常的后备处理机制,最大限度地避免了越级跳闸。基于以上智能分布式FA实现方法,结合IEC 61850标准化建模技术及GOOSE高速信息交互技术,采用双核CPU平台设计研制了新型智能配电终端装置。该装置可快速实现故障定位、故障隔离和供电恢复。目前,该装置已在全国多个重点工程中投入运行。     

RT-LAB的智能分布式自动化终端互操作闭环仿真测试策略

由于智能分布式具有快速定位、隔离故障并转供复电的特点,基于智能分布式的馈线自动化技术在城市配电网的重要供电区域逐渐得到推广应用。然而,对于采用IEC61850对等通信的智能分布式配电自动化终端,不同厂商终端之间的互操作对通信模型和功能逻辑的一致性要求非常高,导致实际工程中互操作成功率非常低,这也成为推广智能分布式技术的最大阻碍。为此,本文基于实时数字电力系统仿真平台,研究并提出了适用于智能分布式自动化终端互操作的硬件在环测试平台和测试方法。该成果已经广泛应用于广东电网智能分布式终端互操作测试,及时发现并解决了互操作中存在的问题,为后续的现场测试及落地投运扫除技术障碍。     

分布式智能的小电流接地故障定位方法

为了减少通信压力和提高供电可靠性,提出一种分布式智能的小电流接地故障定位方法。该方法以故障点两侧的暂态零序电流相似程度低和波形差异大为基础;利用配电自动化系统终端采集故障信息,通过对等通信网络使相邻馈线终端之间交换彼此的故障信息,并两两计算它们之间的暂态零序电流相似系数;由馈线终端确定故障区段,且把故障定位的最终结果上报给主站。该方法由馈线终端单独完成,不需要主站参与,适应性广,定位速度快,通信压力小,可显著提高供电可靠性。通过ATP仿真验证了分布式智能小电流接地故障定位方法的可行性。并给出了ATP仿真实验,实验分析结果表明了该故障定位方法的可行性和有效性。     

基于无线通信的智能分布式馈线自动化技术

由于智能分布式馈线自动化(FA)的对等式通信对通信介质有着严苛的要求,目前主要采用基于以太网无源光网络(EPON)或工业以太网技术的光纤通信方式。该通信方式需要铺设费用昂贵的光缆通道,因此难以适用于老城区或旧线路改造区域。文中通过研究智能分布式FA故障处理过程和无线通信情况下智能分布式FA的自适应性,提出基于4G/5G无线通信的智能分布式FA技术。针对通信过程中可能出现通信中断、通信延时与丢包、通信多包等异常情况,采用应用层协议控制与故障处理流程相结合的方法,实现终端之间通信时间指标与FA过程的严密配合,完成无线通信情况下的分布式故障处理。通过模拟多场景测试和现场应用情况,表明文中算法能够适应不同的无线通信条件并准确完成故障隔离与非故障区域的恢复,验证了文中基于无线通信的智能分布式FA技术的有效性。     

基于电流极性比较的主动配电网故障定位方法

馈线终端单元在主动配电网发生故障时实现对配电网的主动控制,需要简单有效的控制算法。因此,提出了基于电流极性比较的主动配电网故障定位方法。该方法采用馈线终端单元实时检测故障电流,将电流突变时刻作为故障起始点,记录故障后半个周波数据,并计算其极性。通过比较相邻检测点故障电流的极性,实现故障定位。仿真和现场验证结果表明,该方法在主动配电网发生相间短路故障和单相接地故障时均能实现准确的故障定位。     

基于拓扑片的智能分布式馈线拓扑分析

馈线拓扑分析是实现馈线自动化的基础,智能分布式馈线自动化(Distributed Intelligent Feeder Automation,DIFA)的馈线拓扑分析由配电终端自主实现面临着巨大的挑战。首先研究了FA应用的馈线拓扑模型,把电源、线路、母线和负荷等电气元件抽象为节点,以开关为边-电气元件为节点的多叉树表示的馈线拓扑作为DIFA馈线拓扑模型。提出了基于拓扑片的馈线拓扑分散配置方法,把每个配电终端覆盖的区域定义为拓扑片,每个配电终端配置存储拓扑片信息。把拓扑片的邻接关系用配电终端的邻接关系来定义,并映射成开关邻接关系。在拓扑片的配置中显性配置开关邻接关系,隐性包含线路节点、母线节点和负荷节点。最后提出了拓扑片拼接的馈线拓扑静态分析方法。所提出的基于拓扑片的馈线拓扑分析方法适用于DIFA,由配电终端自主实现,具有分析速度快和配置简单的优势。     

