提高智能配電網(wǎng)自愈能力

1、提高智能配電網(wǎng)自愈能力提高智能配電網(wǎng)自愈能力主要內(nèi)容主要內(nèi)容 自愈的概念自愈的概念 繼電保護(hù)配合實(shí)現(xiàn)簡單可靠的繼電保護(hù)配合實(shí)現(xiàn)簡單可靠的 配電網(wǎng)故障處理配電網(wǎng)故障處理 提高故障處理過程的可靠性提高故障處理過程的可靠性1、自愈的概念、自愈的概念 “自愈自愈”不是指電氣設(shè)備自動(dòng)恢復(fù)正常不是指電氣設(shè)備自動(dòng)恢復(fù)正常。 電氣設(shè)備的缺陷或故障需要進(jìn)行修復(fù)電氣設(shè)備的缺陷或故障需要進(jìn)行修復(fù) “自愈自愈”是指盡量使用戶是指盡量使用戶“感覺不到感覺不到”故障的影響。故障的影響。 通過電網(wǎng)上電氣設(shè)備的配合做到這點(diǎn)通過電網(wǎng)上電氣設(shè)備的配合做到這點(diǎn) 什么是什么是“自愈自愈”？“自愈自愈”的途徑的途徑可靠的電氣設(shè)備可靠的

2、電氣設(shè)備堅(jiān)強(qiáng)的配電網(wǎng)架堅(jiān)強(qiáng)的配電網(wǎng)架必要的預(yù)防性控制必要的預(yù)防性控制可靠的故障處理可靠的故障處理自自 愈愈 控控 制制 可靠的配電饋線：可靠的配電饋線： 導(dǎo)線絕緣化、架空線遠(yuǎn)離樹木、防雷、可靠絕緣。導(dǎo)線絕緣化、架空線遠(yuǎn)離樹木、防雷、可靠絕緣。 可靠的開關(guān)設(shè)備：可靠的開關(guān)設(shè)備： 開關(guān)本體、操動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制回路（凝露）、操動(dòng)電源。開關(guān)本體、操動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制回路（凝露）、操動(dòng)電源。 可靠的其他電氣設(shè)備：可靠的其他電氣設(shè)備： 配電變壓器、補(bǔ)償電容器、互感器。配電變壓器、補(bǔ)償電容器、互感器。 。 可靠的電氣設(shè)備可靠的電氣設(shè)備 減少電氣設(shè)備故障發(fā)生的概率，避免故障處理過程的障礙減少電氣設(shè)備故障發(fā)生的概率，避免

3、故障處理過程的障礙堅(jiān)強(qiáng)的配電網(wǎng)架堅(jiān)強(qiáng)的配電網(wǎng)架 N-1主干網(wǎng)：主干網(wǎng)： “ “手拉手手拉手”、單環(huán)、多供一備、單環(huán)、多供一備、 多分段多聯(lián)絡(luò)。多分段多聯(lián)絡(luò)。 N-2主干網(wǎng)：主干網(wǎng)： 雙環(huán)網(wǎng)、多供多備。雙環(huán)網(wǎng)、多供多備。 用戶多電源：用戶多電源： 雙射、對射、多路電源（如：雙射、對射、多路電源（如：6 6路）。路）。 為故障處理和預(yù)防性控制奠定基礎(chǔ)為故障處理和預(yù)防性控制奠定基礎(chǔ) 狀態(tài)評價(jià)與風(fēng)險(xiǎn)分析：狀態(tài)評價(jià)與風(fēng)險(xiǎn)分析： 及時(shí)發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備隱患、及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。及時(shí)發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備隱患、及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。 安全預(yù)警：安全預(yù)警： 趨勢預(yù)測：危險(xiǎn)程度、危險(xiǎn)緊迫性。趨勢預(yù)測：危險(xiǎn)程度、危險(xiǎn)緊迫性。 預(yù)防性控

