智能配電網分布式饋線自動化技術.pdf

1、隨著社會經濟的發(fā)展，用戶對供電可靠性的要求進一步提高，對于高科技數(shù)字化設備來說，哪怕持續(xù)數(shù)秒鐘的短時停電也會帶來嚴重的經濟損失與社會影響，而傳統(tǒng)的就地式和集中式饋線自動化（Feeder Auomstion，簡稱FA）的供電恢復時間達分鐘級，因此亟待采用先進的配電FA技術進行故障區(qū)段定位、隔離與供電恢復操作，以進一步提高供電質量，減少停電損失。采用基于饋線終端對等通信的分布式FA技術，可以將供電恢復時間縮短至1s以內，分布式FA技術也已經

2、成為目前FA領域的研究熱點。此外，隨著分布式電源的大量接入、高度滲透，使得配電網成為故障電流雙向流動的有源網絡，給配電線路的故障區(qū)段定位提出了新問題。因此，研究智能配電網分布式FA技術及研究含分布式電源智能配電網的故障區(qū)段定位方法具有重要的理論意義與工程應用價值。
　　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技術的基礎上，給出了分布式FA的實現(xiàn)模式，提出了通用性較強的分布式故障區(qū)段定位、隔離與供電恢復原理及聯(lián)絡開

3、關自動識別方法。研究分布式電源對智能配電網短路電流的影響，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故障區(qū)段定位方法。論文主要的研究內容及創(chuàng)新點有:
　　(1)提出了通用性較強的分布式FA的控制原理及實現(xiàn)模式。分布式FA系統(tǒng)由智能終端單元、對等通信系統(tǒng)及配電自動化主站三部分構成，智能終端單元之間對等交換信息，獨立判斷出故障區(qū)域，進行分布式故障區(qū)段定位、隔離與供電恢復操作，實現(xiàn)分布式控制;對等通信系統(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化主站的數(shù)據(jù)通信;而配電自動化主站只負責接收智能終端單元故障處理的最終結果。將分布式FA面向開關類型設計算法，把饋線開關分為電源開關、干線開關與支線開關，針對具體的開關類型執(zhí)行相應的故障區(qū)段定位、隔離與供電恢復算法。根據(jù)實現(xiàn)方法的不同將分布式FA分成協(xié)同型與代理型兩種實現(xiàn)模式，協(xié)同型分布式FA由多個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）收集關聯(lián)饋線上所有開關的故障信息并進行代理控制決策，實現(xiàn)故障區(qū)段定位、隔離與供電恢復操作。
　　(2)提出了基于智能終端“接力查詢”的聯(lián)絡開關自動識別方法。在配電智能終端內配置局域拓撲信息，智能終端通過“接力查詢”識別出饋線拓撲結構，根據(jù)開關狀態(tài)信息（是否處于“分”位）及開關位置信息（開關兩側是否都與電源相連）來識別出聯(lián)絡開關位置，識別方法簡單、可靠，能夠適應配電線路拓撲變化的狀況，而且不需要加裝電壓互感器，投資

6、小，經濟性好，易于工程實現(xiàn)。
　　(3)介紹了分布式FA的對等通信技術。分析了分布式FA對通信系統(tǒng)的要求，給出了適用于分布式FA的兩種光纖通信組網方式——工業(yè)以太網和EPON;利用虛擬局域網技術，將關聯(lián)饋線上的終端設置在虛擬局域網內，提升分布式FA對等通信網絡的管理效率;介紹了分布式FA實時控制數(shù)據(jù)快速傳輸?shù)娜N方式（數(shù)字化變電站GOOSE傳輸機制、支持優(yōu)先級的TCP協(xié)議及支持重發(fā)機制的UDP協(xié)議），指出采用UDP協(xié)議傳輸實時控制

7、數(shù)據(jù)能夠滿足分布式FA應用的要求。
　　(4)分析了含分布式電源智能配電網短路電流特征，研究了故障時分布式電源對故障點、故障點上游線路及故障點下游線路短路電流的影響，推導出含分布式電源智能配電網故障點上游非故障區(qū)段、故障點下游非故障區(qū)段以及故障區(qū)段兩端短路電流之間的幅值關系和相位關系，為下一步研究含分布式電源智能配電網的故障區(qū)段定位問題奠定基礎。
　　(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、電網的故障區(qū)段定位方法。研究考慮電壓變化量約束時分布式電源的準入容量，通過分析電網電壓變化量約束對分布式電源準入容量的影響，推導出分布式電源準入容量與電網電壓變化量及并網點的系統(tǒng)短路容量之間的關系。當分布式電源不參與電網調壓且其準入容量受電網電壓變化量限制時，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系，提出通過比較線路區(qū)段兩端故障電流的幅值進行故障區(qū)段定位的方法，并給出該方法在分布式FA中應用的實現(xiàn)方案;如果分布式電源滲

9、透率進一步提高，提出通過比較線路區(qū)段兩端故障電流的相位進行故障區(qū)段定位的方法，在定位過程中采用故障信號實現(xiàn)相位測量的自同步。提出的故障區(qū)段定位方法原理簡單，易于工程實現(xiàn)。
　　(6)對智能配電網分布式FA方法進行靜態(tài)模擬試驗測試與現(xiàn)場試運行。構建了分布式FA原型測試系統(tǒng)，在智能配電網靜態(tài)物理模擬試驗室中搭建“手拉手”電纜線路，將智能終端單元接入EPON對等通信網絡，模擬電纜線路不同位置短路故障，驗證分布式FA的動作邏輯，并分析其動

10、作實時性;最后將分布式FA系統(tǒng)在廈門等地進行現(xiàn)場試驗測試，驗證分布式FA系統(tǒng)的工程實用性。
　　本文提出的分布式FA控制方法，能夠自動識別饋線拓撲結構與聯(lián)絡開關的位置，加快了配電網的故障處理速度，將供電恢復時間縮短至秒級，控制方法通用性強，能適應不同的運行方式;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的故障區(qū)段定位方法，原理簡單，易于工程實現(xiàn)。本文的研究成果加快了智能配電網故障隔離及供電恢復速度，進