Communication-based Adaptive Protection for Distribution Systems Penetrated with Distributed Generators

In this article, a communication-based adaptive over-current protection scheme for distribution systems penetrated with distributed generators is proposed. A communication network between the over-current relays, the distributed generators, and the utility grid is employed to automatically update the settings of the protective relays. Moreover, the communication reliability is increased through the addition of a backup communication system. The proposed scheme has the advantage of operating during grid-connected and islanding modes of operation. The scheme employs two simultaneous algorithms. The first algorithm works when the system configuration is changed due to the connection/disconnection of a distributed generator or the utility grid. The second algorithm efficiently uses the exchanged information between the relays to identify the faulted section and hence speeds up fault clearance. The proposed scheme is tested for difierent fault conditions as well as for different system configurations. The results demonstrated that relay operating times, including the communication delay, are greatly reduced when the faulted section is identified and relay settings are adjusted accordingly. In addition, a negligible time delay was experienced when the backup communication network was put in service.     

特高压输电线路分布式故障诊断系统研制及其关键技术

分布式线路故障诊断系统作为特高压输电线路故障位置定位服务的关键产品,对电力系统的安全、可靠与经济运行具有重要意义。结合实际系统的研制与应用,提出了一种基于分布式安装的线路监测终端、监测运维中心站和移动终端应用服务于一体的新型故障诊断服务系统。阐述了产品与系统的关键实现方案,并提出了基于监测终端的供能及其管理、高速采样及同步、时间同步及坐标定位、行波启动及识别处理技术,基于监测运维中心站的双机冗余和数据安全隔离、测距和故障识别、GIS信息与微气象服务技术以及移动终端App安全服务等自主关键技术。所述系统产品顺利通过国家权威检测机构组织的测试与认证并在西部特高压交流1 000 kV输电线路上挂网运行,取得了稳定可靠运行的实际效果。     

IEC 61850应用于分布式馈线自动化系统的模型

远传型故障指示器或功能模块可以检测配电线路各区段的故障并上传检测结果,从而为分布式馈线自动化(FA)进行故障区间定位提供判断依据。以IEC 61580-90-6技术报告所提出的故障指示功能为基础,构建基于IEC 61850的分布式馈线自动化的系统模型,提出了分布式故障区间定位、隔离和供电恢复的逻辑节点。扩展现有的IEC 61850系统配置语言(SCL)模型以描述配电网的一次拓扑和逻辑功能配置。给出IEC 61850应用于馈线自动化系统的通信服务映射。最后,提出了变电站自动化和馈线自动化系统进行数据交换的配置流程。通过应用示例表明,所提出的IEC 61850信息模型可以支持分布式馈线自动化功能和终端之间的互操作。     

基于告警时序的输电设备故障定位方法的研究

电网故障设备定位如果只依靠静态告警信息,不能计入告警后续信息,则会导致电网故障设备定位精度低和出现多解的问题,因此考虑了告警的动态时序性。基于告警时序信息,定义了故障设备状态时序矩阵、告警时序矩阵、断路器时序矩阵、主保护时序矩阵、近后备保护时序矩阵和远后备保护时序矩阵以及矩阵中元素的建立方法。同时为了求解期望值,定义了断路器期望时序矩阵、主保护期望时序矩阵、近后备保护期望时序矩阵和远后备保护期望时序矩阵。为了形成期望值矩阵,又定义了设备-主保护关联矩阵、设备-近后备保护关联矩阵和设备-远后备保护关联矩阵。基于SCADA和WAMS的开关和保护信息,构建了故障设备定位的时序目标函数。以设备状态的时序矩阵元素为待求解的状态量,利用改进的免疫遗传算法作为求解时序目标函数的方法。这样求解的设备状态不仅包含设备故障与否的状态,还包括设备故障时间。特别是对于电网中有多个设备不同时间动作的情况,可以清晰识别。同时对免疫遗传算法进行改进,形成了基于记忆的免疫遗传算法,解决了动态告警信息被忽略的问题,提高了故障设备定位的速度和精度。