4、制：預(yù)防性控制： 改變運(yùn)行方式、切換電源、減負(fù)荷運(yùn)行、切除控制。改變運(yùn)行方式、切換電源、減負(fù)荷運(yùn)行、切除控制。 必要的預(yù)防性控制必要的預(yù)防性控制 減少缺陷對用戶影響、避免故障發(fā)生減少缺陷對用戶影響、避免故障發(fā)生 準(zhǔn)確的故障定位：準(zhǔn)確的故障定位： 適應(yīng)各種故障現(xiàn)象、具有必要的容錯(cuò)能力。適應(yīng)各種故障現(xiàn)象、具有必要的容錯(cuò)能力。 快速的故障隔離：快速的故障隔離： 及時(shí)切除故障區(qū)域、具有必要的自適應(yīng)性（拒分）。及時(shí)切除故障區(qū)域、具有必要的自適應(yīng)性（拒分）。 完善的供電恢復(fù)：完善的供電恢復(fù)： 最大限度恢復(fù)健全區(qū)域供電、避免故障影響范圍擴(kuò)大。最大限度恢復(fù)健全區(qū)域供電、避免故障影響范圍擴(kuò)大。 可靠的故障處理可

5、靠的故障處理 縮短停電時(shí)間、減小停電范圍縮短停電時(shí)間、減小停電范圍 技術(shù)手段：技術(shù)手段： 配電設(shè)備狀態(tài)評價(jià)技術(shù)仍需進(jìn)一步深入配電設(shè)備狀態(tài)評價(jià)技術(shù)仍需進(jìn)一步深入 趨勢預(yù)測與安全預(yù)警技術(shù)仍需在實(shí)踐檢驗(yàn)中不斷進(jìn)步趨勢預(yù)測與安全預(yù)警技術(shù)仍需在實(shí)踐檢驗(yàn)中不斷進(jìn)步 預(yù)防性控制措施仍需不斷完善預(yù)防性控制措施仍需不斷完善 缺乏足夠的數(shù)據(jù)支撐，且數(shù)據(jù)的可信度不夠高缺乏足夠的數(shù)據(jù)支撐，且數(shù)據(jù)的可信度不夠高 經(jīng)濟(jì)性：經(jīng)濟(jì)性： 配電設(shè)備點(diǎn)多面廣，每臺設(shè)備都進(jìn)行細(xì)致的在線監(jiān)測不現(xiàn)實(shí)配電設(shè)備點(diǎn)多面廣，每臺設(shè)備都進(jìn)行細(xì)致的在線監(jiān)測不現(xiàn)實(shí) 運(yùn)維、管理：運(yùn)維、管理： 大量的監(jiān)控設(shè)備、通信通道、數(shù)據(jù)信息大大超出了配電網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)人

6、員大量的監(jiān)控設(shè)備、通信通道、數(shù)據(jù)信息大大超出了配電網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)人員 的應(yīng)對能力。的應(yīng)對能力。 自愈控制的困難自愈控制的困難“自愈自愈”目標(biāo)差異化：目標(biāo)差異化： 重要用戶、重要區(qū)域、核心趨于、城區(qū)、郊區(qū)、農(nóng)網(wǎng)重要用戶、重要區(qū)域、核心趨于、城區(qū)、郊區(qū)、農(nóng)網(wǎng) 網(wǎng)架堅(jiān)強(qiáng)、設(shè)備可靠優(yōu)先：網(wǎng)架堅(jiān)強(qiáng)、設(shè)備可靠優(yōu)先： 從源頭減少故障率和故障處理障礙從源頭減少故障率和故障處理障礙 充分發(fā)揮故障處理能力是重點(diǎn)：充分發(fā)揮故障處理能力是重點(diǎn)： 故障處理技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，可以發(fā)揮重大作用故障處理技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，可以發(fā)揮重大作用 在必要時(shí)逐步采用成熟的預(yù)防性控制技術(shù)：在必要時(shí)逐步采用成熟的預(yù)防性控制技術(shù)： 加強(qiáng)關(guān)鍵環(huán)節(jié)和

