智能配电网分布式拓扑识别与应用方法

为实现配电网中的分布式保护与控制,提出了一种基于智能终端单元(Smart Terminal Unit, STU)的分布式拓扑识别与应用方法。对于每个STU,在该方法中仅需为其配置与之关联的静态网络拓扑信息。在一定的拓扑识别规则下,通过与其他智能终端交换信息,各智能终端可以确定馈线支路集的边界终端以及边界终端之间的连接关系,形成动态网络拓扑信息,从而实现拓扑信息的识别与存储。以配电网故障自愈、分布式电源孤岛检测功能为例,介绍了在拓扑信息分布式存储情况下的拓扑应用方法。     

基于电力线通信的配电网拓扑自动识别与应用

配电网拓扑是对配电网设备、线路以及连接关系的完整描述,是实现配电网智能化应用的重要基础.目前电力企业在维护配电网拓扑时以人工维护为主,难以保证配电网拓扑模型的完整性及正确性.提出了基于配电网物理设备与信息融合的中低压拓扑识别策略,充分结合已有的配电自动化主站、配电终端及智能电表设备与信息数据资源,利用电力线通信信号,通过配电网线路进行传感来反映一次线路拓扑的特性.开展电力线通信在配电网拓扑识别关键技术研究和系统开发应用,实现了配电网站-线-变-户关系和配电网络拓扑结构的全方位一体化识别,并应用于线损精益化管理、低压用户接入方案智能编制、中低压故障定位和精准抢修等实用场景,为配电网智能化、精益化运维提供基础支撑.     

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。     

基于同名端校核的有源配电网故障定位算法

研究了有源配电网故障发生时刻的电流特性,参考电流互感器同名端校核的原理,考虑分布式馈线自动化的网络拓扑参数,提出了基于同名端校核的有源配电网故障定位算法。该算法对配电网系统网络拓扑中的拓扑节点进行拓扑极性和接线极性的同名端校核,生成故障定位拓扑系数矩阵,根据故障发生时刻的电流相位与故障定位拓扑系数矩阵进行故障定位。基于该故障定位算法研制出带智能分布式馈线自动化的智能配电终端,并对智能配电终端进行了RTDS仿真验证,结果表明在有源配电网系统中基于同名端校核的故障定位算法可以在不依靠电压互感器的情况下准确、有效地进行故障定位。     

CIM 与IEC61850SCL融合的配电网拓扑建模方法

IEC61850采用面向对象的数据建模方法和统一的服务接口,可实现不同厂家、不同类型终端之间的互操作, 其端对端的快速通信模式非常契合配电自动化系统的分布式智能发展趋势.在分布式智能应用中,控制功能的实现都 以网络拓扑 信 息 为 基 础,如 故 障 后 供 电 恢 复 需 要 获 取 联 络 开 关 的 位 置、孤 岛 保 护 需 要 跟 踪 主 网 电 源 等。因 此, IEC61850标准应用到配电自动化领域,需要对馈线的拓扑结构进行建模并与主站侧的IEC61968/61970公共信息模 型 (CIM)兼容使用.文章分析了中压配电网的馈线连接方式,基于 CIM 和IEC61850系统配置语言 (SCL)拓扑模 型的共同要求,扩展了馈线模型,提出 CIM与SCL融合的馈线建模方法,采用扩展模型描述配电网典型拓扑,分析了拓扑信息的终端配置方式。     

分布式配电自愈的拓扑及状态自识别方法

为了解决配电网分布式自愈系统的网架拓扑与运行方式适应能力受限,且系统配置维护难度大的问题,提出了一种分布式的配电网拓扑结构与状态自识别方法。描述了该方法的基本原理,建立了拓扑及其实时状态的数据模型,论述了智能分布式装置从单个节点的初始局部拓扑信息,识别出整条线路网架拓扑信息的分布式动态拓扑自识别机制,自识别的信息包括线路上其他节点及属性、区段及属性、电源路径等,同时提出了拓扑作用状态自识别机制及各状态判据。通过复杂的配电网架实例,对分布式拓扑及状态自识别方法进行了具体详细说明。结果表明以本文提出的方法为基础,配电网分布式自愈系统可具备多类型网架及运行方式自适应能力,为大幅降低系统配置难度和运维工作量提供了技术支撑。     

基于IEC61850的分布式能源智能监控终端通信模型

随着常规能源的逐渐衰竭和环境污染的日益加重,大规模发展基于可再生能源的分布式发电技术已是必然趋势。分布式能源主要通过微电网接入配电网。配电终端是配电自动化系统中基本的底层控制单元,传统配电终端已不能满足含微电网的新型配电网的监控需求。为了适应微电网接入对配电网的影响,需要将传统配电终端升级改造为基于IEC 61850的分布式能源智能监控终端。分析了微电网分层监控架构在通信系统方面对分布式能源智能监控终端提出的新需求,在传统配电终端的IEC 61850信息模型中引入了IEC 61850-7-420中定义的分布式能源控制领域的相关逻辑设备和逻辑节点,给出了基于IEC 61850的分布式能源智能监控终端的信息模型及信息交互模型。在信息快速有效交互的基础上,基于IEC 61850的分布式能源智能监控终端能够实现包括微电网模式平滑切换在内的多种微电网高级控制策略。     

