本文關(guān)鍵詞：饋線(xiàn)自動(dòng)化的最優(yōu)控制模式，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

饋線(xiàn)自動(dòng)化的最優(yōu)控制模式

發(fā)表時(shí)間：2006-03-06 00:12  來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)收集  作者：焦邵華 焦燕莉 程利軍  瀏覽量：

　　電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化、變電站綜合自動(dòng)化、配電自動(dòng)化構(gòu)成當(dāng)前電力系統(tǒng)自動(dòng)化的主要內(nèi)容。其中調(diào)度自動(dòng)化是面向輸電網(wǎng)的全網(wǎng)控制，實(shí)現(xiàn)輸電網(wǎng)的SCADA/EMS/PAS；變電站綜合自動(dòng)化是面向輸電網(wǎng)的重要節(jié)點(diǎn)——變電站的保護(hù)控制系統(tǒng)。這兩項(xiàng)技術(shù)都比較成熟，在國(guó)內(nèi)輸電網(wǎng)中大量得以應(yīng)用，而正在興起的配電自動(dòng)化則充分繼承了調(diào)度自動(dòng)化、變電站綜合自動(dòng)化的許多技術(shù)。在微觀環(huán)節(jié)上，配電自動(dòng)化既包括類(lèi)似于調(diào)度自動(dòng)化的SCADA/GIS/PAS，又包括類(lèi)似變電站綜合自動(dòng)化的配電變電站、開(kāi)閉所、饋線(xiàn)自動(dòng)化。目前，在輸電網(wǎng)自動(dòng)化中形成了以網(wǎng)調(diào)、省調(diào)、重要變電站的分層控制，在變電站綜合自動(dòng)化中形成了保護(hù)功能相對(duì)獨(dú)立，功能下放，就地安裝的全分布式自動(dòng)化系統(tǒng)。在配電自動(dòng)化中，目前的故障處理及控制模式有多種，本文旨在討論如何實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的控制模式。

　　由于配電自動(dòng)化起步較晚，故該技術(shù)能夠充分借鑒其它自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，能充分吸納通信技術(shù)、測(cè)控技術(shù)、軟件技術(shù)的新成果。通信是配電自動(dòng)化的關(guān)鍵，文獻(xiàn)[1]總結(jié)了應(yīng)用于配網(wǎng)的多種通信方式及現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)。隨著通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，配電自動(dòng)化越來(lái)越趨向于分層控制。同時(shí)，中壓配電設(shè)備的制造水平正在快速進(jìn)步，其中具有代表性的是智能一體化開(kāi)關(guān)技術(shù)，該技術(shù)采用永磁操作機(jī)構(gòu)，開(kāi)關(guān)本體與配電終端一體化，作為一個(gè)整體參與饋線(xiàn)自動(dòng)化功能。隨著真空滅弧技術(shù)的進(jìn)步，斷路器與負(fù)荷開(kāi)關(guān)在成本上差異不大，這使得斷路器在配網(wǎng)中作為分段開(kāi)關(guān)得以應(yīng)用，從而為配電終端直接控制斷路器出口跳閘奠定了基礎(chǔ)。

　　配電自動(dòng)化對(duì)供電可靠性的高要求同時(shí)也導(dǎo)致了對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)自身可靠性的高要求。如何改進(jìn)配電自動(dòng)化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及控制模式來(lái)提高自動(dòng)化系統(tǒng)本身的可靠性是值得充分研究的問(wèn)題。

　　2 饋線(xiàn)自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)層次及特點(diǎn)

　　2.1 主站監(jiān)控式饋線(xiàn)自動(dòng)化

　　配電主站、配電子站、饋線(xiàn)配電終端是構(gòu)成國(guó)內(nèi)配電自動(dòng)化的三大環(huán)節(jié)。主站監(jiān)控式饋線(xiàn)自動(dòng)化是指完全由主站實(shí)現(xiàn)的饋線(xiàn)故障緊急控制。配電主站是大型配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)的核心，作為控制中心，它依賴(lài)于通信，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)全局性的數(shù)據(jù)采集與控制，從而實(shí)現(xiàn)配電SCADA、配電高級(jí)應(yīng)用（PAS）。同時(shí)以地理信息系統(tǒng)（GIS）為平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了配電網(wǎng)的設(shè)備管理、圖資管理，而SCADA、GIS和PAS的一體化則促使配電主站的功能更綜合、更緊密、更強(qiáng)大，成為提供配電網(wǎng)保護(hù)與監(jiān)控、配電網(wǎng)管理與維護(hù)的全方位自動(dòng)化運(yùn)行管理系統(tǒng)[3]。在主站層實(shí)現(xiàn)的饋線(xiàn)自動(dòng)化功能簡(jiǎn)單明了，參見(jiàn)圖1所示系統(tǒng)，當(dāng)在開(kāi)關(guān)S1和開(kāi)關(guān)S2之間發(fā)生故障F1（非單相接地），線(xiàn)路出口保護(hù)使斷路器B1動(dòng)作，將故障線(xiàn)路切除，實(shí)現(xiàn)故障識(shí)別；再根據(jù)裝設(shè)在S1處的FTU檢測(cè)到故障電流而裝設(shè)在開(kāi)關(guān)S2處的FTU沒(méi)有故障電流流過(guò)，此時(shí)自動(dòng)化系統(tǒng)將確認(rèn)該故障發(fā)生在S1與S2之間，遙控跳開(kāi)S1和S2實(shí)現(xiàn)故障隔離并遙控合上線(xiàn)路出口的斷路器B1，最后合上聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)S3完成向非故障區(qū)域的恢復(fù)供電。

