【摘要】：配電網(wǎng)停電后的快速故障定位及隔離是提高配電網(wǎng)供電可靠性的一大重要措施,而配電自動化水平的大幅提高,為配電網(wǎng)故障定位及隔離提供了信息和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。提高供電可靠性的另一重要措施是快速恢復(fù)非故障區(qū)域的供電。配電網(wǎng)在設(shè)計(jì)之初為提高供電可靠性,通常采用多分段多聯(lián)絡(luò)的設(shè)計(jì)以增加對負(fù)荷的備用供電,但為了方便繼電保護(hù)的整定及其他原因,在實(shí)際運(yùn)行中,其大多采取開環(huán)運(yùn)行的方式,在發(fā)生故障時(shí),通常由饋線始端的保護(hù)動作切斷對整條線路的供電,這在一定程度上擴(kuò)大了停電范圍,因此,在故障區(qū)段定位后,快速合理的對配電網(wǎng)進(jìn)行拓?fù)渲貥?gòu)可盡快恢復(fù)對非故障停電區(qū)域的供電。雖然我國配電自動化水平較之前有了大幅提升,但與國外先進(jìn)配電網(wǎng)相比仍存在一定差距,為了進(jìn)一步縮小這種差距,進(jìn)一步提高我國配電網(wǎng)供電可靠性和先進(jìn)水平,國家發(fā)展改革委、國家能源局于2015年先后出臺了《關(guān)于加快配電建設(shè)改造的指導(dǎo)意見》和《配電網(wǎng)建設(shè)改造行動計(jì)劃(2015-2020)》,對“十三五”期間配電網(wǎng)的發(fā)展做出了明確說明,要求加大對配電網(wǎng)的投資力度,提高配電自動化覆蓋率,實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)實(shí)時(shí)可觀可控,合理配置配電終端,綜合應(yīng)用云計(jì)算、網(wǎng)格計(jì)算、大數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù),實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的深層利用,縮短故障停電時(shí)間,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自愈重構(gòu)。緊緊圍繞上述文件精神,本文以提高配電網(wǎng)供電可靠性、故障自愈能力、配電自動化水平為目標(biāo),綜合考慮配電網(wǎng)當(dāng)前現(xiàn)狀和未來發(fā)展水平,從理論分析、問題解決和方法驗(yàn)證層面逐次展開研究。主要研究工作如下:(1)研究基于多源信息的配電網(wǎng)故障定位方法目前,配電網(wǎng)故障診斷研究大多集中在高、中壓配電網(wǎng),而對低壓配電網(wǎng)故障診斷及分析的研究較少,且提出的故障診斷方法大多僅利用某一類故障信息,當(dāng)因通信中斷等原因?qū)е鹿收闲畔㈠e(cuò)誤或丟失時(shí),可能會使診斷方法失效從而給出錯(cuò)誤結(jié)果。而隨著配電自動化的發(fā)展,各種自動化系統(tǒng)(如配電自動化系統(tǒng)、用電信息采集系統(tǒng)、電網(wǎng)生產(chǎn)管理系統(tǒng)(GPMS)、95598客戶服務(wù)系統(tǒng)等)和監(jiān)測終端(如饋線終端單元(FTU)、智能電表等)被安裝于配電網(wǎng)中,為實(shí)時(shí)監(jiān)測配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)提供了大量的信息和數(shù)據(jù)。在上述背景下,本文提出了采用多源信息對配電網(wǎng)進(jìn)行層次化的故障定位的策略,分別針對中低壓配電網(wǎng)提出了不同定位方法,并根據(jù)信息完整度和冗余度,設(shè)計(jì)了兩種方法在不同情況下的配合策略。由于目前針對低壓配電網(wǎng)的故障定位方法鮮有介紹,因此,本方法的提出是對配電網(wǎng)故障定位領(lǐng)域的進(jìn)一步完善與補(bǔ)充。(2)研究考慮拓?fù)渥兓呐潆娋W(wǎng)故障區(qū)段定位及隔離方法目前,在現(xiàn)場中,中高壓配電網(wǎng)故障定位及隔離大都采用“逐段恢復(fù)式”的方法,故障發(fā)生后,故障路徑上的所有斷路器、分段開關(guān)、聯(lián)絡(luò)開關(guān)全部斷開,然后從饋線始端開始,逐一閉合開關(guān)設(shè)備,直到故障段。該方法要多次開合開關(guān)設(shè)備,減少了開關(guān)設(shè)備的壽命,且故障隔離所需時(shí)間較長。另外,配電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化頻率高,拓?fù)涞淖兓o配電網(wǎng)故障定位及隔離帶來了較大的困難,每次變化后,都需重新對各個(gè)開關(guān)之間的配合進(jìn)行整定。為了解決上述問題,首先研究了一種配電網(wǎng)拓?fù)渥詣訉?shí)時(shí)識別及建模方法,根據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)中分段開關(guān)和聯(lián)絡(luò)開關(guān)的狀態(tài),識別出當(dāng)前系統(tǒng)由哪幾個(gè)輻射狀子系統(tǒng)構(gòu)成,并給出每個(gè)子系統(tǒng)的拓?fù)淠Ｐ?當(dāng)配電網(wǎng)拓?fù)浒l(fā)生變化,無論是否有故障發(fā)生,拓?fù)渥R別均將啟動;在此基礎(chǔ)上,研究了基于矩陣法的配電網(wǎng)故障區(qū)段自動定位及隔離方法,故障發(fā)生時(shí),直接調(diào)用已形成的故障時(shí)刻的拓?fù)淠Ｐ瓦M(jìn)行故障定位,并給出隔離故障所需斷開的開關(guān);最后給出了上述兩方法的配合策略和發(fā)生多重故障時(shí)的解決方案。該方法可縮短故障定位時(shí)間,減少開關(guān)動作次數(shù),解決拓?fù)渥兓o故障定位帶來的困難。