智能配电网分析8.

现代配电系统分析（8）配电网故障定位隔离与供电恢复20168.1概述背景和意义（1）用户对供电可靠性和电能质量的要求不断提高；（2）电力系统故障无法完全避免；（3）快速、准确的故障定位和供电恢复可以减少用户停电时间，降低事故造成的损失和影响。事故处理过程故障定位（故障诊断）→故障隔离→故障恢复（供电恢复）配电网事故处理的三原则（目标）母线出线开关不跳或少跳；靠近电源侧的开关少跳；没有过流的开关尽量不跳；配网自动化配电SCADA，FTU，RTU8.2配电系统故障处理方式故障处理方式（两种）：（1)无信道支持；（2）有信道支持10.2.1.无信道时的故障处理方式1.基于重合器和分段器的故障处理也称当地控制方式，配电系统的故障处理通过重合器、分段开关之间的配合实现故障的自动定位、隔离和恢复非故障区的供电。有两种处理方式（方案）（1）重合器+电压时间型分段器——电压型方案；（2）重合器+过流脉冲型分段器——电流型方案；（3）重合器——开关全采用重合器8.2配电系统故障处理方式1）电压型方案参数整定：A一慢二快，第一次15s，第二次5s；B、D采用电压-时间型分段器，X时限整定为7s；C、E采用电压-时间型分段器，X时限整定为14s；B、C、D和E的Y时限均为5s；B、C、D和E均设置第一套功能。X为延时合闸时间，Y为故障检测时间AaBbCDcdeE8.2配电系统故障处理方式1）电压型方案——故障隔离过程AaBbCDcdeEAaBbCDcdeEAaBbCDcdeEAaBbCDcdeE（a）（b）（c）（d）8.2配电系统故障处理方式1）电压型方案——故障隔离过程（续）AaBbCDcdeEAaBbCDcdeEAaBbCDcdeEAaBbCDcdeE（e）（f）（g）（h）8.2配电系统故障处理方式1）电流型方案参数整定：A一慢二快，第一次15s，第二次5s；B和C的计数次数均整定为2次。AaBbCc8.2配电系统故障处理方式1）电流型方案——故障隔离过程AaBbCcAaBbCcAaBbCcAaBbCcAaBbCc（a）（b）（c）（d）（e）8.2配电系统故障处理方式当地控制方式的特点优点：实现简单；无通信系统和后台系统，建设费用低；不足：（1）开关动作频繁，降低设备使用寿命；（2）系统承受多次短路电流冲击，用户遭多次停电；（3）故障处理和恢复时间偏长——相对远方控制方式。（4）变电站保护与出线保护之间、重合器与重合器之间以及重合器与分段器之间配合难度大，定值整定复杂。（5）不具备“四遥”功能，小电流接地系统单相接地故障难以查找。8.2配电系统故障处理方式2.基于故障指示器的故障处理主要设备:故障指示器——利用电磁原理，检测配电线路的故障电流，指示故障所在的出线、分支和区段。故障指示器有两种类型:①短路故障指示器——检测ΔI+电压电流降零；②接地故障指示器——基于小电流接地系统单相接地选线原理和方法：（1）5次谐波法；（2）电流突变法——线地电容短时间内放电；（3）首半波法——比较电容电路和电压的首半波；（4）零序电流法；（5）信号注入法。8.2配电系统故障处理方式10.2.2.有信道时的故障处理方式分为分散式和集中式1.分散处理方式（1）采用点对点通信方式；（2）FTU具有通信功能，FTU之间交换故障信息，协同工作；2.集中处理方式（1）通信系统为一对多；（2）控制中心（主站）根据FTU上报的信息进行智能判断，完成故障的定位、隔离、负荷转带、网络重构直至恢复供电；3.优点：故障处理过程一次到位，避免开关的多次重合。8.2配电系统故障处理方式10.2.2.有信道时的故障处理方式2.集中处理方式（续）8.3配电系统故障定位故障定位，也称故障诊断——根据开关流过短路电流与否（并非通过开关的整定值）来判断故障区段。1.辐射状配电网络(FTU单采电流)2.环网运行网络（FTU采集电流和电压）供电方向过流过流过流不过流故障功率方向过流过流过流过流不过流故障功率方向8.3配电系统故障定位3.配电网故障定位的基本问题：如何选用合理严格的数学方式来描述故障定位问题。4.故障定位算法的要求（1）实时性；（2）容错性；（3）通用性5.故障算法的分类（两类）（1）以图论知识为基础，根据配电网的拓扑模型进行故障定位，如统一矩阵算法；（2）以人工智能或随机优化算法为基础，如遗传算法。8.4配电系统故障隔离故障隔离的实现过程故障定位完成后，结合电网拓扑结构搜索出与故障点相连的线路开关，形成待操作开关列表，在监控中心按照列表的开关遥控操作开关隔离故障元件。实现方式手动方式——调度员遥控操作开关；自动方式——隔离程序计算后自动遥控执行。8.5配电系统供电恢复定义系统供电恢复，也称故障恢复（ServiceRestoration），指在故障定位和隔离的基础上，对非故障停电区域恢复供电的优化问题，即：故障定位隔离后，在满足配电网络各种约束的前提下，通过改变网络中的开关（联络、分段）的分合状态，找到针对一个（或多个）目标函数最优的供电恢复方案。故障恢复——规划问题——优化方法求解功能定位辅助调度员决策——恢复供电8.5配电系统供电恢复一个典型的配电网络8.5配电系统供电恢复故障恢复的基本要求（1）快速性；（2）恢复负荷尽量可能多，重要负荷优先恢复；（3）开关操作数尽量少；（4）网络结构的变动尽可能少;（5）满足系统的电气约束——电流电压无越限情况。故障恢复的数学问题多目标、多时段、多组合、多约束的非线性优化问题。对应有多个故障恢复方案。存在多种恢复方案——方案的评价问题。8.5配电系统供电恢复故障恢复的目标函数（1）恢复的负荷量：（2）开关操作数（分段+联络）：（3）系统有功损耗：（4）负荷平衡:（5）电压（末梢节点）质量:（6）用户平均停电时间:maxkkkRIy11min((1))mnijijco21minmrrrIR221,maxminfniiiSSmaxeUminAIHC8.5配电系统供电恢复故障恢复的约束条件（1）可用供电容量：（2）支路容量限制：（3）功率平衡：（4）辐射状供电约束（不含DG）：()qrrqrFPxGqSkRgG()iikkiikTkFPPLyiNmax||kkPP8.5配电系统供电恢复故障恢复方法——求最优解（1）启发式的搜索方法寻找可能的恢复方案；（2）用模糊数学的方法对候选方法进行评价；（3）用遗传算法建立评价函数，寻找评价下的最优解；（4）用模拟退火算法进行寻优；（5）专家系统，基于规则库的推理推理技术；（6）多代理技术（Multi-Agent，多智能体）8.5配电系统供电恢复启发式搜索以一定的规则指标来限定搜索方向，以一定的准则来评价可能的解，以减小搜索空间，提供搜索效率。规则指标通常有:（1）联络开关的备用容量：（2）分段开关的可转移负荷：（3）联络开关与电压越限母线间的电气距离；按照一定的规则对指标进行排序以寻找开关操作集，考虑用户优先级的情况下进行故障恢复，每次开关操作均要进行一次潮流计算（比较耗时）。