7、關(guān)鍵設(shè)備在線監(jiān)測加強(qiáng)關(guān)鍵環(huán)節(jié)和關(guān)鍵設(shè)備在線監(jiān)測 數(shù)據(jù)融合、狀態(tài)估計(jì)、數(shù)據(jù)挖掘提高數(shù)據(jù)質(zhì)量數(shù)據(jù)融合、狀態(tài)估計(jì)、數(shù)據(jù)挖掘提高數(shù)據(jù)質(zhì)量 提高提高“自愈自愈”能力的建議能力的建議簡單、可靠、實(shí)用簡單、可靠、實(shí)用簡單了才能可靠簡單了才能可靠可靠了才能實(shí)用可靠了才能實(shí)用 解決配電網(wǎng)問題應(yīng)時(shí)刻牢記：解決配電網(wǎng)問題應(yīng)時(shí)刻牢記：2、繼電保護(hù)配合，、繼電保護(hù)配合，實(shí)現(xiàn)簡單可靠的配電網(wǎng)故障處理實(shí)現(xiàn)簡單可靠的配電網(wǎng)故障處理 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 供電半徑長、分支多、架空為主、分段較少供電半徑長、分支多、架空為主、分段較少 繼電保護(hù)配合：繼電保護(hù)配合： 根據(jù)電流整定值的差異實(shí)現(xiàn)選擇性根據(jù)電流整定值的差異實(shí)現(xiàn)選擇性 若非輻射網(wǎng)，

8、可設(shè)方向過流保護(hù)，不同方向電流若非輻射網(wǎng)，可設(shè)方向過流保護(hù)，不同方向電流 整定值有所差異整定值有所差異 配備過流保護(hù)的開關(guān)采用斷路器配備過流保護(hù)的開關(guān)采用斷路器 可配備一次自動(dòng)重合閘功能可配備一次自動(dòng)重合閘功能 農(nóng)村配電網(wǎng)農(nóng)村配電網(wǎng) 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 供電半徑短、導(dǎo)線截面粗、電纜為主、分段較多供電半徑短、導(dǎo)線截面粗、電纜為主、分段較多 繼電保護(hù)配合：繼電保護(hù)配合： 電流定值整定困難：電流定值整定困難： 饋線沿線短路電流差別不大饋線沿線短路電流差別不大, CT, CT難以準(zhǔn)確分辨難以準(zhǔn)確分辨 運(yùn)行方式多變進(jìn)一步加大整定困難運(yùn)行方式多變進(jìn)一步加大整定困難 延時(shí)時(shí)間整定困難：延時(shí)時(shí)間整定困難： 難以實(shí)現(xiàn)

9、太多級差難以實(shí)現(xiàn)太多級差 城市配電網(wǎng)城市配電網(wǎng)多級保護(hù)配合的可行性多級保護(hù)配合的可行性 對于供電半徑短的城市配電網(wǎng)，電流、阻抗定值對于供電半徑短的城市配電網(wǎng)，電流、阻抗定值都難以整定以實(shí)現(xiàn)選擇性，只有依賴級差配合來都難以整定以實(shí)現(xiàn)選擇性，只有依賴級差配合來實(shí)現(xiàn)選擇性實(shí)現(xiàn)選擇性 變電站變電站10kV后備保護(hù)（母線進(jìn)線開關(guān)過流保護(hù)）后備保護(hù)（母線進(jìn)線開關(guān)過流保護(hù)）延時(shí)時(shí)間一般整定為延時(shí)時(shí)間一般整定為0.6s1.0s以上，在此范圍內(nèi)以上，在此范圍內(nèi)可以設(shè)置級差配合而不影響上級保護(hù)配置可以設(shè)置級差配合而不影響上級保護(hù)配置兩級級差繼電保護(hù)配合的可行性兩級級差繼電保護(hù)配合的可行性 饋線開關(guān)的動(dòng)作時(shí)間：饋線