　　這種基于通信的饋線(xiàn)自動(dòng)化方案以集中控制為核心，綜合了電流保護(hù)、RTU遙控及重合閘功能，能夠快速切除故障，在幾秒到幾十秒的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)故障隔離，在幾十秒到幾分鐘內(nèi)實(shí)現(xiàn)恢復(fù)供電。

　　主站監(jiān)控方案中故障識(shí)別、故障網(wǎng)絡(luò)拓樸分析、故障定位、故障負(fù)荷轉(zhuǎn)移都由配電主站集中處理，形成順序控制策略，再通過(guò)遠(yuǎn)方通信逐項(xiàng)完成。配電網(wǎng)緊急控制功能及邏輯完全做在主站中，對(duì)配電終端僅要求具有RTU功能，對(duì)配電網(wǎng)通信的依賴(lài)性強(qiáng)，當(dāng)通信系統(tǒng)發(fā)生故障或控制中心故障，則不可避免地導(dǎo)致整個(gè)控制系統(tǒng)癱瘓，失去故障隔離、恢復(fù)供電功能。如同在微機(jī)繼電保護(hù)發(fā)展初期，變電站的眾多保護(hù)功能僅由一臺(tái)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)一樣，這種完全依賴(lài)通信的主站集中式控制模式可靠性較差，應(yīng)當(dāng)考慮緊急控制功能的分布實(shí)現(xiàn)與下放。

　　2.2 子站監(jiān)控式饋線(xiàn)自動(dòng)化

　　配電子站通常位于變電站或配網(wǎng)分控制中心，其功能涵蓋通信處理和就地監(jiān)控，與變電站綜合自動(dòng)化一樣，配電子站在子站層能夠獨(dú)立實(shí)現(xiàn)對(duì)饋線(xiàn)的信息采集與控制。在饋線(xiàn)故障處理中，故障識(shí)別、故障隔離功能可以由配電子站完成。這種控制方式實(shí)現(xiàn)了主站中緊急控制部分功能的下放，增強(qiáng)了子站的控制功能，減弱了饋線(xiàn)故障處理對(duì)主站的依賴(lài)，是目前比較流行的控制方式。

　　該控制模式需要協(xié)調(diào)解決故障隔離與故障負(fù)荷轉(zhuǎn)移的關(guān)系。主站能夠基于配電網(wǎng)全局的拓樸信息給出全局最優(yōu)的故障負(fù)荷轉(zhuǎn)移方案，其優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的約束條件包括開(kāi)關(guān)的操作次數(shù)、負(fù)荷轉(zhuǎn)移的合理行、重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的合理行、網(wǎng)損等因素。一般情況主站在故障發(fā)生后進(jìn)行負(fù)荷轉(zhuǎn)移的分析，為調(diào)度給出最優(yōu)恢復(fù)策略，由調(diào)度確認(rèn)后實(shí)現(xiàn)負(fù)荷轉(zhuǎn)移。

　　實(shí)際上只有在復(fù)雜的大型配電網(wǎng)中發(fā)生大范圍故障時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)較大的負(fù)荷需要轉(zhuǎn)移，自動(dòng)化系統(tǒng)將通過(guò)復(fù)雜的拓樸分析給出一系列順序執(zhí)行的轉(zhuǎn)移負(fù)荷方案。然而通常情況下，饋線(xiàn)故障的恢復(fù)供電措施都很簡(jiǎn)單，只需考慮聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)投入備用電源是否能夠完成負(fù)荷轉(zhuǎn)移。對(duì)于這種單一操作可以考慮通過(guò)配電子站來(lái)完成。理想的方案是由主站在正常運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行故障預(yù)想，，在線(xiàn)生成控制策略，并下載到配電子站中，即對(duì)于哪些故障可以由配電子站直接進(jìn)行故障負(fù)荷的轉(zhuǎn)移，主站作為該項(xiàng)任務(wù)的后備。

　　2.3 終端監(jiān)控式饋線(xiàn)自動(dòng)化

　　2.3.1 重合器方式

　　重合器方式就是一種最簡(jiǎn)單的終端控制式饋線(xiàn)自動(dòng)化功能，這種簡(jiǎn)單而有效的方式能夠提高供電可靠性，其突出優(yōu)點(diǎn)是功能獨(dú)立，無(wú)需外界干涉，封裝性好，相對(duì)于傳統(tǒng)的電流保護(hù)有較大的優(yōu)勢(shì)。該方案的缺點(diǎn)是故障隔離的時(shí)間較長(zhǎng)，多次重合對(duì)相關(guān)的負(fù)荷有一定影響，影響電能質(zhì)量。

　　2.3.2 饋線(xiàn)系統(tǒng)保護(hù)[3]

　　饋線(xiàn)系統(tǒng)保護(hù)是利用良好的網(wǎng)絡(luò)通信和分散安裝的配電終端實(shí)現(xiàn)的具有特殊原理的全線(xiàn)速動(dòng)式區(qū)域性饋線(xiàn)保護(hù)。

　　該方案的基本原理如下：參見(jiàn)圖2所示典型系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用斷路器作為分段開(kāi)關(guān)，如圖A、B、C、D、E、F。對(duì)于變電站M，手拉手的線(xiàn)路為A至D之間的部分。變電站N則對(duì)應(yīng)于E至F之間的部分。M側(cè)的饋線(xiàn)系統(tǒng)保護(hù)則控制開(kāi)關(guān)A、B、C、D的保護(hù)單元UR1至UR4組成，這些分散安裝的終端通過(guò)總線(xiàn)式快速網(wǎng)絡(luò)相連。

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