基于可靠性及经济性的配电自动化差异性规划

配电自动化能够有效地提高供电可靠性,但必须兼顾其可靠性提升效益与投资之间的平衡。综合考虑可靠性和经济性,建立了实施配电自动化后的净收益模型。其中可靠性计算部分所采用的负荷点最小割集算法以及故障修复时间,均针对配电自动化条件进行了修正。结合国家电网公司规定的供电区域分类,研究了可靠性经济性最佳的差异性配电自动化方案。研究表明,B类供电区域推荐采用重合器与分段器配合的就地控制方案、分布式智能终端就地控制方案;产电比在15元/kWh以上的A类供电区域,推荐采用分布式智能终端就地控制方案。对于经济发达、负荷密度大以及可靠性要求高的地区,可考虑采用配电自动化主站集中控制方案,并给出了具体应用的产电比范围。     

配电自动化数据传输有误对配电系统供电可靠性的影响

配电自动化系统可视为一类典型的信息物理系统,其信息环节(包括主站、通信网络以及配电终端单元)是物理配电系统安全可靠供电的重要保证。考虑信息环节数据传输有误影响,旨在提出一种评估配电自动化数据传输有误对配电系统供电可靠性影响的分析方法。首先,以馈线分段联络模型为基础,构建基于供电可靠性指标以及包含故障定位、故障隔离和故障处理恢复环节细分的馈线故障模式后果分析解析模型;随后,引入信息环节数据传输有误影响,提出相应的可靠性指标修正模型,以系统停电时间和系统缺供电量为指标,评估配电自动化传输信息有误对配电系统可靠的影响。最后通过算例验证了所提模型和算法的有效性。     

配电自动化终端布点优化的动态规划研究

提高配电系统的供电可靠性是配电自动化系统建设的重要目标,但需考虑配电自动化设备的经济成本,且实际工程中通常是分阶段拨款。提出一种考虑供电可靠性和经济成本的配电自动化终端布点优化的动态规划方法,混合使用多种类型配电终端,在架空线安装故障指示器、电压时间型终端、电压电流型终端,在电缆线安装故障指示器、二遥终端和三遥终端,根据自动化终端类型确定故障影响模式。运用JAVA语言进行编程,实现从XML文件读取配网数据。以开关为边界划分配电网的区域节点,采用开源的图形库JGraphT存储配网拓扑信息。考虑故障停电情况,以用户年平均故障停电时间为评价供电可靠性的指标,分别建立以可靠性指标为优化目标和以投资总额为优化目标的配电自动化终端布点优化的动态规划模型。使用建模系统GAMS求解模型,得到配电终端布点优化结果。采用某地区区域配电网自动化终端布点规划作为算例验证,结果显示了该方法的可行性与优越性,为类似实际工程提供借鉴与依据。     

复杂配电自动化系统可靠性计算及设备布局规划

为了准确有效地评估配电自动化系统实施效益,提高配电自动化系统规划水平,进行了复杂配电自动化系统可靠性分析,建立了计及故障段内定位时间的复杂配电系统分区可靠性计算模型。基于馈线多向树结构,分析了不同终端配置情况下的故障处理逻辑,计算了区域用户停电时间和系统停电时间,同时计及设备计划检修的影响。在可靠性分析的基础上,针对开关及二次设备混合优化难题,提出"最大比效益增量"法,通过两种优化目标完善架空、电缆线路开关和二次自动化设备的选型、数量和安装位置,为配电自动化系统规划提供参考。     

