智能配電網(wǎng)分布式饋線自動(dòng)化技術(shù).pdf

1、隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，用戶對(duì)供電可靠性的要求進(jìn)一步提高，對(duì)于高科技數(shù)字化設(shè)備來(lái)說(shuō)，哪怕持續(xù)數(shù)秒鐘的短時(shí)停電也會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失與社會(huì)影響，而傳統(tǒng)的就地式和集中式饋線自動(dòng)化（Feeder Auomstion，簡(jiǎn)稱FA）的供電恢復(fù)時(shí)間達(dá)分鐘級(jí)，因此亟待采用先進(jìn)的配電FA技術(shù)進(jìn)行故障區(qū)段定位、隔離與供電恢復(fù)操作，以進(jìn)一步提高供電質(zhì)量，減少停電損失。采用基于饋線終端對(duì)等通信的分布式FA技術(shù)，可以將供電恢復(fù)時(shí)間縮短至1s以內(nèi)，分布式FA技術(shù)也已經(jīng)

2、成為目前FA領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。此外，隨著分布式電源的大量接入、高度滲透，使得配電網(wǎng)成為故障電流雙向流動(dòng)的有源網(wǎng)絡(luò)，給配電線路的故障區(qū)段定位提出了新問(wèn)題。因此，研究智能配電網(wǎng)分布式FA技術(shù)及研究含分布式電源智能配電網(wǎng)的故障區(qū)段定位方法具有重要的理論意義與工程應(yīng)用價(jià)值。
　　本文在分析傳統(tǒng)的就地式FA與集中式FA以及現(xiàn)有的分布式FA技術(shù)的基礎(chǔ)上，給出了分布式FA的實(shí)現(xiàn)模式，提出了通用性較強(qiáng)的分布式故障區(qū)段定位、隔離與供電恢復(fù)原理及聯(lián)絡(luò)開(kāi)

3、關(guān)自動(dòng)識(shí)別方法。研究分布式電源對(duì)智能配電網(wǎng)短路電流的影響，提出基于故障電流幅值比較和基于故障電流相位比較的含分布式電源智能配電網(wǎng)故障區(qū)段定位方法。論文主要的研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)有:
　　(1)提出了通用性較強(qiáng)的分布式FA的控制原理及實(shí)現(xiàn)模式。分布式FA系統(tǒng)由智能終端單元、對(duì)等通信系統(tǒng)及配電自動(dòng)化主站三部分構(gòu)成，智能終端單元之間對(duì)等交換信息，獨(dú)立判斷出故障區(qū)域，進(jìn)行分布式故障區(qū)段定位、隔離與供電恢復(fù)操作，實(shí)現(xiàn)分布式控制;對(duì)等通信系統(tǒng)承載

4、著智能終端單元之間以及智能終端單元與配電自動(dòng)化主站的數(shù)據(jù)通信;而配電自動(dòng)化主站只負(fù)責(zé)接收智能終端單元故障處理的最終結(jié)果。將分布式FA面向開(kāi)關(guān)類型設(shè)計(jì)算法，把饋線開(kāi)關(guān)分為電源開(kāi)關(guān)、干線開(kāi)關(guān)與支線開(kāi)關(guān)，針對(duì)具體的開(kāi)關(guān)類型執(zhí)行相應(yīng)的故障區(qū)段定位、隔離與供電恢復(fù)算法。根據(jù)實(shí)現(xiàn)方法的不同將分布式FA分成協(xié)同型與代理型兩種實(shí)現(xiàn)模式，協(xié)同型分布式FA由多個(gè)智能終端單元共同決策、協(xié)同完成分布式故障區(qū)段定位、隔離與供電恢復(fù)操作;代理型分布式FA則由主控智

5、能終端單元（代理）收集關(guān)聯(lián)饋線上所有開(kāi)關(guān)的故障信息并進(jìn)行代理控制決策，實(shí)現(xiàn)故障區(qū)段定位、隔離與供電恢復(fù)操作。
　　(2)提出了基于智能終端“接力查詢”的聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)自動(dòng)識(shí)別方法。在配電智能終端內(nèi)配置局域拓?fù)湫畔?，智能終端通過(guò)“接力查詢”識(shí)別出饋線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，根據(jù)開(kāi)關(guān)狀態(tài)信息（是否處于“分”位）及開(kāi)關(guān)位置信息（開(kāi)關(guān)兩側(cè)是否都與電源相連）來(lái)識(shí)別出聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)位置，識(shí)別方法簡(jiǎn)單、可靠，能夠適應(yīng)配電線路拓?fù)渥兓臓顩r，而且不需要加裝電壓互感器，投資

