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配电自动化之分布式智能控制的故障处理
来源:www.4118.com 点击次数:139 发布时间:2019-10-21

【引言】我国经济持续快速发展对供电可靠性提出了更高要求,而智能电网的兴起更是极大助推了配电技术的发展,国家电网企业、南方电网企业先后在众多城市开展了配电自动化建设。作为主流设备供应商,企业始终坚持开展配电自动化研究与技术应用,取得了丰富的研究成果与工程经验。自1996年推出国内第yi代功能完善的配电网自动化终端以来,已在浙江、福建、山东、四川、广东、上海、陕西等地的配电自动化工程中取得良好业绩;研发的利用故障暂态信息小电流接地故障选线产品,在千余厂站获得应用,选线成功率超过95%,为提高供电可靠性作出了应有贡献。近年来,随着配电自动化建设深入以及分布式电源接入,在配电网小电流接地故障检测与定位、短路故障检测与处理、继电保护以及IEC61850在配电网应用等方面,涌现出了一批新技术。企业结合近年来新认识、研究成果以及现场实际应用做此系列讲座,抛砖引玉,与广大配电工程技术人员共同致力于我国配电自动化技术的发展。

本讲座分为5讲:①配电网中性点接地方式探讨;②小电流接地故障选线和定位技术;③分布式智能控制的故障处理技术;④配电网广域保护技术;⑤即插即用技术。

传统的配电网故障处理技术可分为仅利用装置安装处信息的就地控制方式和基于主站的集中控制方式。就地控制方式易于实现,动作速度快,但利用的信息有限,控制性能不完善。集中控制方式利用全局信息,能够优化控制性能,对通信网的依赖性强,响应速度慢。而分布式智能控制技术,可以利用多个站点的测量信息提高控制性能,同时又能避免主站集中控制响应速度慢的问题,是配电网保护与控制的发展方向。以配电网短路故障为例,利用就地控制方式难以实现上下级配合,无法满足选择性和速动性要求;采用主站集中控制需要数十秒甚至数分钟的时间,对于一些重要的敏感负荷,如半导体集成电路制造厂、举行重要活动的会议中心等,会造成严重的经济损失和不良社会影响;而利用分布式智能控制的故障快速处理技术,能够不依赖主站控制在数秒内完成故障隔离与恢复供电,满足重要用户对供电可靠性更高的要求,具有明显的经济效益和社会效益。

分布式智能控制的基本概念

分布式智能控制是一种相关智能配网终端(SmartTerminalUnit,STU)站点之间对等交换实时测控信息进行紧密合作的控制技术;所谓相关站点是指一次具体的控制操作所涉及的站点。分布式智能控制建立在STU对等交换实时测控数据的基础上,即可以利 用多个站点的测量信息实现更为丰富、完善的控制功能,又能避免主站集中控制带来的通信与数据处理延时长的问题。

配电网的控制应用一般都是把一个独立的供电区域(以变电站中压母线为边界,一个互相有联络关系的线路所覆盖的区域)作为一个完整的保护控制对象。由于一个供电区域覆盖的范围较小,可以将其所有的站点(指配电网中开闭所、配电所、环网柜、柱上开关、配电变压器等)设计在同一个以太网内,使相关站点STU之间数据交换的实时性有保证(传输延迟不大于10毫秒),能够使基于分布式智能的控制操作在100毫秒内发出跳闸或其他控制命令,而小于100毫秒的响应时间完全满足配电网保护与控制对动作速度的要求。

分布式智能控制的故障处理基本原理

STU通过对等通信网络相互通信(为提高配电网自动化通信系统的利用率,减少投资,分布式智能控制利用配网自动化系统既有的光纤以太网),相邻STU之间交换故障检测信息,实现故障快速处理。故障检测信息与控制信息在相关STU之间传递,故障信息的处理与协调控制决策由STU自身完成,无需控制主站参与控制。

设计分布式智能控制模式的故障快速处理应用算法,必须知道控制域内相关站点的 实时网络拓扑 (相关站点的实时连接关系)。

由于配电网异动率较高且运行方式多变,进行控制决策的STU需要获取应用拓扑并在网络结构变化时及时地予以更新。实时应用拓扑可通过STU接力查询的方式获取。接力查询的工作原理是:进行控制决策的STU首先向相邻开关处STU发出开关状态查询请求,相邻开关处STU返回当地开关状态信息,并在当地开关处于合位时再向其相邻STU转发查询请求,以此类推,直至查询到变电站出线开关。

STU之间的协调控制方法有两种实现方法

①协同控制。2个或以上STU根据当地以及其他相关站点测量信息,各自独立进行控制决策,对当地配电设备进行操作,共同协作完成一个具体的控制任务。

②代理控制。在一个控制应用的作用域内,选择1个合适的STU为代理,实时获取相关站点的测控信息,进行控制决策,对当地与相关站点配电设备进行控制。前者适用于控制操作涉及的站点较少的场合,后者适用于涉及站点多、控制较为复杂的场合,在实际工程中,需要根据应用的条件与性能要求,选择合适的控制协调方式。

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