含分布式电源的配电网大面积停电恢复技术

摘要

本发明公开了一种通过大面积停电识别、转供区域有效隔离、转供负荷分析、含分布式电源的优化重构、动态调整操作及运行方式优化恢复来实现的大面积停电恢复技术，使得配电网发生大面积停电后在短时间内即可恢复供电，利用配电自动化的便利性，使得大批量开关操作能够在短时间内完成；在此过程中，将转供区域有效隔离开，保证供电的安全性；在分布式电源参与优化重构的过程中，采取了合理的启动原则和计算方式，确保重构方案的可行性和合理性；在动态操作调整过程中，进行二次网络重构时，尽量采取小范围的网络重构，以保证计算速度以及恢复供电的时间要求；在故障排除、母线失压解除后，能够及时恢复原有运行方式以保证运行方式的优化运行。

说明书

技术领域

本发明涉及一种停电恢复技术，具体涉及一种含分布式电源的配电网大面积停电恢复技术，属于配电自动化系统中的故障处理技术。

背景技术

现有技术中的配电网故障隔离与供电恢复方法，都是针对配电网发生馈线故障这类小扰动的情形。但是，自然灾害（冰灾、雪灾、地震等）、外力破坏造成输电线路倒塔或输电线路故障检修等，会造成一条甚至多条10KV母线失压这类影响较大的故障，在上述情况下，如果在高压侧不能确保全部失压母线恢复供电，就会造成配电网大范围长时间停电。尽管10KV母线失压故障是小概率事件，但是一旦发生，就会造成大面积停电，危害极大。

随着电网的建设与改造，配电网的电源点分布、网架结构以及分段和联络趋于合理，尤其是近年来，分布式电源的大批接入，为配电网提供了主动电源，使得通过中压配电网大规模地转移负荷成为可能，配电自动化的实施，使得大批量开关的操作能够在很短的时间内完成。如何实现紧急状态下配电网大面积断电故障处理快速恢复供电是业内新技术的发展方向，也是亟需解决的一大问题。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于通过分布式电源的参与恢复，使得短时间内配电网大面积停电恢复得以实现。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

含分布式电源的配电网大面积停电恢复技术，包括如下几个步骤：

（1）、大面积停电识别：快速、准确地识别配电网是否发生了大面积停电事故；

（2）、转供区域有效隔离：将母线下游关联的所有出线断路器分闸，保证转供区域的明显断开点，确保待转区域的供电安全性；

（3）、转供负荷分析：对需要转供的负荷进行分析，并根据分析结果将负荷分类排序，准备优化重构；

（4）、含分布式电源的优化重构：以甩负荷最小为目标进行优化重构，利用分布式电源的接入，扩大配电网的电力调度能力，提高大面积停电恢复能力；

（5）、动态调整操作：为了解决策略执行中遇到的拒动现象，将已经操作的开关和已经恢复供电的区域进行锁定，再将遥控拒动的开关进行标记后，然后再对未恢复区域动态小范围地生成新的网络重构方案，保证供电可靠性。

其中，大面积停电识别通过如下判断和校验的方式进行识别：

（1）、大面积停电识别判断：包括母线电压失压判断和断路器电流归零判断；

（2）、大面积停电校验：检测母线下游带动的配电设备电流是否归零，校验采用百分比形式进行判断：将该条母线下游所有配电设备进行全搜索，检测所有设备的开关的电流，并将所有检测结果生成统计比例值，归零比例在80%以上，校验通过；30%到60%为可疑；30%以下，则不通过。

含分布式电源的优化重构步骤中，遵循如下原则：

（1）、首先考虑主电源供电方式，计算主电源提供的电源总量是否能够满足需要转供负荷的需求，如果能够满足需求，则先开始以主电网电源为电源点，以甩负荷最小为目标的恢复优化重构计算，并形成初步优化重构方案，由于供电路径限制，即使供电量能够满足要求，也可能存在无法满足供电需求的情况，因此在生成最初优化重构方案时，如果无法满足供电需求，则需要进行重新计算；

（2）、当主电源无法满足需求时，考虑具备黑启动能力的电源参与的优化重构计算，仍然以甩负荷最小为目标进行优化重构，生成新的优化重构计算方案；然后，再计算不具备黑启动能力的分布式电源，将不具备黑启动条件的分布式电源逐一按照接入点计入重构方案中，并按照补充进来的电源供电能力进行更正计算，生成新的方案。

