專利名稱：配電網(wǎng)單相接地故障網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)自動化技術(shù)領(lǐng)域，適用于3 60kV中性點非有效接地電網(wǎng)，是一種適用于配電網(wǎng)單相接地故障的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)技術(shù)。
背景技術(shù)：
目前，配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)按側(cè)重點不同分為正常情況下的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和短路故障情況下的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)。正常重構(gòu)是指在正常運行條件下，配電網(wǎng)的調(diào)度員根據(jù)運行情況進行開關(guān)操作以調(diào)整網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而改變網(wǎng)絡(luò)中的功率潮流，使負荷在各饋線之間相互轉(zhuǎn)移而得到合理分配。短路故障重構(gòu)是指在發(fā)生故障時隔離故障，縮小停電范圍，并在故障后迅速恢復(fù)供電。當配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時，不需要立即斷開故障線路，可以帶故障運行I 2個小時，因此重構(gòu)時不同于上述正常運行和短路故障情況，需要考慮更多的因素。目前，針對配電網(wǎng)單相接地故障網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的方法大致可以分為3類:①組合啟發(fā)式方法和最優(yōu)化方法，該方法利用分支界限的最優(yōu)化技術(shù)結(jié)合實際的啟發(fā)式方法找到配網(wǎng)的最優(yōu)結(jié)構(gòu)，需要經(jīng)過2次環(huán)網(wǎng)潮流計算才能確定一個開關(guān)的分合，計算量大，算法編程復(fù)雜；②人工智能方法，包括模擬退火方法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、基因算法等，由于計算量大，這類方法目前尚未達到實用化水平；③以開關(guān)操作引起的線損變化估算公式為基礎(chǔ)，將負荷當成恒電流，用重構(gòu)前的潮流分布估算開關(guān)操作后線損的變化，通過公式來估算每次開關(guān)操作減少的線損而不需進行潮流計算。該方法具有較好的應(yīng)用前景。然而傳統(tǒng)支路交換方法每次只能完成一個拓撲調(diào)整，之后就要計算新拓撲下的潮流分布，因此需要頻繁計算配電網(wǎng)的潮流，導(dǎo)致處理時間長、處理過程煩瑣。

發(fā)明內(nèi)容
本申請的目的是克服現(xiàn)有方法的不足，提出的新的重構(gòu)方法。該重構(gòu)方法充分利用了單相接地故障的特點，提出了一種配電網(wǎng)單相接地故障網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)方法，將所有供電恢復(fù)區(qū)域分為群A和群B，優(yōu)先選擇群A中網(wǎng)損值最小的供電恢復(fù)線路，以避免供電恢復(fù)過程中的停電。本申請的技術(shù)方案如下。一種配電網(wǎng)單相接地故障網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)方法，其特征在于:配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障后，將所有備選供電恢復(fù)區(qū)域分為兩個群，與故障線路處于同一段母線的各備選供電恢復(fù)線路劃分為群A，與故障線路處于不同段母線的各備選供電恢復(fù)線路劃分為群B ;對于兩個群中的所有供電恢復(fù)線路，在電壓滿足預(yù)先設(shè)定的電壓約束條件的前提下，優(yōu)先選擇群A中網(wǎng)損值最小的備選供電恢復(fù)線路作為供電恢復(fù)線路，采取“熱切換”操作，即先閉合母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)，再跳開故障處斷路器。本發(fā)明還可以進一步優(yōu)選以下技術(shù)方案。如果備選供電恢復(fù)線路各節(jié)點電壓均在正常土 5%Un范圍內(nèi)，則認為該備選供電恢復(fù)線路滿足電壓約束條件，其中Un為配電網(wǎng)額定電壓值。當A群中網(wǎng)損值最小的備用供電恢復(fù)線路的網(wǎng)損值比B群中網(wǎng)損值最小的備用供電恢復(fù)線路的網(wǎng)損值大預(yù)設(shè)的百分比值時，則選擇B群中該網(wǎng)損值最小的備用供電恢復(fù)線路作為供電恢復(fù)線路。其中，所述預(yù)設(shè)的百分比值為10%。當群B中的該網(wǎng)損值最小的備用供電恢復(fù)線路作為供電恢復(fù)線路時，則采取“冷切換”措施，先跳開故障處斷路器，再閉合母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)。本發(fā)明為了獲得更優(yōu)效果，當備選供電恢復(fù)線路滿足預(yù)先設(shè)定的電壓約束條件后，還優(yōu)選進一步滿足下述附加約束條件:①配電網(wǎng)中不存在環(huán)網(wǎng)，并且配電網(wǎng)中每一個負荷點都被供電，即不存在電力孤
占.