基于智能配电终端的分布式供电恢复方法

针对配电网集中式供电恢复方法存在信息交互范围大、集中式决策系统计算量大等问题,提出了一种基于智能配电终端的分布式供电恢复方法。描述了以智能配电终端为核心的分布式供电恢复系统的结构和功能,在基于智能终端间对等通信交互信息的基础上,提出了分布式供电恢复的实现方法,包括分布式拓扑搜索和供电恢复控制两部分。首先采用分布式的方法搜索非故障停电区域,然后基于逆向搜索与约束条件相结合的方法确定可恢复供电区域,最后考虑分布式电源的特性和约束条件确定孤岛运行区域。提出了与分布式供电恢复网络拓扑搜索过程相适应的约束条件简化求解方法,以电网逐步戴维南等值为基础,在确定可恢复供电区域的搜索过程中实现功率、电压、支路潮流约束验证,同时还考虑了电网有分支时对约束条件的修正,无需进行集中式的潮流计算。算例分析验证了所提方法的有效性。     

配电网分布式差动保护数据同步方法

提出了一种分布式电流差动保护数据同步方法，将网络交换和差动保护功能集成到智能配电终端中，智能配电终端通过光纤环网组网连接，通过智能配电终端网络交换模块间交换延迟测量报文获取高精度光纤链路时延参数。电流原始采样值报文（SV）通过智能配电终端2个方向的转发完成智能配电终端间可靠的数据交换，SV报文在传输过程中携带报文时延控制字（τ），在跨节点传输时将报文驻留时间和光纤时延修正到时延控制字内，SV报文到达接收端时记录该报文与本地采样脉冲的时间差（μ），通过τ和μ2个参数获取任意2个智能配电终端间采样脉冲时间差，利用插值原理完成电流采样值的同步。该方案具有不依赖时钟源、EPON等外部通信设备不受配电线路开关站、环网柜数量限制和光纤单链路故障不影响保护动作时间3个优点，对主动配电网及配电网高可靠闭环运行方式具有很好的应用价值。     

基于智能终端逐级查询的馈线拓扑识别方法

配电网中的智能终端(STU)要实现分布式控制需要知道馈线实时拓扑。依赖配电自动化主站给STU下发馈线实时拓扑的方式灵活性差,不利于实现自治性控制系统;为每一个STU人工配置关联馈线全局静态拓扑,通过STU获取关联馈线域内开关的实时状态信息建立馈线实时拓扑的方式配置工作量大;提出了一种STU自主识别馈线拓扑的方法,为每个STU配置局部拓扑信息,由STU通过逐级查询的方式获取馈线实时拓扑。以广域闭锁分布式电流保护为例,在有源配电网静态模拟系统上搭建了测试系统,证明了所提馈线拓扑识别方法的有效性。     

中压配电网近邻交互式分布式拓扑辨识算法

分布式决策的智能保护控制是应对分布式电源广泛接入后中压配电网灵活性和安全性挑战的前瞻性技术。实现智能分布式决策的前提是每个智能终端均能快速跟踪和辨识所在线路的拓扑连接关系及其变化。本文基于此需求，提出了一种基于对等通信且具有高容错性的分布式拓扑辨识算法。配置在环网节点的智能终端无需已知馈线组拓扑结构，仅依靠本地量测及与近邻终端的信息交互，通过规则判断的方式，就能实现对馈线组完整拓扑和开环方式的动态跟踪和辨识，减少了算法对终端的配置要求。算例表明，该方法合理有效，并且通过结合本地量测互校核和对侧连通性预判修正，显著提高了拓扑辨识对量测错误的容错能力。     

主动配电网智能控制终端自适应保护整定研究

配网自动化系统是主动配电网实现自愈控制的关键,而配电终端为其核心设备。在集中式配网自动化系统中FTU只有监测和控制功能,主站与终端间配合过于依赖通信网络,一旦通信网络异常就难以实现配电网故障隔离和恢复供电。文章结合智能分布式配网自动化技术设计了一种适用于主动配电网系统的配电智能终端,在原有FTU监测、控制功能的基础上,增加线路保护功能,就地实现故障隔离及恢复供电。文中针对主动配电网的特点,提出了改进差动保护方案和自适应整定策略,并通过MATLAB/Simulink仿真建模验证了该终端的工作效果,对智能分布式配网自动化系统的研究具有重要的指导意义。     