基于多元化负荷可靠性要求的配电自动化应用研究

随着社会经济的不断发展,配电网中的负荷日益呈现多样性和复杂性的特点,且不同类型负荷对电力系统可靠性和供电质量的需求各异,因此,开展基于多元化负荷接入特性对可靠性要求的配电自动化规划方法研究具有重要的理论与实际意义。以长沙市芙蓉区为例,首先分析芙蓉辖区内主要行业负荷的特性,结合行业特点确定不同负荷的供电可靠性需求;随后依据所辖区的供电可靠性规划、人工故障区域隔离时间、故障修复时间和故障率确定供电线路所需配电终端的数量,结合每条馈线的负荷类型、网架结构与分段开关的重要程度,确定配电终端的类型与布设位置;最后基于各类型设备的数据采集量与所辖区配电网的现状及规划,估算主站处理数据量,明确主站的建设类型及相应的软硬件功能配置。芙蓉区实施配电自动化后用户供电可靠性显著提高,其中永华线实施全三遥终端配置后供电可靠性从99.997 99%提升至99.999 46%,五一水泵线实施三遥与二遥组合终端配置后,其供电可靠性从99.993 55%提高到99.997 25%。     

配电终端配置方式对配电自动化的影响

介绍了配电自动化的概念、功能及配电终端在配电自动化中起到的作用,阐述了架空线和电缆配电终端安装位置的区别。分析了配电终端配置方式对供电可靠性和经济性的影响,得出在设计配电终端模块配置方式时,除了考虑供电可靠性和经济性外,还需要结合馈线的整体结构,并根据馈线故障率、人工故障隔离时间、故障恢复时间和供电可用率要求进行规划,为配电自动化规划设计提供了参考。     

继电保护与配电自动化协同故障隔离技术

为提高配电网故障处理能力,提出继电保护与配电自动化协同故障隔离技术。制定继电保护与配电自动化相配合的配电网故障处理策略,并分析故障处理的过程。主干线路故障,继电保护在规定的时间动作后,配电自动化对其进一步优化、纠正,使故障隔离在最小范围;分支线路故障,继电保护即可完成,两者互不影响。经静态模拟系统测试表明,继电保护与配电自动化协同故障隔离方案具有可行性,可在更短时间内隔离故障区域,显著提高供电可靠性。     

计及馈线自动化故障处理全过程的配电终端优化布置方法

为了进一步提高配电网供电可靠性,提出了一种计及馈线自动化(feeder automation,?FA)故障处理过程的配电终端优化布置方法。首先以自适应综合型FA模式为例,分析FA的故障定位、隔离与恢复供电的故障处理全过程,并基于电力系统仿真软件DIgSILENT建立了配电终端的动作信号逻辑模型。其次,在考虑了FA故障处理过程的条件下,计算包括故障区域与非故障区域的总负荷停电损失成本,与总投资成本共同构成模型目标函数。考虑系统平均供电可用率指标约束等因素,建立配电终端优化布置模型。然后,基于整数编码的人工蜂群算法确定配电终端最优安装总数,制定配电终端最优配置方案,计算出配电终端最优选址方案。最后,以冀北某地区10 kV配电网作为仿真算例,基于DIgSILENT模拟FA故障处理全过程,验证所提方法的有效性和适用性。     

配电系统可靠性评估实用方法的研究

提出一种新的区域节点定义方法,并基于广度优先搜索法构造复杂配电系统等效模型,采用区域节点行向量法进行配电系统可靠性评估。首先给出区域节点的定义,运用广度优先搜索算法将网络等效为由区域节点和开关元件组成的模型,然后根据区域节点行向量评估负荷点及系统的可靠性指标。在该模型和算法中,区域节点的定义使区域划分更直接有效,其形成算法以支路为对象,操作简单,网络适应性强;利用新的区域节点行向量进行可靠性评估,便于考虑开关装置故障的影响,使其更具实用性。通过对RBTS算例和某实际10 kV配电系统的评估以及对现有分区方法的比较,证明了该模型和算法在简化网络提高运算速度上有明显优势,在适应网络结构变化方面具有较好的鲁棒性。     