②對于群A和群B中的所有備選供電恢復(fù)線路供電末端節(jié)點電壓偏移在±5%以內(nèi)；③配電網(wǎng)重構(gòu)后的每條供電支路都應(yīng)無過負荷的現(xiàn)象，若選擇群B中的備選供電恢復(fù)線路作為供電恢復(fù)重構(gòu)線路，則群B中供電恢復(fù)后的線路的主變也應(yīng)無過負荷現(xiàn)象。本申請還公開了以下一種更完備詳細的技術(shù)方案:一種配電網(wǎng)單相接地故障網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟:(I)策略搜索選擇當配網(wǎng)中發(fā)生故障時，首先由故障線路K開關(guān)、即故障點下游的開關(guān)所流過的實時功率sk，得出故障下游區(qū)所失去的負荷Sltjss，同時搜索出故障下游區(qū)所有可用的備選供電恢復(fù)線路集{Circuitl, Circuit2...Circuit k};將各個備選供電恢復(fù)線路Circuit j按照是否與故障線路處于同一段母線的原則分為兩個群，將與所述故障線路處于同一段母線的各備選供電恢復(fù)線路劃分為群A，將與所述故障線路處于不同段母線的各備選供電恢復(fù)線路劃分為群B，其中I < j < k ;(2)計算各備選供電恢復(fù)線路相關(guān)值計算出各個備選供電恢復(fù)線路Circuit j的最大可轉(zhuǎn)移負荷Sctouitj、網(wǎng)損值DcircuitJ>電壓Uctou⑴，選出群A和群B中所有最大可轉(zhuǎn)移負荷Scdrcuiu大于所述故障下游區(qū)所失去的Sltjss的供電恢復(fù)線路，并按網(wǎng)損值從小到大的順序分別排列在群A和群B的備選供電恢復(fù)線路表中；對上述所有備選供電恢復(fù)線路Circuit j進行潮流計算，采用現(xiàn)有的“功率前推電壓后代”法對故障下游區(qū)進行各節(jié)點功率和電壓的計算，如果各節(jié)點電壓均在正?！?%Un范圍內(nèi)，則認為該備選供電恢復(fù)線路滿足電壓約束條件，在滿足所述電壓約束條件的同時，所述備選供電恢復(fù)線路還需要滿足下述附加約束條件:①配電網(wǎng)中不存在環(huán)網(wǎng)，并且配電網(wǎng)中每一個負荷點都被供電，即不存在電力孤
占.
②對于群A和群B中的所有備選供電恢復(fù)線路供電末端節(jié)點電壓偏移在±5%以內(nèi)；③配電網(wǎng)重構(gòu)后的每條供電支路都應(yīng)無過負荷的現(xiàn)象，若選擇群B中的備選供電恢復(fù)線路作為供電恢復(fù)重構(gòu)線路，則群B中供電恢復(fù)后的線路的主變也應(yīng)無過負荷現(xiàn)象；(3)比較群A、群B網(wǎng)損值Draieuitj，選擇供電恢復(fù)電路進行恢復(fù)供電操作
從群A和群B的備選供電恢復(fù)線路表中分別選擇滿足電壓約束條件以及附加約束條件的網(wǎng)損值最小的備選供電恢復(fù)線路^…D十 ' ,若則選擇作為故障后供電恢復(fù)線路，否則選擇1^^ ;當選擇&- 作為故障后供電恢復(fù)線路時，采用“熱切換”操作方式，先合與所選擇出的供電恢復(fù)線路相連的母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)，再斷開故障處斷路器；若此時先合母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)出現(xiàn)了母聯(lián)過負荷的情況，則按照以下“冷切換”方式操作:先斷開故障處斷路器，再合母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)。當選擇作為故障后供電恢復(fù)線路時，應(yīng)采取“冷切換”操作方式。本申請具有以下有益效果:1、充分利用單相接地故障的特點，使配電網(wǎng)在正常情況下也可以帶故障運行，減少電網(wǎng)損耗，節(jié)約能量，提高電網(wǎng)的經(jīng)濟效益。2、將所有備選供電恢復(fù)線路分為兩個群，優(yōu)先選擇與故障線路所處母線合環(huán)運行的所有分支電路，將其中網(wǎng)損值最小的線路作為重構(gòu)線路。采取“熱切換”操作方式，保證了更多用戶的供電質(zhì)量，提高了供電可靠性，可操作性強，優(yōu)越性高。3、使負荷在各線路和變壓器之間均勻分配，避免線路和變壓器過載，提高了電網(wǎng)的安全性，減少了甩負荷的可能性，可以獲得更多的電費收入。