10、開關(guān)的動(dòng)作時(shí)間： 彈跳、繼電器驅(qū)動(dòng)彈跳、繼電器驅(qū)動(dòng) 、常規(guī)算法：、常規(guī)算法： 20ms(檢測檢測)+20ms(繼電器驅(qū)動(dòng)繼電器驅(qū)動(dòng))+80ms(開關(guān)動(dòng)作開關(guān)動(dòng)作)120ms 永磁機(jī)構(gòu)更快永磁機(jī)構(gòu)更快 兩級保護(hù)配合：兩級保護(hù)配合： 第第1級（分支開關(guān)或用戶開關(guān)）：級（分支開關(guān)或用戶開關(guān)）：0s 第第2級（變電站出線開關(guān)）：級（變電站出線開關(guān)）：0.20.3s延時(shí)延時(shí)兩級保護(hù)兩級保護(hù)FA配合典型設(shè)計(jì)配合典型設(shè)計(jì) 主干線采用負(fù)荷開關(guān)主干線采用負(fù)荷開關(guān)（經(jīng)濟(jì)）（經(jīng)濟(jì)） 分支線開關(guān)（或用戶開關(guān)）采用斷路器分支線開關(guān)（或用戶開關(guān)）采用斷路器 分支線開關(guān)（或用戶開關(guān)）與變電站出線開關(guān)實(shí)現(xiàn)兩分支線開關(guān)（或用戶

11、開關(guān)）與變電站出線開關(guān)實(shí)現(xiàn)兩級保護(hù)配合級保護(hù)配合 （分支線故障不影響主干線，減少停電用戶數(shù)）（分支線故障不影響主干線，減少停電用戶數(shù)） 依靠集中智能依靠集中智能FA進(jìn)行修正性控制進(jìn)行修正性控制 （處理主干線故障、決定分支線是否需要重合）（處理主干線故障、決定分支線是否需要重合）例例 1: 架空線架空線 LSLSLSLSLSCBCBCBCBCBCBCBCBCB分支上發(fā)生永久故障分支上發(fā)生永久故障例例 1: 架空線架空線 LSLSLSLSLSCBCBCBCBCBCBCBCBCB分支上發(fā)生永久故障分支上發(fā)生永久故障例例 2: 架空線架空線 LSLSLSLSLSCBCBCBCBCBCBCBCBCB主干

12、線上發(fā)生永久故障主干線上發(fā)生永久故障例例 2: 架空線架空線 LSLSLSLSLSCBCBCBCBCBCBCBCBCB主干線上發(fā)生永久故障主干線上發(fā)生永久故障重合失敗重合失敗例例 2: 架空線架空線 LSLSLSLSLSCBCBCBCBCBCBCBCBCB主干線上發(fā)生永久故障主干線上發(fā)生永久故障DAS 主站控制主站控制例例 2: 架空線架空線 LSLSLSLSLSCBCBCBCBCBCBCBCBCB主干線上發(fā)生永久故障主干線上發(fā)生永久故障DAS 主站控制主站控制例例 2: 架空線架空線 LSLSLSLSLSCBCBCBCBCBCBCBCBCB主干線上發(fā)生永久故障主干線上發(fā)生永久故障DAS 主站

13、控制主站控制例例 2: 架空線架空線 LSLSLSLSLSCBCBCBCBCBCBCBCBCB主干線上發(fā)生永久故障主干線上發(fā)生永久故障DAS 主站控制主站控制例例3:電纜單環(huán)網(wǎng)電纜單環(huán)網(wǎng) A7 A8 A5 A6 A3 A4 A1 A2 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B10 B11 B12 S1 S2 A10 A9 A12 A11 A14 A13 A16 A15 B13 B14 B15 B16 B17 B18 B19 B20 B21 B22 B23 B24 環(huán)網(wǎng)柜環(huán)網(wǎng)柜環(huán)網(wǎng)柜環(huán)網(wǎng)柜 經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì) 分支線或用戶故障不影響主干線分支線或用戶故障不影響主干線. 級差整定方便級差整定

14、方便 瞬時(shí)故障時(shí)只須瞬時(shí)故障時(shí)只須 0.5 sec.就可以恢復(fù)就可以恢復(fù) 瞬時(shí)故障與永久故障判別簡單瞬時(shí)故障與永久故障判別簡單 配電自動(dòng)化執(zhí)行修正性控制，且邏輯簡單配電自動(dòng)化執(zhí)行修正性控制，且邏輯簡單 兩級級差繼電保護(hù)配合的優(yōu)點(diǎn)兩級級差繼電保護(hù)配合的優(yōu)點(diǎn)LSLSLSCBCBCBCBCBLSLSLSCBCBCBCBCBLSLSLSCBCBCBCBCB0.6s0.3s0s瞬時(shí)速斷按瞬時(shí)速斷按母線電壓降落整定母線電壓降落整定 變電站出線斷路器（變電站出線斷路器（0.40.6s） 分支斷路器（分支斷路器（0.20.3s） 用戶斷路器（用戶斷路器（0s） 用戶故障不影響分支線，分支線故障不影響主干線用戶