配电系统改造及自动化实施对供电可靠性提高的分析

供电可靠性每增加一个百分点,供电企业为改善供电可靠性而增加的费用将急剧增加。为此,引用了国外对配电系统可靠性的一些参考指标及工程计算方法,分别对配电自动化的主要手段——电缆故障指示器及配电管理系统对可靠性提高的影响进行分析,找出实施配电自动化系统的最佳切入点。指出只有当停电费用损失系数达到一个较高的数值时,投资配电管理系统才有适当的投资回报。     

配电网故障判断与负荷均衡化

提出一种配电网简化模型 :将馈线开关当做节点 ,将馈线当做弧 ,从负荷的角度描述配电网 ,并采用邻接表的数据结构加以描述。在此基础上发展了配电网故障区域判断方法 ,讨论了以最少的开关操作隔离故障区域的方法。提出一种以联络开关为核心的用于负荷均衡化的配电网络重构方法 ,将每个联络开关对应的两条馈线看做馈线偶 ,分别定义了馈线偶和配电网的负荷均衡率 ,并以此作为网络重构的评价函数 ,配电网络重构过程由若干馈线偶内负荷均衡化过程组成 ,这种方法具有迭代次数少和不需要量测馈线配电变压器参数等优点。文中给出了典型实例     

基于配电监控终端的配网故障区域判断和隔离

为充分发挥日益完善的馈线自动化硬件系统的功能来达到迅速判断隔离配网故障区域的目的 ,算法采用变结构耗散网络配网模型 ,将配电网的开关看作图的顶点 ,将其馈线看作图的弧 ,并将流过开关的电流当作顶点的负荷 ,将馈线供出的负荷 (即接于该馈线的配电变压器供出的负荷 )当作弧的负荷 ,通过合理配置配电监控终端快速构成配网归一化负荷矩阵 ,从而进行过热弧搜索以有效地解决配电网络故障区段的判断和隔离问题。实践结果表明使用本算法能快速有效地达到目的。同时给出了算法中关键模块的程序框图 ,对算法中的稀疏矩阵数据结构也进行了详细描述     

Determination of loss‐minimum configuration with mathematical optimality in a three‐sectionalized three connected distribution feeder network

In a distribution system, in order to enhance the reliability of power supply, the distribution feeder is divided into several sections by installing sectionalizing switches, and then each of the sectionalized sections is connected to a different feeder. For example, one feeder is divided into three sections by two sectionalizing switches, and then each of the divided sections is connected to the other feeder through sectionalizing switch. Since a distribution system with many feeders has many sectionalizing switches, the system configuration is determined by states (opened or closed) of sectionalizing switches. Usually, a power utility tries to obtain distribution loss‐minimum configuration among large numbers of configuration candidates. However, it is very difficult to determine the loss‐minimum configuration such that the mathematical optimality is guaranteed, because it is well known that determination of a distribution system's configuration is to decide whether each sectionalizing switch is opened or closed by solving a combinatorial optimization problem. In this paper, the authors propose a determination method of loss‐minimum configuration by which the mathematical optimality is guaranteed for a three‐sectionalized three‐connected distribution feeder network. A problem to determine the loss‐minimum configuration is formulated as a combinatorial optimization problems with four operational constraints ( feeder capacity, voltage limit, radial structure, and three‐sectionalization). In the proposed method, after picking up all partial configurations satisfied with radial structure constraint by using enumeration method, optimal combination of partial configurations is determined under the other operational constraints by using conventional optimization method. Numerical simulations are carried out for a distribution network model with 140 sectionalizing switches in order to examine the validity of the proposed algorithm in comparison with one of conventional meta‐heuristics (tabu search). © 2009 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 167(1): 56– 65, 2009; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20530     

重合器和电压-时间型分段器配合的馈线自动化系统的参数整定

为方便重合器和电压-时间型分段器配合馈线自动化系统的应用,研究其参数整定问题,提出了配电网的分层模型。以故障判定过程中任何时刻只能有1台分段开关合闸为原则,论述了分段开关的X-时限的整定方法和手拉手环状配电网的联络开关XL-时限的整定方法。以各个联络开关具有相同的XL-时限为基本多分段多联络配电网的联络开关XL-时限的整定原则,论述了扩展多分段多联络开关XL-时限的整定方法。实例表明了该方法的可行性。     

