基于5G的含分布式电源智能分布式馈线自动化实现方法

分布式电源(distributed generation,DG)接入比例的增高,改变了配电网的馈线结构,影响了短路电流分布及流向,使得配电网故障处理更加复杂。由于光纤通信无法实现全覆盖,分布式馈线自动化(feeder automation,FA)的处理时效面临新的挑战。针对以上问题,结合5G网络通信技术,提出一种基于5G的含DG智能分布式FA实现方法。采用相邻终端划分为基本单元区域的模式,以基本单元区域为单元,通过5G网络共享实时信息数据,引入电流算式实现含DG配电网的故障快速定位,并结合DG特性实现故障隔离及恢复。基于以上方法,研制了新型智能配电自动化终端,在试点工程成功投入使用,验证了该技术的正确性和可行性。     

基于对等通信网络的智能分布式自愈控制的研究

在分析SDTU的结构、功能及配电网自愈控制的实现目标和自愈处理流程的基础上,参考了IEC 61850标准下分层结构体系和面向通用对象的变电站事件(GOOSE)模型,针对SDTU分布式存在的终端间信息交互不畅、故障发生时越级跳闸的问题,对基于对等通信网络的智能分布式自愈控制进行了研究。借助分层体系结构下的智能终端及其分布式FA逻辑算法,完成对配电网故障的监测、定位、隔离及恢复。参照GOOSE模型的对等通信网络报文传输,实现了报文传输的实时性与灵活性,并通过对配电网自动化系统进行实际设备建模实验,验证了基于对等通信网络的分布式自愈控制有效地实现了SDTU多点多联络的分布式控制,保证了故障定位、隔离和恢复的准确性和可靠性。     

适应分布式电源接入的双模式馈线自动化研究

随着分布式电源接入配电网的容量越来越大,现有馈线自动化(feeder automation,FA)模式存在适应性问题。在分析分布式电源接入对电压—时间型FA、分布智能FA以及集中智能FA影响的基础上,提出了不受分布式电源影响的基于暂态能量的方向元件和基于负序电压不对称度的"分闸"判据;针对电压—时间型FA,采用负序电压"分闸判据"以实现故障的就地定位与隔离;针对分布智能FA模式和集中智能FA模式,利用基于暂态能量的方向元件实现故障识别与隔离。最后提出了一种集中型和电压—时间型双模式馈线自动化方案,可进一步提高含分布式电源配电网的故障处理水平。     

有源配电网的馈线自动化效果评价方法

随着分布式能源和可再生能源技术的广泛研究与应用以及信息通信技术和电力电子技术的同步发展,传统被动单向式供电配电网正面临向双向供电的配电网发展的巨大挑战,主动配电网(active distribution network,ADN)(即有源配电网)是解决上述问题的重要方法和手段。然而在有源配电网中传统馈线自动化技术难以保证选择的正确性,需要提供新的更有效的评价方法作为理论基础。针对目前大量分布式能源接入配电网所带来的电网自动化问题,基于有源配电网的特点并从馈线自动化(feeder automation,FA)动作过程与FA动作结果 2个角度来对FA处理效果进行评价,提出有源配电网的馈线自动化评价指标体系及效果评价方法,为将来有源配电网的馈线自动化技术发展提供理论依据。     

信息物理融合的有源配电网故障仿真测试技术研究

有源配电网具有信息物理系统的基本形态,为了更高效准确的反映有源配电网的运行特征,该文提出基于有限状态机的有源配电网信息物理混合模型及其故障仿真框架,基于有源配电网馈线自动化(feeder automation,FA)及检同期合闸原理提出了信息物理融合的有源配电网故障仿真模型与方法,最后,通过仿真算例验证所提模型与方法的有效性。     

配电网分布式控制实时数据的GOOSE over UDP传输方式

分布式控制是智能配电网实现广域保护、控制应用的重要方式,报文的实时性是影响分布式控制性能的关键因素。文中在分析配电网分布式控制应用对通信的要求基础上,对现有的快速报文传输方式进行了比较,提出了基于用户数据报协议(UDP),用通用面向对象变电站事件(GOOSE)机制传输实时报文(GOOSE over UDP)的方案,可实现快速报文在广域网传输。通过试验平台对该方案的传输性能进行了测试,测得配电终端之间传输延时最大不超过10 ms,满足配电网分布式控制应用的需求。     