(3)研究三相不對稱配電網(wǎng)的分相潮流計(jì)算方法與輸電網(wǎng)不同,由于單相負(fù)荷、三相負(fù)荷的同時(shí)存在以及三相參數(shù)的不對稱,配電網(wǎng)并不完全運(yùn)行于三相對稱狀態(tài);在配電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行中,由于拓?fù)渲貥?gòu)、無功補(bǔ)償優(yōu)化配置等的需要,潮流計(jì)算必不可少;另外,隨著配電網(wǎng)分布式電源滲透率的提高,若三相所接入的分布式電源容量不同,可能引起在同一支路上不同相間的電流流向完全相反的情況;此外,本文研究內(nèi)容四(第五章)中提出了一種針對不對稱配電網(wǎng)的分相重構(gòu)方法,采用該方法時(shí),在某些支路,三相電流的流向也會出現(xiàn)相反的情況,此時(shí),傳統(tǒng)的潮流計(jì)算方法將不再適用。因此,本文提出了一種考慮相間關(guān)聯(lián)方向的配電網(wǎng)潮流計(jì)算方法,該方法與傳統(tǒng)前推回代的配電網(wǎng)潮流計(jì)算方法最大的不同在于,需要對每一相單獨(dú)確定其前推回代的順序,且當(dāng)相間互阻抗不可忽略時(shí),需要確定分支中三相電流的關(guān)聯(lián)方向。(4)研究基于改進(jìn)遺傳算法的配電網(wǎng)拓?fù)渲貥?gòu)方法配電網(wǎng)故障后的快速恢復(fù)重構(gòu)是另一提高配電網(wǎng)供電可靠性的關(guān)鍵方法,而遺傳算法是解決配電網(wǎng)重構(gòu)問題的重要方法之一,但在現(xiàn)場應(yīng)用卻鮮有報(bào)道,其原因在于該算法在解決網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)問題上存在著兩大缺陷:第一、每次故障后,都要重新獲得故障隔離后整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),然后形成新的初始解以啟動該算法,而目前未見相關(guān)文獻(xiàn)提出解決該問題的自動化算法;第二、由于配電網(wǎng)拓?fù)浼s束的要求,遺傳算法在解算過程中會產(chǎn)生大量不可行解,即便有學(xué)者通過設(shè)計(jì)新的編碼方式來從側(cè)面解決該問題,但研究發(fā)現(xiàn)其方法并不能完美解決該問題(緒論中將詳細(xì)闡述)。針對問題一,本文提出了一種初始種群自動形成算法,該算法根據(jù)研究內(nèi)容二中所確定的當(dāng)前拓?fù)浜凸收蠀^(qū)段,對拓?fù)溥M(jìn)行簡化,形成“簡化的配電網(wǎng)”及其模型和簡化后的拓?fù)渑c原始拓?fù)涞年P(guān)聯(lián)關(guān)系矩陣。然后設(shè)計(jì)了一種基于“配電網(wǎng)簡化模型”的搜索方法,形成針對簡化網(wǎng)絡(luò)的初始種群,并根據(jù)關(guān)聯(lián)關(guān)系矩陣,將該初始種群映射為原始系統(tǒng)的初始種群。該方法可保證生成的個(gè)體全部滿足配電網(wǎng)拓?fù)浼s束的要求,且由于采用了簡化的配電網(wǎng)模型,種群形成速度較快。針對問題二,本文提出了一種“環(huán)網(wǎng)及孤立節(jié)點(diǎn)識別算法”,自動識別出每個(gè)個(gè)體對應(yīng)的供電路徑,并識別該路徑是否覆蓋了系統(tǒng)所有節(jié)點(diǎn)以及路徑中是否存在環(huán)網(wǎng),對不滿足拓?fù)浼s束的個(gè)體,采用初始種群形成算法形成一個(gè)個(gè)體數(shù)量為1的種群將其替換。此外,為了提高遺傳算法的收斂性能,本文提出了一種定向變異算子,在確定待變異位后,確定所有可替換該位置基因的候選基因組,判斷某基因是否可行的唯一標(biāo)準(zhǔn)為是否滿足拓?fù)浼s束及電氣量約束,最后通過比較適應(yīng)度值從候選組中選取最優(yōu)基因。對IEEE 33節(jié)點(diǎn)和PGE 69節(jié)點(diǎn)等系統(tǒng)的算例分析證明了算法的有效性。傳統(tǒng)的拓?fù)渲貥?gòu)算法大都假定配電網(wǎng)三相對稱,為了簡化,僅針對其中一相進(jìn)行研究,但實(shí)際的配電網(wǎng)更多的是呈現(xiàn)出三相不對稱的特性,雖已有針對不對稱配電網(wǎng)的拓?fù)渲貥?gòu)方法的研究,但方法中三相均采用相同的重構(gòu)策略�；谏鲜龇治�,本文提出了一種針對不對稱配電網(wǎng)的分相重構(gòu)的概念,分相是指三相線路采用不同的重構(gòu)策略,于不同支路進(jìn)行解環(huán)。在該概念下,本文推導(dǎo)建立了分相重構(gòu)的數(shù)學(xué)模型,并采用所提遺傳算法對模型求解,算例分析表明,在滿足三相電壓不平衡度的基礎(chǔ)上,分相重構(gòu)可比不分相重構(gòu)獲得更好的優(yōu)化結(jié)果。配電網(wǎng)是國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的重要公共基礎(chǔ)設(shè)施,其直接面向終端用戶,與廣大人民群眾的生產(chǎn)生活息息相關(guān),本文對實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)故障的自動定位、隔離、恢復(fù)、重構(gòu)的方法及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究,可從理論方面提高配電網(wǎng)供電可靠性及多種運(yùn)行性能,進(jìn)而對實(shí)現(xiàn)全面建成小康社會宏偉目標(biāo)、促進(jìn)“新常態(tài)”下經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展起重要支撐作用。
【圖文】：

