全断路器配网自愈控制策略研究

自愈作为提高配电网供电可靠性,提供优质供电的关键功能,实现高可靠性配网快速隔离故障及非故障区域恢复供电成为可能。主要介绍在高可靠性配网地区,关键节点全部采用断路器时的配电网自愈功能的实现方式,对配电自动化自愈技术提出一些建议。     

智能配电网层次化保护控制系统

具有交互和自愈特征的智能配电网使配电网的保护控制系统面临新的挑战,对此探讨了智能配电网的层次化保护控制系统,该系统可通过主站层、区域层、终端层之间层次化的协调配合,实现配电网故障时准确的定位、隔离和快速网络重构,提高配电网供电可靠性。研究了负荷开关条件下的故障快速隔离方法,该方法由跳闸判据和故障隔离判据构成,能瞬时切除故障,以最小范围顺序隔离故障区域,满足相应的选择性和灵敏度要求。同时,还分析了配电网区域备用电源自动投入方法,通过与分布式配电终端的配合,实现配电网故障处理后的快速自愈。     

基于配电自动化的配电网自愈的研究与应用

具备自愈功能的智能配电网可以减少配电网停电时间,有效提高供电可靠性。配电自动化系统(DAS)的应用为配电网自愈提供了可能。配电自动化系统可以自动隔离故障,快速恢复非故障区段供电,有效减少配电网停电时间,实现配电网自愈。详细介绍了济南电网配电自动化系统的故障自愈原理及控制策略,通过同一条10 kV线路智能化改造前后实际案例的对比,验证了策略的有效性以及配电网自愈在提高供电可靠性方面的必要性。     

城区无主分布式网络备自投实例

根据温州电网的应用需求以及目前站域保护与控制技术的研究现状,针对复杂片网,研究基于区域实时运行信息的保护与控制系统。实施城区无主分布式网络备自投,可缓解现有继电保护的运行压力,增强快速隔离故障的能力,同时提高电网的自愈能力与区域内负荷的供电可靠性。     

基于负荷均衡的智能配电网故障恢复

配电线路发生故障后,智能配电网应能迅速检测和隔离故障,并迅速恢复非故障失电区负荷供电,以实现智能配电网的自愈功能.传统的故障恢复方法虽能得到理想的供电恢复方案,但收敛速度慢且忽略了负荷均衡.因此,提出了基于启发式搜索的快速故障恢复方法.该方法以最少的停电负荷和馈线负荷均衡为目标,以供电恢复路径的负荷度最小为搜索规则,可缩短寻优时间,提高馈线的负载能力,避免由于过载而引起的配电网大面积停电事故.算例结果验证了该方法的可行性.     

配电自动化级差保护配合的应用

正近年来,随着电网供电可靠性需求的提高,配电自动化系统的应用已经越来越普遍。配电网具有供电线路长、分支线路多、故障发生率高的特点,配电线路的故障直接影响用户的供电可靠性。现在,配电线路配置的分段断路器、分支线路断路器(含开闭所、环网柜的馈出线间隔)可以实现主干线路的故障分段隔离及支线故障的就地切除。配电自动化的一项重要功能是实现配电线路故障的快速定位、隔离及非故障区段的快速恢复供电。下面介绍配电自动化故障处理模式及级差保护配合的应用。     

基于链式纵联技术的馈线自动化研究及应用

针对云南电网瑞丽供电局城市配电网络快速定位、隔离故障区段并恢复非故障区段供电的运行特征,提出了一种新型链式纵联馈线自动化的技术。该技术是以光纤以太网为通信载体,根据线路拓扑信息实现多播自动分组,当故障发生后通过组内保护动作信息的链式交互与闭锁,完成故障的定位和隔离,扩展了传统纵联保护应用。同时,研究链式纵联信息交换的交互流程以及局部拓扑模型与分布式环境下的分布式拓扑计算方法。最后研究了链式纵联馈线自动化定值参数的统一生成与维护难的问题,为要求停电时间极短的城市配电网,提供了较高的供电可靠性。基于以上技术研制出的馈线自动化(FA)系统,故障上游不停电,故障下游短时停电,实现了故障快速准确定位、隔离和自适应恢复供电的技术目标。该技术研究对云南瑞丽的配电自动化实用化运行水平的提高具有较大的理论研究和实用价值。     

基于Multi-agent的智能馈线自动化自愈控制

针对传统馈线自动化自愈控制技术实时性差、互动性弱、可靠性低的问题,提出了基于Multi-agent系统的智能馈线自动化自愈控制方法。主站和每个智能配电终端均作为1个Agent,各Agent通过通信网络组成1个Multi-agent系统。各Agent通过信息交互,利用改进的差动电流法实现故障定位,并利用启发式搜索算法,以停电负荷最少和馈线负荷均衡为故障恢复目标、以供电恢复路径的负荷度最小为搜索规则,实现故障恢复。通过电磁暂态仿真软件PSCAD对某实际配电网进行仿真,利用改进的差动电流法,中间支路和边界支路均能实现准确地故障定位;利用启发式搜索方法,能实现非故障失电区全部负荷的供电恢复,故障恢复效果与传统的遗传算法相当,但是故障恢复时间明显缩短且满足负荷均衡。仿真结果表明,该自愈控制方法能够实现准确地故障定位和快速地故障恢复,可以可靠地应用于智能配电网。     