基于贝叶斯全解析模型与多因素降维的有源配电网分布式故障区段定位方法

随着配电网规模的扩大与分布式电源的并网运行,传统集中式故障区段定位方法难以满足故障诊断准确性和可靠性的要求。对此文章提出一种基于贝叶斯全解析模型与多因素降维的有源配电网分布式故障区段定位方法。首先构建基于多代理机制的分布式故障诊断模式,提出故障区段定位基本原理;其次考虑FTU多种类型信息畸变情况,提出基于故障假说的贝叶斯全解析模型,并利用故障矛盾理论与故障电流序列特征对模型进行降维与化简;最后论述多代理机制下故障定位方法的实现流程,准确定位配电网故障区段。仿真结果表明,该方法具有较高的容错性,且能够有效改善集中式算法的单点失效问题,适用于规模化有源配电网。     

基于改进UDP传输方式的无线智能分布式馈线自动化技术

针对无线通信方式不能满足智能分布式馈线自动化(feeder automation,FA)的要求,提出了采用面向通用对象的变电站事件(generic object oriented substation event,GOOSE)报文传输机制对用户数据报协议(user datagram protocol,UDP)应用层传输协议进行改进的方案。结合GOOSE的传输控制机制和UDP的无连接传输方式,实现了无线通信系统中数据的快速可靠传输,并针对可能出现的无线通信异常、通信时延与丢包、重发包等情况,采用应用层协议控制的方式进行处理。通过模拟线路测试数据进行分析,表明改进UDP传输方式可以适用于无线通信网络,满足智能分布式FA的应用需求。     

基于无线通信的智能分布式馈线自动化技术

由于智能分布式馈线自动化(FA)的对等式通信对通信介质有着严苛的要求,目前主要采用基于以太网无源光网络(EPON)或工业以太网技术的光纤通信方式。该通信方式需要铺设费用昂贵的光缆通道,因此难以适用于老城区或旧线路改造区域。文中通过研究智能分布式FA故障处理过程和无线通信情况下智能分布式FA的自适应性,提出基于4G/5G无线通信的智能分布式FA技术。针对通信过程中可能出现通信中断、通信延时与丢包、通信多包等异常情况,采用应用层协议控制与故障处理流程相结合的方法,实现终端之间通信时间指标与FA过程的严密配合,完成无线通信情况下的分布式故障处理。通过模拟多场景测试和现场应用情况,表明文中算法能够适应不同的无线通信条件并准确完成故障隔离与非故障区域的恢复,验证了文中基于无线通信的智能分布式FA技术的有效性。     

基于IEC61850的智能分布式馈线自动化系统建模

为了实现配电线路的馈线自动化(FA)功能,将IEC61850建模思想引入馈线自动化系统中,建立关于智能分布式馈线自动化的终端设备信息模型;然后构建了基于GOOSE通信的信息交换模型,提出了将信息交换限制在相邻终端之间的两两通信方式;最后分析了电缆型配电线路实现馈线自动化的保护逻辑和信息模型的数据流。分析表明所提方法可以快速隔离故障和恢复供电,提高了供电的可靠性。     

基于5G通信的智能分布式配电保护技术研究与应用

配电网供电可靠性的提升依赖于完善的继电保护技术,介绍了一种基于5G无线通信的配电网快速故障隔离技术,利用5G通信大带宽、高可靠、低延时的特点,突破了光纤通信对传统配电网快速故障隔离技术的限制,为智能分布式配电保护技术得以应用在更多的场合提供了新方向。为了解决常规GOOSE报文无法在5G网络中传输的问题,提出了将R-GOOSE协议应用于智能分布式配电保护的方法,并对该方式下5G带宽及流量问题做了探讨。最后通过试点工程应用,对通信性能、保护功能进行了验证,证明了整体方案的有效性和适用性。     

RT-LAB的智能分布式自动化终端互操作闭环仿真测试策略

由于智能分布式具有快速定位、隔离故障并转供复电的特点,基于智能分布式的馈线自动化技术在城市配电网的重要供电区域逐渐得到推广应用。然而,对于采用IEC61850对等通信的智能分布式配电自动化终端,不同厂商终端之间的互操作对通信模型和功能逻辑的一致性要求非常高,导致实际工程中互操作成功率非常低,这也成为推广智能分布式技术的最大阻碍。为此,本文基于实时数字电力系统仿真平台,研究并提出了适用于智能分布式自动化终端互操作的硬件在环测试平台和测试方法。该成果已经广泛应用于广东电网智能分布式终端互操作测试,及时发现并解决了互操作中存在的问题,为后续的现场测试及落地投运扫除技术障碍。     

分层备用保护型馈线自动化技术研究

将后备分层保护技术特点引入智能分布式馈线自动化系统,提出一种新型的分层备用保护型馈线自动化算法。根据配电网络拓扑结构及供电方向定义每回线配电终端的区域属性和层级属性,同时采用组播传输方式实现智能分布式FA通信,最终实现故障快速隔离与非故障区域恢复。经过RTDS仿真验证及现场验证表明,该方法可快速完成故障处理,当终端通信故障或下级开关动作失效时,上级开关自动动作,在减少故障处理时间的同时,提高了分布式馈线自动化系统的可靠性。     