圖1是某IOkV配電系統(tǒng)；圖2為本發(fā)明配電網(wǎng)單相接地故障網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)方法流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合說明書附圖和具體實施例`對本發(fā)明的技術(shù)方案作詳細說明。本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。如圖1所示為某IOkV配電線路系統(tǒng)。圖中18、19、20、21為母聯(lián)開關(guān)，系統(tǒng)正常運行時，處于斷開狀態(tài)。4所處支路即故障線路，4為故障線路開關(guān)，線路故障下游負荷即斷路器7、10、13所帶的負荷。Subl、Sub2、Sub3連接三條母線。本實施例包括以下步驟，如附圖1所示:第一步、當斷路器4桿前發(fā)生單相接地故障后，通過策略搜索得到故障下游區(qū)所有備用供電恢復(fù)線路為:(I)Circuitl, (2)Circuit2, (3)Circuit3, (4)Circiit4。由故障斷路器4流過的實時功率Sk得出故障下游區(qū)所失去的負荷S1()ss。將4條備選供電恢復(fù)線路按照是否與故障線路處于同一段母線的原則分為兩個群，群A為與故障線路處同一段母線的所有分支電路，如圖1中的Circuitl和CirCuit2;群B為與故障線路處不同母線段分支電路的集合，如圖1中的Circuit3和Circuit4。第二步、計算出4條備選供電恢復(fù)線路的最大可轉(zhuǎn)移負荷Sctouitj網(wǎng)損最小指標DcircuitJ>電壓UctouitP選出群A和群B中所有最大可轉(zhuǎn)移負荷Sctouiw大于所述故障下游區(qū)所失去的Sltjss供電恢復(fù)線路，并按網(wǎng)損值從小到大的順序分別排列在群A和群B的備選供電恢復(fù)線路表中。其中當斷路器4所在線路發(fā)生故障時，故障下游區(qū)所失去的負荷Sltjss，即為斷路器4中當前所流過的實時功率Sk:Sloss=Sk(I)而配網(wǎng)中故障線路開關(guān)當前所流過的實時功率Sk，就是開關(guān)下游所有負荷的總和，即:Sk=Sloadld(2)Id為短路器4下游母線上所掛的負荷的集合。從而可以得到配 電網(wǎng)中所有的開關(guān)的實時功率潮流表{S1; S2-SJ。最大可轉(zhuǎn)移負荷Scdrcuitj是由該備選供電恢復(fù)線路中內(nèi)部所有開關(guān)的容量裕量的最小值所決定的:ScircuitJ=min (Sn-S1, Sn-S2……Sn-Sj(3)為開關(guān)的額定容量，Sk為當前流過該開關(guān)的實時功率，Scdrcuiw即為該備選供電恢復(fù)線路circuitj的最大可轉(zhuǎn)移負荷；網(wǎng)損最小指標Dctouitj由下式計算:Dcircuitj=Xj e ^rcuitk(StrantSj)Rj(4)式中Sj為線路末端流出功率，Rj為線路電阻，Stran為電力潮流轉(zhuǎn)移負荷；備選供電恢復(fù)線路的電壓Ucdrcuitj通過下式計算:Ucircuitj- Σ j e Circuitk (PtranXj+QtranRj)( 5)式中有Stran=Ptran+jQtMn;Ptran為電力潮流轉(zhuǎn)移有功負荷，Qtran為無功負荷，Xj為線路電抗。此時圖1的備選供電恢復(fù)線路表即，群A: {Circuitl 179.5KW ；Circuit2156.7KW}；群 B: {Circuit3149.4KW ；Circuit4180.3KW}。對上述4條供電恢復(fù)線路進行潮流計算，采用比較常用的“功率前推電壓后代”法對故障下游區(qū)進行各點功率和電壓的計算。選擇各節(jié)點電壓均在正?！?%Un范圍內(nèi)的供電恢復(fù)線路。如圖1各條線路最低點電壓即:Circuitl9.51kV、Circuit29.60kV、Circuit39.58kV、Circuit49.67kV。都符合要求。各備選供電恢復(fù)線路還需進一步滿足下述約束條件:①配電網(wǎng)中不存在環(huán)網(wǎng)，并且配電網(wǎng)中每一個負荷點都被供電，即不存在電力孤
占.