智能分布式配电保护及自愈控制系统

完善的继电保护和自愈控制是提高配电网供电可靠性的关键技术手段。智能分布式配电保护及自愈控制系统,能够基于智能终端包括继电保护装置之间直接对等交换实时数据,通过自主判断、自主决策、协同工作,实现快速隔离故障、缩短停电时间,是中心城市(区)配电网保护控制的发展方向。文章分析了实现该方案所需的基础条件,介绍了继电保护功能配置的优化方案和自愈控制的实现策略,针对不同的接线形式和基础条件给出了一些工程应用实例。未来,保护控制自动化系统的深度融合、一次二次设备的融合、通信技术(特别是5G)的发展、分布式发电(包括负荷侧储能)的应用值得期待,基于状态监测的隐患诊断与隐患排除还需要深入研究。     

一种主动配电网智能分布式馈线自动化实现方法

随着分布式电源及微电网大规模接入配电网,配电网已从传统的单电源网络转换为一个多电源的主动配电网,基于单一潮流方向的故障定位技术且仅考虑系统配置断路器的情况,就地自愈策略也未考虑负荷与电源的供需关系。针对以上问题,提出一种主动配电网智能分布式馈线自动化实现方法,采用基于邻域消息实时共享故障隔离和自愈技术,在不依赖于主站的情况下实现主动配电网故障快速定位、隔离及自愈。结合高速实时通信技术研制了新一代智能配电自动化终端,并已实现了大规模推广应用,为主动配电网的故障快速定位、隔离及自愈提供了自动化解决方案。     

基于电压-时间型重合器的配电网单相接地故障自动隔离技术研究

提出了利用选线装置与电压-时间型线路重合器相配合,实现单相接地故障自动隔离与非故障区段自动恢复供电的新技术。讨论了选线装置与电压-时间型线路重合器的配合工作方式,通过第一次重合闸确定故障区段,通过第二次重合闸隔离故障区段。该技术能够快速选出故障线路并隔离该故障区段,有利于故障快速消除,提高系统运行的安全性、可靠性,同时为快速准确的故障定位创造条件。现场的实际运行充分验证了该技术的正确性与可行性。     

闭环运行方式城市配电网接线模式的研究

配电网的开环运行影响了供电可靠性的进一步提高和分布式电源的友好接入。通过分析发现：采用闭环运行方式的配电网,在故障隔离、定位和恢复供电的过程中,非故障区域不需要停电;可以将民用线路和工业线路组成一个环网,形成用户负荷特性互补,从而提高设备利用率和电压合格率;闭环运行不会导致线路最大短路电流出现明显的变化,但会导致短路电流流经更多的线路。讨论了在闭环运行模式下,采用集中式保护来解决环网运行方式的保护配置问题,提出了采用按分区、分段、负荷密度和负荷特性的方式进行规划,并尽量采用典型接线模式的新型配电网规划原则。     

基于单端暂态电流和差比的柔性直流配电系统断线保护

直流配电系统单极断线故障特征不明显,现有的单极断线保护依赖单一电气量量测,难以通过定值整定准确可靠地识别故障线路。文中提出一种基于单端正负极电流和差比的新型断线保护。通过分析四端直流配电系统开环与闭环运行模式下单极断线的故障机理,得出单极断线故障下故障极与非故障极线路电流的变化差异,进一步利用两者线路电流的和与差作商放大故障极与非故障极的差异,达到可靠识别故障极线路的目的。所提保护原理简单,计算量小,避免了定值无法整定的问题,基于本地测量信息即可实现快速故障识别与选极。最后,通过仿真验证了该方法的可靠性。     

基于中性点电流与零序电流投影量差动的小电阻接地系统高阻接地故障判断方法

在分析小电阻接地系统发生接地故障时故障线路、非故障线路零序电流与中性点电流相量关系的基础上,提出了一种基于中性点电流与线路零序电流投影量差动的高阻接地故障判断方法。接地故障发生后,故障线路经过接地点和系统中性点构成基本的零序回路,由于中性点电流呈阻性,故障线路零序电流在中性点电流上的投影与中性点电流的差值较小,而非故障线路零序电流基本呈容性,非故障线路零序电流在中性点上的投影与中性点电流的差值较大,据此引入比值计算的方法可较为灵敏、可靠地检测出高阻接地故障。分析了线路参数不对称、负荷不对称、系统电压不对称等情况对所提方法的影响,PSCAD仿真结果表明,所提方法能够可靠地检测出高阻接地故障,受各种不对称情况的影响较小,具有较高的灵敏度和可靠性。     