优选地，当分布式电源参与恢复时，其启动遵循下述原则：

（1）、当分布式电源给网络重构后形成的孤岛进行供电时，分布式电源的黑启动原则如下：

在恢复分布式电源单独供电的孤岛时，需要先将负荷开关全部拉开，等待分布式电源启动后再进逐一恢复；

分布式电源黑启动时，具备黑启动能力的电源先启动，如果有多个具备黑启动能力的分布式电源共同进行恢复，按照分布式电源并列运行的需求进行检验，如果可以并列运行，则放入同一个孤岛进行运行，如果校验不通过，则拆分成多个孤岛进行恢复；

不具备黑启动能力的其他分布式电源，以及需要恢复的负荷，按照供电能力、电压波动限值条件计算恢复能力，保证供电质量以及供电能力，生成能够满足供电需求的操作序列，进行操作；

（2）、非孤岛运行的供电网络：如果存在分布式电源并网，首先将主电源恢复，按照供电能力将无法带动的负荷切除后再进行主电源恢复，然后将分布式电源并网，根据电源并网条件，校验并网能力，通过校验后，生成并网操作步骤，当分布式电源并网后，将扩大供电能力，最后再按照新增的供电能力将之前切除的负荷恢复供电。

优选地，在计算主电源提供的电源总量是否能够满足需要转供负荷的需求时，需要考虑0.2的冗余裕度，即计算主电源提供的总量的80%是否能够满足转供负荷量的需求，以避免产生无用的计算量。

进一步地，在步骤（5）之后还包括步骤（6）、运行方式优化恢复：根据在大面积停电前记录的系统最优运行方式，再根据现有负荷的发展趋势以及电源的供电能力、开关的可操作性综合计算，生成运行方式恢复策略，运用配电自动化系统进行遥控操作，完成运行方式的优化恢复，保证大面积停电处理的闭环运行。

本发明的有益之处在于：通过大面积停电识别、转供区域有效隔离、转供负荷分析、含分布式电源的优化重构、动态调整操作以及运行方式优化恢复几个步骤，使得配电网发生大面积停电后在短时间内即可恢复供电，利用配电自动化的便利性，使得大批量开关操作能够在短时间内完成；而且，在此过程中，将转供区域有效隔离开，保证供电的安全性；在分布式电源参与优化重构的过程中，采取了合理的启动原则和计算方式，确保重构方案的可行性和合理性；在动态操作调整过程中，进行二次网络重构时，尽量采取小范围的网络重构，以保证计算速度以及恢复供电的时间要求；在故障排除、母线失压解除后，能够及时恢复原有运行方式以保证运行方式的优化运行。

附图说明

图1是本发明的含分布式电源的配电网大面积停电恢复处理的流程图；

图2是大面积停电识别的流程图；

图3是含分布式电源的优化重构的分析流程图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

参见图1，本发明的含分布式电源的配电网大面积停电恢复技术，包括如下几个步骤：

一、大面积停电识别：能够快速、准确地识别配电网是否发生了大面积停电事故；

大面积停电识别通过两个判断加一个校验的方式进行识别，如图2所示：

（1）、大面积停电识别判断：包括母线电压失压判断和断路器电流归零判断；

（2）、大面积停电校验：检测相应母线下游带动的配电设备电流是否归零，校验采用百分比形式进行判断。具体来说，就是将该条母线下游所有配电设备进行全搜索，检测所有设备的开关的电流，并将所有检测结果生成统计比例值，归零比例在80%以上，校验通过，满足图1所示的启动条件，进入步骤二；30%到60%为可疑，此时通知用户此处有大面积失电的可能性，并显示概率值，由用户确认是否继续分析，如果继续，则进入下面的步骤二，如果不继续则不启动；30%以下，则不通过，即不满足图1所示的启动条件。

二、转供区域有效隔离：为了保证配网大面积停电恢复的安全性，在识别到大面积停电后，需要第一时间将需要转供的区域有效隔离，保证供电安全性，即将母线下游关联的所有出线断路器分闸，保证转供区域的明显断开点，确保待转区域的供电安全性。

三、转供负荷分析：结合网络拓扑、负荷属性、分布式电源属性、电源供电能力多种因素，对需要转供的负荷进行分析，主要分析负荷性质（重要等级、双电源用户）、负荷大小、短时负荷发展规律，并根据分析结果将负荷分类排序，初步得到含分布式电源的优化重构步骤序列，准备优化重构。