自适应配电网拓扑与开关配置的智能分布式保护方法

分布式保护是配电网保护重要选择,然而当前的分布式保护由于缺乏配电网整体的运行信息以及配置信息,难以实现适应于拓扑变化与设备运行状态变化下的精准快速的保护策略调整。为此,提出一种适应于不同开关设备配置条件的智能分布式保护方法,借助差异化的动作时序整定,实现配电网保护智能决策。为实现自适应的时序整定,通过在线的拓扑分析掌握运行动态,并进一步地根据开关之间的配合需求定义开关的时序距离,通过对最大时序距离的计算获得满足时序配合条件的动作时序定值。算例表明所提方法能够正确应对各种故障场景,能够在配电网中进行推广应用。     

智能变电站二次设备端口自动识别方法

为提升智能变电站对二次系统的管理和控制能力,提出一种智基于网络报文解析能变电站二次设备端口自动识别方法.从过程层以太网组网技术和基于IEC61850的通信协议两个方面概要分析了过程层网络通信方式,研究了通过SCD文件解析和交换机端口表统计自动生成携带网络拓扑信息和设备连接情况的IED设备端口表的具体过程和方法.研究内容对过程层网络拓扑管控和二次设备即插即用等技术具有重要意义,给智能变电站二次系统网络管理和控制提供了新的途径.     

一种低压台区本地HPLC+RF双模自组织通信网络身份认证方法

低压台区“源网荷储”友好互动带来用户侧智能控制设备、传感器接入需求,迫切需要面向本地HPLC+RF自组织网络技术体制,设计针对外部设备接入的安全高效身份认证方法。文中提出一种适应自组织网络的、去中心化的安全认证方案,通过台区边设备、可信代理、端设备建立本地认证链,相比现采集终端到主站的集中式认证方式,该方案可以有效降低因本地自组网网络层级加深而不断增长的安全交互开销,同时有效抵御本地自组织网络多级中继节点被挟持、流量嗅探等网络攻击。通过模拟低压台区本地自组织网络不同中继深度、不同规模外部设备接入多种场景,仿真计算获得外部设备接入台区本地通信网络安全认证交互所消耗通信资源定量分析结果,通过对比集中式认证方式,文中所提认证方案的平均资源消耗量可降低25%,且随着网络拓扑与终端规模的增长,通信资源节省效果更加明显。     

配电网CPS综合建模方法及其交互影响机理研究

通信和信息技术的提升极大地增强了配电网的可观性与可控性，需要进一步从信息物理系统（cyber physical system，CPS）的角度研究配电网的运行特性。主要研究基于CPS的配电网系统综合建模与交互机理。首先提出配电系统与配电信息系统的统一建模方法；其次研究了配电网CPS动态交互影响机理，以分布式电源为智能控制和处理终端，构建配电网CPS动态交互综合模型；最后分析了配电网CPS中通信故障对物理环节的动态影响并进行测例仿真，进而验证了模型的有效性。     

基于智能电子装置建模方法的配电终端自描述技术研究

为了实现配电终端设备点表自动生成功能,降低配电终端设备配置和维护的成本,提出一种基于智能电子装置的配电终端建模方法。利用面向对象建模方法分析并归纳了分布式配电终端的功能,然后根据智能电子装置的分层结构分别建立分布式配电终端的逻辑设备、逻辑节点以及数据对象的模型。提出一种基于XML语言实例化配电终端模型的方法,搭建了配电主站-终端设备信息管理平台,验证了配电终端模型的准确性和适用性。验证结果表明,基于智能电子装置建模方法建立配电终端的模型是可行的,建模后的配电终端设备能够自动生成点表,完成与主站之间的配置工作,从而提高配电终端接入主站的效率。     

含多微网稀疏通信优化的主动配电网分层分布式协调控制

针对多微网及主动配电网协调运行时控制目标的不同,通过多智能体系统构建含配电网级、微网级、元件级的三层协调控制架构,将调度管理过程分为配电网级智能体调度和微网级智能体调度两个部分,提出了稳态运行时主动配电网和多微网之间的互联、互动的新方案,并在元件级智能体上设计了一种基于分布式稀疏通信网络的二级优化控制器,可以实现微网内负荷波动时元件上电压、频率的快速恢复,以及联络线有功功率的精确分配。另外,为了分析通信时滞对多微网智能体之间协调控制的影响,根据图论的基本理论对通信拓扑进行了优化设计。最后,以一个含三微网群的主动配电网为例,在PSCAD/EMTDC仿真平台上,验证了所提控制策略的有效性。     

一种基于模糊控制的智能家庭能量管理系统

随着全球能源和环境问题的日益严峻,基于可再生能源的分布式电源已成为目前各国的发展重点。在分布式电源日益增长和智能电网的大前提下,智能家庭能量管理系统作为大电网智慧分布在各个家庭的代理终端,势必会得到大力推广。本文首先介绍了智能家庭能量管理系统及其关键技术,并提出了目前较实际的拓扑及其控制逻辑。基于此控制逻辑,本文提出了不需要额外预测输入的模糊控制来优化家庭能量分配的控制方法,并利用实时仿真技术验证了控制方法的可行性。