15、故障不影響分支線，分支線故障不影響主干線 瞬時(shí)故障時(shí)只須瞬時(shí)故障時(shí)只須 0.5 sec.就可以恢復(fù)就可以恢復(fù) 瞬時(shí)故障與永久故障判別簡單瞬時(shí)故障與永久故障判別簡單 配電自動(dòng)化執(zhí)行修正性控制，且邏輯簡單配電自動(dòng)化執(zhí)行修正性控制，且邏輯簡單 三級級差繼電保護(hù)配合三級級差繼電保護(hù)配合適用性適用性 開環(huán)或閉環(huán)運(yùn)行配電網(wǎng)開環(huán)或閉環(huán)運(yùn)行配電網(wǎng) 含分布式電源配電網(wǎng)含分布式電源配電網(wǎng) 架空和電纜或混合配電網(wǎng)架空和電纜或混合配電網(wǎng)3、提高故障處理過程的可靠性、提高故障處理過程的可靠性存在的問題存在的問題 1）實(shí)際中的故障信息往往是非健全的（往往存在）實(shí)際中的故障信息往往是非健全的（往往存在漏報(bào)、誤報(bào)、錯(cuò)報(bào)），而

16、在這種條件下已有的漏報(bào)、誤報(bào)、錯(cuò)報(bào)），而在這種條件下已有的故障定位技術(shù)的容錯(cuò)性差或不具備容錯(cuò)能力。故障定位技術(shù)的容錯(cuò)性差或不具備容錯(cuò)能力。 2）故障恢復(fù)的自動(dòng)化程度仍不夠高，尤其是遇到）故障恢復(fù)的自動(dòng)化程度仍不夠高，尤其是遇到開關(guān)拒動(dòng)情形時(shí)，未采取自適應(yīng)容錯(cuò)措施，而開關(guān)拒動(dòng)情形時(shí)，未采取自適應(yīng)容錯(cuò)措施，而導(dǎo)致故障恢復(fù)過程終止。導(dǎo)致故障恢復(fù)過程終止。 非健全信息故障診斷基本原理非健全信息故障診斷基本原理 在少量故障信息缺失或誤報(bào)時(shí)仍可以得出正在少量故障信息缺失或誤報(bào)時(shí)仍可以得出正確的故障定位結(jié)果。確的故障定位結(jié)果。 根據(jù)收到的故障信息進(jìn)行貝葉斯估計(jì)得出各根據(jù)收到的故障信息進(jìn)行貝葉斯估計(jì)得出各區(qū)域

17、故障假設(shè)與故障信息的符合概率區(qū)域故障假設(shè)與故障信息的符合概率,若最大若最大概率滿足預(yù)先設(shè)定值，則以相應(yīng)的區(qū)域作為概率滿足預(yù)先設(shè)定值，則以相應(yīng)的區(qū)域作為定位結(jié)果。定位結(jié)果。進(jìn)一步改進(jìn)進(jìn)一步改進(jìn) 融合三相故障信息。融合三相故障信息。 融合有本地保護(hù)的斷路器的跳閘信息。融合有本地保護(hù)的斷路器的跳閘信息。 融合重合過程中的故障信息。融合重合過程中的故障信息。 融合供電恢復(fù)過程中的故障信息。融合供電恢復(fù)過程中的故障信息。 本質(zhì)仍是在收到故障信息證據(jù)下進(jìn)行貝葉斯估計(jì)本質(zhì)仍是在收到故障信息證據(jù)下進(jìn)行貝葉斯估計(jì)容錯(cuò)故障處理容錯(cuò)故障處理 一方面：一方面： 非健全信息故障定位結(jié)果有非健全信息故障定位結(jié)果有3種可能