包括設(shè)備的基本屬性信息還包括設(shè)備之間的關(guān)聯(lián)信息。本方法主要利用低壓智能逡逑電表的臺賬信息，，形成可用于低壓配電網(wǎng)故障定位的簡化拓?fù)�。逡逑圖２－１中展示了配電網(wǎng)靜態(tài)信息，配電自動化覆蓋率的提升，每個(gè)分段和聯(lián)逡逑絡(luò)開關(guān)均會配置相應(yīng)的監(jiān)測終端ＦＴＵ，如圖中ＦＴＵ１－ＦＴＵ４；除此之外，在每個(gè)分逡逑支線路的始端配置“二遙”故障指示器（Ｆａｕｌｔｌｎｄｉｃａｔｏｒ－Ｈ），如ＦＩ１－Ｈ４。逡逑２．２．２中高壓配電網(wǎng)故障信息逡逑中高壓配電網(wǎng)中的故障信息主要由各類監(jiān)測終端通過各種通信方式（如光纖逡逑通信、ＧＰＲＳ通信等）上傳到控制中心。這些監(jiān)測終端主要包括饋線始端斷路器逡逑監(jiān)測終端、線路分段開關(guān)和聯(lián)絡(luò)開關(guān)的監(jiān)測終端（ＦＴＵ）、分支線路始端的故障指逡逑示器（ＦＩ）等。故障發(fā)生時(shí)，故障路徑上所有監(jiān)測設(shè)備均會檢測到故障信息。根逡逑據(jù)故障信息的來源可將其分為饋線級故障信息和開關(guān)級故障信息。饋線級故障信逡逑２４逡逑

并考慮了故障信息丟失情況下的算法修正方法，提高了方法魯棒性。逡逑２．３．１故障指示類設(shè)備鄰接表的形成逡逑以圖２－２所示簡單配電網(wǎng)為例說明鄰接表形成方法。首先，在本方法中，做逡逑了以下兩項(xiàng)定義：逡逑（ａ）
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM76

【參考文獻(xiàn)】

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3 唐敏;熊謀林;程乙峰;;全球電力市場化改革與中國戰(zhàn)略[J];財(cái)經(jīng)問題研究;2015年09期

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8 陳春;汪l

本文編號：2590002