绵竹智能化配网系统的设计与实现

汉旺新城配网自动化项目涉及户外开关35台,环网柜9台,箱式变电站63台,采用了PCS-9002配网自动化管理系统。配网自动化功能完成后,实现了全网的配网监控、馈线自动化功能,提高了汉旺新城配网自动化的运行水平和供电可靠性。     

考虑馈线自动化的用户停电时间计算

给出了计算辐射状馈线上考虑馈线自动化的用户停电时间的通用公式,不但可以用来分析不同开关设置对用户可靠性的影响,还可以用于在考虑用户的情况下预选设置方案的择优。最后以IEEE—RBTS母线5为例对公式进行了有效性验证。     

配电网的简化模型

提出了一种配电网简化模型：将配电网的馈线开关当作节点,将馈线当作弧。定义了描述配电网潜在连接关系的网基结构矩阵和描述配电网当前连接关系的弧结构矩阵,并讨论了根据配电网潜在连接关系和馈线开关的位置推算出配电网当前连接关系的方法。定义了负荷矩阵,并讨论了根据节点负荷推算出馈线供出负荷的方法及根据馈线供出负荷堆算出节点负荷的方法。基于这些新模型,发展了故障区域判断、健全区域优化恢复供电、配电负荷均衡化及配电网调度仿真的方法,即使在严重缺乏量测数据的情况下,也实现了配电网自动化高级应用功能。     

基于电压-时间型馈线自动化的小电流接地故障定位方法

在大力开展配电自动化系统建设的背景下,提出一种基于电压-时间型馈线自动化且适用于小电流接地系统的接地故障定位方法。当接地故障发生时,通过小电流接地选线装置对接地线路做出判断,依据故障发生概率从大至小逐条触发变电站出线断路器跳闸,经过设置时间后重合,线路上的馈线自动化开关逐级得电合闸,当合于接地故障点时,在设定时间内开关自动分闸并闭锁,从而实现接地故障的自动定位与隔离,大幅度减少抢修人员的工作量。所提方法无需依赖配电主站、配电网稳定通信、变电站小电流选线装置选线高准确率,仅依靠现有馈线自动化终端简单的逻辑判断便将故障隔离,并恢复非故障线路的供电,具有更高的可靠性。     

基于区域序号的自适应就地型馈线自动化故障处理方法

现有就地型馈线自动化在应对网络拓扑变动、多联络点自动恢复等方面存在不足。文中提出了一种基于区域序号的自适应就地型馈线自动化故障处理新方法,所有开关均配置统一定值,并按区域序号定义原则为每个开关分配逻辑序号,各开关的运行参数将根据逻辑序号自动调整,基于配电一二次成套设备并配合变电站出口保护,即可自适应网络拓扑变动,完成故障的定位隔离及多联络恢复供电。通过典型应用案例进一步说明方法在配电网发生新增分支线、多联络运行方式调整、高阻单相接地故障等情况下具有自适性。采用PSCAD/EMTDC进行仿真测试,验证了所提方法的正确性和有效性。     

Impact of two-stage service restoration on distribution reliability

This paper examines the reliability improvements gained by using a two-stage restoration strategy rather than a single-stage restoration strategy following fault inception. In a two-stage strategy, a first stage quickly restores a limited set of customers using automated switches. A later stage restores additional customers using manual switches. The strategies are compared using a predictive reliability assessment algorithm capable of modeling each strategy. The impact of two-stage restoration is examined on a 10-MVA test feeder for various levels of feeder automation. Tests show that two-stage restoration significantly reduces customer interruption time for partially automated feeders. Further, single-stage restoration models underestimate the reliability benefits attainable through partial feeder automation