18、：種可能： 唯一正確唯一正確 非唯一結(jié)果非唯一結(jié)果 不正確不正確 另一方面：另一方面： 存在因通信、終端、電源、開關(guān)等原因造成存在因通信、終端、電源、開關(guān)等原因造成 開關(guān)拒動(dòng)的現(xiàn)象開關(guān)拒動(dòng)的現(xiàn)象針對開關(guān)拒動(dòng)針對開關(guān)拒動(dòng) 連續(xù)遙控連續(xù)遙控3次，若均失敗則：次，若均失敗則： 控分操作：改控拒分開關(guān)的上游開關(guān)分閘控分操作：改控拒分開關(guān)的上游開關(guān)分閘 控合操作：改控拒合開關(guān)所在區(qū)域的其他控合操作：改控拒合開關(guān)所在區(qū)域的其他 開關(guān)合閘開關(guān)合閘拒分拒分 針對開關(guān)拒動(dòng)針對開關(guān)拒動(dòng) 連續(xù)遙控連續(xù)遙控3次，若均失敗則：次，若均失敗則： 控分操作：改控拒分開關(guān)的上游開關(guān)分閘控分操作：改控拒分開關(guān)的上游開關(guān)分閘 控

19、合操作：改控拒合開關(guān)所在區(qū)域的其他控合操作：改控拒合開關(guān)所在區(qū)域的其他 開關(guān)合閘開關(guān)合閘拒分拒分控分控分針對定位結(jié)果不唯一針對定位結(jié)果不唯一方式方式1：退出自動(dòng)處理流程：退出自動(dòng)處理流程,由人工操作。由人工操作。方式方式2：自適應(yīng)容錯(cuò)故障處理：自適應(yīng)容錯(cuò)故障處理： 仍通過自動(dòng)處理流程，采取試探性恢復(fù)，在恢復(fù)過仍通過自動(dòng)處理流程，采取試探性恢復(fù)，在恢復(fù)過 程中，融合故障信息，進(jìn)一步判斷定位，實(shí)現(xiàn)自適程中，融合故障信息，進(jìn)一步判斷定位，實(shí)現(xiàn)自適 應(yīng)容錯(cuò)故障處理。應(yīng)容錯(cuò)故障處理。（適用于故障定位結(jié)果（適用于故障定位結(jié)果“不唯一和不正確不唯一和不正確”的情形）的情形） 開環(huán)或閉環(huán)運(yùn)行配電網(wǎng)開環(huán)或閉環(huán)運(yùn)

20、行配電網(wǎng) 含分布式電源配電網(wǎng)含分布式電源配電網(wǎng) 架空和電纜或混合配電網(wǎng)架空和電纜或混合配電網(wǎng)適用性適用性可靠的備用電源可靠的備用電源 無論饋線采取何種類型開關(guān)，配電終端都必須具備可無論饋線采取何種類型開關(guān)，配電終端都必須具備可靠的備用電源，在配電終端失去主供電源時(shí)，仍能滿靠的備用電源，在配電終端失去主供電源時(shí)，仍能滿足配電終端和通信裝置正常工作一段時(shí)間并確保開關(guān)足配電終端和通信裝置正常工作一段時(shí)間并確保開關(guān)若干次可靠分合閘操作，以確保故障信息可靠地上傳若干次可靠分合閘操作，以確保故障信息可靠地上傳到主站供故障判斷之用，并且在恢復(fù)健全區(qū)域供電前到主站供故障判斷之用，并且在恢復(fù)健全區(qū)域供電前將故障隔離到最小范圍。將故障隔離到最小范圍。 LSLSLSLSCB重合失敗重合失敗LSLSLSLSCBDAS主站遙控隔離故障區(qū)域和健全區(qū)域恢復(fù)供電主站遙控隔離故障區(qū)域和健全區(qū)域恢復(fù)供電蓄電池的缺點(diǎn)蓄電池的缺點(diǎn) 從技術(shù)上看，蓄電池的壽命不長、對充放電管從技術(shù)上看，蓄電池的壽命不長、對充放電管理的要求較高，