基于暂态零序电流的含光伏电源配电网单相故障定位方法

针对分布式光伏电源接入配电网使得传统配电网继电保护存在可靠性、灵敏性降低的问题,提出了一种考虑母线多分支情况下应用偏度系数来衡量暂态零序电流极性的分布式故障定位方法。分析了分布式电源接入的配电网发生单相接地故障时零序电流的分布特征,发现故障时刻故障区段两端暂态零序电流极性相同,非故障区段两端暂态零序电流极性相反,引入偏度系数来衡量暂态零序电流的极性,实现分布式故障定位。仿真结果表明,该方法能够适用于含分布式光伏电源配电网的故障定位,且在不同的故障条件下具有较强的适用性。     

基于真双极接线的VSC-MTDC系统功率转代策略

随着国内柔性直流输电技术的快速发展,基于真双极接线的多端柔性输电技术将被越来越多地应用到实际工程中。不同于单极线路或换流器退出运行时,伪双极系统下会出现的线路过载和切机切负荷现象,对于运行方式更为灵活的真双极系统,由于非故障极可转代故障极的部分功率,使得电网可靠性和整体输电能力的提升成为可能。提出了一种适用于真双极多端柔性直流输电(VSC-MTDC)系统的功率转代策略:基于真双极系统正负极电网可独立控制功率的特点,当直流系统在非正常运行状况下出现非对称拓扑时,在确保各元件不越限的前提下使非故障极电网转代故障极电网部分功率,以提高VSC-MTDC系统的总传输容量。同时,基于张北±500 k V柔性直流输电示范工程,搭建了真双极四端柔性直流输电PSCAD/EMTDC仿真系统,对所提策略进行了有效性验证。     

基于零序分量的阻抗法配电网故障定位技术

精准故障定位对提高配电网的安全性、可靠性有着重要意义。提出了一种基于零序分量的阻抗法定位技术。依据线电压对称性及零序电压幅值判断是否发生单相接地故障,再利用安装在母线处及线路末端的同步相量测量单元获取线路发生单相接地故障后的稳态零序信号。在此基础上,根据线路两端零序电压、母线侧零序电流及线路零序参数建立各区段发生单相接地故障时的测距方程,以区段线路长度为限制排除伪根、确定真实根,通过遍历系统各区段可同时实现区段定位及故障测距。在EMTP/ATP仿真软件中搭建10 kV配电网。结果表明,所提方法在混合线路、多分支线路等多种配电网结构下都能保持较高精度,且测距精度不受接地电阻和故障相角的影响。     

基于母线关联出线暂态频谱信息的UPFC线路纵联保护

统一潮流控制器(UPFC)作为新一代柔性交流输电系统元件在输电线路中逐渐应用,需要对含UPFC线路的保护原理进行深入研究。通过分析UPFC对线路故障暂态影响,得出高频分量经其串联侧时发生严重衰减,使仅利用单端暂态量的保护可靠性下降。分析母线关联出线的故障暂态特征可知,同一母线的故障侧线路与非故障侧线路的电流频谱分布存在明显差异。通过采用小波能量熵提取母线各出线暂态信息,提出一种适用于含UPFC线路的方向纵联保护方案。仿真结果表明,该方案可准确识别区内、外故障及母线故障,在不同过渡电阻、故障初始角等故障情况下,均具有较好的灵敏性和可靠性。     

基于多代理技术的有源配电网供电恢复策略

针对有源配电网发生故障后的快速供电恢复需求,提出基于多代理技术的自愈恢复系统。该系统采用分层协调的恢复模式,由下层区域代理为本区域发起供电恢复进程,上层馈线代理协调处理下层代理间的冲突。提出功率平衡度和转供容量裕度指标,基于该指标,当配电网故障隔离后,非故障失电馈线被分解为多个独立的区域,自愈系统能通过微网聚合恢复失电区域的供电,还可利用联络开关对孤岛区域进行负荷转供,达成综合恢复供电的目标。在供电恢复过程中,同时考虑馈线电压和电流的约束限制,保证系统在故障恢复后的安全稳定运行。在DIgSILENT软件上搭建含分布式电源的4馈线配电系统,仿真结果验证了所提策略的可行性和有效性。     

基于快速短接故障相母线熄弧装置的故障区段定位方法

快速短接故障相母线熄弧装置的基本原理是在系统发生单相接地时,迅速在站内将故障相母线金属性接地以限制故障相电压,从而实现熄弧。在配置有快速短接故障相母线熄弧装置的中性点不接地系统中,考虑原故障点消除与原故障点未消除两种情况以及过渡电阻的影响,深入对比分析熄弧装置动作前后故障路径与非故障路径零序电流幅值与相位变化特征差异,结合馈线终端设备,提出利用零序电流幅值比及相位偏移辨识故障路径,实现就地快速故障区段定位,并对定位流程进行设计。利用ATP软件进行不同故障状态下的仿真,仿真结果验证了所提定位方法的正确性。