四、含分布式电源的优化重构：完成上一步的转供负荷分析后，开始进行负荷优化重构，以甩负荷最小为目标进行优化重构。利用分布式电源的接入，扩大配电网的电力调度能力，提高大面积停电恢复能力，从而保证配电网大面积停电在短时间内的全部恢复成为可能，同时提出了含分布式电源的配电网大面积停电恢复中，分布式电源的启动原则，校验方法以及步骤策略的生成，保证配电网的供电能力以及供电质量。

在进行含分布式电源的优化重构时，主要遵循如下原则，如图3所示：

（1）、优先考虑主电源供电方式，首先计算主电源提供的电源总量是否能够满足需要转供负荷的需求，在计算时，为了避免产生无用的计算量，需要考虑一定的冗余容量，一般取0.2的冗余裕度，即计算主电源提供的总量的80%是否能够满足转供负荷量的需求。如果能够满足需求，则先开始以主电网电源为电源点，以甩负荷最小为目标的恢复优化重构计算，并形成初步优化重构方案，由于供电路径限制，即使供电量能够满足要求，也可能存在无法满足供电需求的情况，因此在生成最初优化重构方案时，如果无法满足供电需求，则需要进行重新计算；

（2）、当主电源无法满足需求时，则考虑具备黑启动能力的电源参与的优化重构计算，仍然以甩负荷最小为目标进行优化重构，生成新的优化重构计算方案；然后，再计算不具备黑启动能力的分布式电源，将不具备黑启动条件的分布式电源逐一按照接入点计入重构方案中，并按照补充进来的电源供电能力进行更正计算，生成新的方案。

（3）             、当分布式电源参与恢复时，其启动遵循以下原则：

a、         分布式电源给网络重构后形成的孤岛进行供电时，需要考虑分布式电源的黑启动原则：

负荷恢复需要根据分布式电源的供电能力由0开始逐一恢复，因此在恢复分布式电源单独供电的孤岛时，需要先将负荷开关全部拉开，等待分布式电源启动后再进逐一恢复；

分布式电源黑启动时，具备黑启动能力的电源需要先起动，如果具备多个具备黑启动能力的分布式电源共同进行恢复，按照分布式电源并列运行的需求进行检验，如果可以并列运行，则放入可以放入同一个孤岛进行运行，如果校验不通过，则拆分成多个孤岛进行恢复；

不具备黑启动能力的其他分布式电源，以及需要恢复的负荷，按照供电能力，电压波动限值等条件计算恢复能力，保证供电质量以及供电能力，生成能够满足供电需求的操作序列，进行操作。

b、         非孤岛运行的供电网络：如果存在分布式电源并网，首先将主电源恢复，按照供电能力将无法带动的负荷切除后再进行主电源恢复，然后将分布式电源并网，根据电源并网条件，校验并网能力，通过校验后，生成并网操作步骤，当分布式电源并网后，将扩大供电能力，最后再按照新增的供电能力将之前切除的负荷恢复供电。

五、动态调整操作：全部操作方案生成后，将进入执行操作阶段，按照生成的步骤序列通过配电自动化主站逐一进行遥控操作，在遥控过程中，可能会遇到由于各种原因导致的遥控失败，遥控失败将造成后续操作可能无法正常进行，因此在发生遥控拒动时，需要采用动态调整操作，对接下来的操作进行动态调整。如果此时进行全网重新重构计算，将造成已经操作的开关再次进行操作的可能，从而造成死循环，无法取得最优解决路径，同时也为了避免造成用户反复停电的情况，因此需要将已经操作的开关以及已经恢复供电的区域进行锁定，再将遥控拒动的开关进行标记后，最后再对未恢复区域重新进行二次网络重构，在进行二次网络重构时，尽量采取小范围的网络重构，且以甩负荷最小为目标的方案，使得得到的步骤可操作，同时保证计算速度以及恢复供电的时间要求。

通过上述各步骤的执行，本发明提出了含分布式电源的大面积停电恢复，进一步地，为了健全整体处理流程，本发明还提出了故障排除后的运行方式优化恢复部分，详细阐述如下。

六、运行方式优化恢复：系统完成大面积停电恢复后，由于此时运行方式是暂态方式，因而系统开始不断检测大面积停电事故是否消除，原有母线是否恢复供电能力。一旦检测到原有母线供电能力已经恢复，则进行运行方式恢复操作，根据在大面积停电前记录的系统最优运行方式，再根据现有负荷的发展趋势以及电源的供电能力、开关的可操作性综合计算，生成运行方式恢复策略，运用配电自动化系统进行遥控操作，从而恢复故障发生前的运行方式，完成运行方式的优化恢复，保证大面积停电处理的闭环运行。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。