6、小，經(jīng)濟(jì)性好，易于工程實(shí)現(xiàn)。
　　(3)介紹了分布式FA的對(duì)等通信技術(shù)。分析了分布式FA對(duì)通信系統(tǒng)的要求，給出了適用于分布式FA的兩種光纖通信組網(wǎng)方式——工業(yè)以太網(wǎng)和EPON;利用虛擬局域網(wǎng)技術(shù)，將關(guān)聯(lián)饋線上的終端設(shè)置在虛擬局域網(wǎng)內(nèi)，提升分布式FA對(duì)等通信網(wǎng)絡(luò)的管理效率;介紹了分布式FA實(shí)時(shí)控制數(shù)據(jù)快速傳輸?shù)娜N方式（數(shù)字化變電站GOOSE傳輸機(jī)制、支持優(yōu)先級(jí)的TCP協(xié)議及支持重發(fā)機(jī)制的UDP協(xié)議），指出采用UDP協(xié)議傳輸實(shí)時(shí)控制

7、數(shù)據(jù)能夠滿足分布式FA應(yīng)用的要求。
　　(4)分析了含分布式電源智能配電網(wǎng)短路電流特征，研究了故障時(shí)分布式電源對(duì)故障點(diǎn)、故障點(diǎn)上游線路及故障點(diǎn)下游線路短路電流的影響，推導(dǎo)出含分布式電源智能配電網(wǎng)故障點(diǎn)上游非故障區(qū)段、故障點(diǎn)下游非故障區(qū)段以及故障區(qū)段兩端短路電流之間的幅值關(guān)系和相位關(guān)系，為下一步研究含分布式電源智能配電網(wǎng)的故障區(qū)段定位問(wèn)題奠定基礎(chǔ)。
　　(5)提出了基于故障電流幅值比較和基于故障電流相位比較的含分布式電源智能配

8、電網(wǎng)的故障區(qū)段定位方法。研究考慮電壓變化量約束時(shí)分布式電源的準(zhǔn)入容量，通過(guò)分析電網(wǎng)電壓變化量約束對(duì)分布式電源準(zhǔn)入容量的影響，推導(dǎo)出分布式電源準(zhǔn)入容量與電網(wǎng)電壓變化量及并網(wǎng)點(diǎn)的系統(tǒng)短路容量之間的關(guān)系。當(dāng)分布式電源不參與電網(wǎng)調(diào)壓且其準(zhǔn)入容量受電網(wǎng)電壓變化量限制時(shí)，分析分布式電源提供最大短路電流與系統(tǒng)短路電流之間的幅值關(guān)系，提出通過(guò)比較線路區(qū)段兩端故障電流的幅值進(jìn)行故障區(qū)段定位的方法，并給出該方法在分布式FA中應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)方案;如果分布式電源滲

9、透率進(jìn)一步提高，提出通過(guò)比較線路區(qū)段兩端故障電流的相位進(jìn)行故障區(qū)段定位的方法，在定位過(guò)程中采用故障信號(hào)實(shí)現(xiàn)相位測(cè)量的自同步。提出的故障區(qū)段定位方法原理簡(jiǎn)單，易于工程實(shí)現(xiàn)。
　　(6)對(duì)智能配電網(wǎng)分布式FA方法進(jìn)行靜態(tài)模擬試驗(yàn)測(cè)試與現(xiàn)場(chǎng)試運(yùn)行。構(gòu)建了分布式FA原型測(cè)試系統(tǒng)，在智能配電網(wǎng)靜態(tài)物理模擬試驗(yàn)室中搭建“手拉手”電纜線路，將智能終端單元接入EPON對(duì)等通信網(wǎng)絡(luò)，模擬電纜線路不同位置短路故障，驗(yàn)證分布式FA的動(dòng)作邏輯，并分析其動(dòng)

10、作實(shí)時(shí)性;最后將分布式FA系統(tǒng)在廈門(mén)等地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)試，驗(yàn)證分布式FA系統(tǒng)的工程實(shí)用性。
　　本文提出的分布式FA控制方法，能夠自動(dòng)識(shí)別饋線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)的位置，加快了配電網(wǎng)的故障處理速度，將供電恢復(fù)時(shí)間縮短至秒級(jí)，控制方法通用性強(qiáng)，能適應(yīng)不同的運(yùn)行方式;提出的基于故障電流幅值比較和基于故障電流相位比較的含分布式電源智能配電網(wǎng)的故障區(qū)段定位方法，原理簡(jiǎn)單，易于工程實(shí)現(xiàn)。本文的研究成果加快了智能配電網(wǎng)故障隔離及供電恢復(fù)速度，進(jìn)