智能变电站中性点非有效接地系统接地保护研究

接地保护是电力系统继电保护的重要组成部分,传统的接地保护装置存在可用故障信息有限、响应速度慢、算法复杂、可靠性低等问题,严重影响供电质量和运行效率的提高。智能变电站为解决单相接地保护提供了新的思路,以多智能变电站为基础,构筑区域集控式智能供电体系,通过GOOSE网络实现信息共享,构造故障识别与隔离系统,对站内信息集中处理、综合判断,采用基于分布式终端之间对等交换数据的智能控制技术,提出零序全电流功率方向原理,重点研究基于多判据的单相接地保护判据的构造以及GOOSE网络传输关键技术,保证了单相接地保护的选择性与可靠性,有效解决了传统保护方式存在的各种问题,为智能变电站多判据继电保护的实现提供了理论分析基础。     

针对智能变电站二次回路故障的高压断路器故障追踪

针对相关二次回路故障导致高压断路器不正确动作的情况进行分析,提出了一种基于有向二分图模型的故障追踪方法,从而对高压断路器不正确动作具体原因进行反向追踪。首先根据面向通用对象的变电站事件报文的传递路径将相关二次回路网络分簇为通信网络、保护装置、智能组件及测控装置,并将每一簇作为一个子域。其次利用智能变电站端的相关二次回路异常信息及故障原因之间的逻辑关系,在每个子域内建立基于有向二分图的故障关联模型。最后引入贝叶斯疑似度对故障原因进行计算分析并结合反向推理进行验证,从概率上保证了结果的准确性。案例分析表明,所提故障追踪方法可以及时对高压断路器不正确动作追本溯源,且具有较高的容错性。     

分布式智能的小电流接地故障定位方法

为了减少通信压力和提高供电可靠性,提出一种分布式智能的小电流接地故障定位方法。该方法以故障点两侧的暂态零序电流相似程度低和波形差异大为基础;利用配电自动化系统终端采集故障信息,通过对等通信网络使相邻馈线终端之间交换彼此的故障信息,并两两计算它们之间的暂态零序电流相似系数;由馈线终端确定故障区段,且把故障定位的最终结果上报给主站。该方法由馈线终端单独完成,不需要主站参与,适应性广,定位速度快,通信压力小,可显著提高供电可靠性。通过ATP仿真验证了分布式智能小电流接地故障定位方法的可行性。并给出了ATP仿真实验,实验分析结果表明了该故障定位方法的可行性和有效性。     

一种快速自愈的分布智能馈线自动化系统

为了快速切除故障并避免越级跳闸,提出一种基于通用面向对象变电站事件(GOOSE)的分布智能馈线自动化系统.建立了配电网的分区模型,描述了分布智能馈线自动化系统的组成.论述了开环运行配电网和闭环运行配电网的故障定位机理、故障自动隔离机制和健全区域自动恢复机制,并分别以开环运行配电网、闭环运行配电网和多开闭所级联的情形为例进行了详细说明,结果表明所建议的方法能够一次将故障隔离和恢复进行到位,显著加快了故障处理速度并有效避免了越级跳闸,提高了供电可靠性.     

基于GOOSE的配电自动化系统的研究

为解决多个配电终端配合完成复杂功能的通信问题,提出利用面向通用对象的变电站事件(generic object oriented substation event,GOOSE)实现配电网通信的方法。深入研究GOOSE传输机制、GOOSE服务的映射和GOOSE数据帧的结构,并提供基于GOOSE的馈线自动化实例。通过在网络仿真技术软件(optimal network engineering tools,OPNET)中建立的数据通信网络平台模型,对配电网的网络延时进行仿真,并与传统通信机制进行对比,验证GOOSE通信机制的优越性。     

基于GOOSE通信技术的微电网故障定位及隔离

微电网的运行及故障特性与传统电网区别明显,给微电网保护带来了挑战,为此文中提出了一种基于通用面向对象变电站事件(GOOSE)的微电网故障快速准确定位及隔离技术。将微电网区域化,以任一节点为中心,利用GOOSE通信传递相邻设备的方向过流信息完成微电网的故障定位,并通过GOOSE跳闸信号的传递实现故障隔离。文中从微电网运行特性、故障特性及故障定位隔离、工程实现以及工程验证等方面进行了阐述。此技术能够解决微电网多电源、多结构、多种运行方式(合环、开环、并网、孤岛等)、网络拓扑变化情况下的故障快速准确定位及隔离。目前,该技术已应用于多个工程项目,验证了其正确性和可行性。