②對于群A和群B中的所有備選供電恢復(fù)線路供電末端節(jié)點電壓偏移在±5%以內(nèi)；③配電網(wǎng)重構(gòu)后的每條供電支路都應(yīng)無過負荷的現(xiàn)象，若選擇群B作為供電恢復(fù)重構(gòu)線路，則群B中線路的主變也應(yīng)無過負荷現(xiàn)象。第三步、優(yōu)先選擇與故障線路所處母線合環(huán)運行的分支電路，即群A中的線路。圖1中為Circuitl和irciut2。雖然CirCuit3的網(wǎng)損值小于Circuitl,但
π，_n —....’而且未出現(xiàn)過負荷情況，所以選擇Circuitl作為該網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)線路，采用“熱切換”操作方式，先閉合母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)19，再斷開故障處斷路器4，從而保證故障線路上的負荷不會停電。
權(quán)利要求
1.一種配電網(wǎng)單相接地故障網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)方法,其特征在于: 配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障后，將所有備選供電恢復(fù)區(qū)域分為兩個群，與故障線路處于同一段母線的各備選供電恢復(fù)線路劃分為群A，與故障線路處于不同段母線的各備選供電恢復(fù)線路劃分為群B ;對于兩個群中的所有供電恢復(fù)線路，在電壓滿足預(yù)先設(shè)定的電壓約束條件的前提下，優(yōu)先選擇群A中網(wǎng)損值最小的備選供電恢復(fù)線路作為供電恢復(fù)線路，采取“熱切換”操作，即先閉合母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)，再跳開故障處斷路器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)單相接地故障網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)方法，其特征在于: 如果備選供電恢復(fù)線路各節(jié)點電壓均在正常土 5%Un范圍內(nèi)，則認為該備選供電恢復(fù)線路滿足電壓約束條件，其中Un為配電網(wǎng)額定電壓值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的配電網(wǎng)單相接地故障網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)方法，其特征在于: 當群A中網(wǎng)損值最小的備用供電恢復(fù)線路的網(wǎng)損值比群B中網(wǎng)損值最小的備用供電恢復(fù)線路的網(wǎng)損值大預(yù)設(shè)的百分比值時，則選擇群B中該網(wǎng)損值最小的備用供電恢復(fù)線路作為供電恢復(fù)線路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的配電網(wǎng)單相接地故障網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)方法，其特征在于: 所述預(yù)設(shè)的百分比值為10%。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的配電網(wǎng)單相接地故障網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)方法，其特征在于: 當群B中的該網(wǎng)損值最小的備用供電恢復(fù)線路作為供電恢復(fù)線路時，采取“冷切換”措施，先跳開故障處斷路器，再閉合母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的配電網(wǎng)單相接地故障網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)方法，其特征在于: 當備選供電恢復(fù)線路滿足預(yù)先設(shè)定的電壓約束條件后，還優(yōu)選滿足下述附加約束條件: ①配電網(wǎng)中不存在環(huán)網(wǎng)，并且配電網(wǎng)中每一個負荷點都被供電，即不存在電力孤點； ②對于群A和群B中的所有備選供電恢復(fù)線路供電末端節(jié)點電壓偏移在±5%以內(nèi)； ③配電網(wǎng)重構(gòu)后的每條供電支路都應(yīng)無過負荷的現(xiàn)象，若選擇群B中的備選供電恢復(fù)線路作為供電恢復(fù)重構(gòu)線路，則群B中供電恢復(fù)后的線路的主變也應(yīng)無過負荷現(xiàn)象。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的配電網(wǎng)單相接地故障網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)方法，其特征在于: 當群A中網(wǎng)損值最小的備用供電恢復(fù)線路的網(wǎng)損值比群B中網(wǎng)損值最小的備用供電恢復(fù)線路的網(wǎng)損值大預(yù)設(shè)的百分比值時，則選擇群B中該網(wǎng)損值最小的備用供電恢復(fù)線路作為供電恢復(fù)線路。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的配電網(wǎng)單相接地故障網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)方法，其特征在于: 所述預(yù)設(shè)的百分比值為10%。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的配電網(wǎng)單相接地故障網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)方法，其特征在于: 當群B中的該網(wǎng)損值最小的備用供電恢復(fù)線路作為供電恢復(fù)線路時，采取“冷切換”措施，先跳開故障處斷路器，再閉合母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)。
10.一種配電網(wǎng)單相接地故障網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: (I)策略搜索選擇 當配網(wǎng)中發(fā)生故障時，首先由故障線路K開關(guān)、即故障點下游的開關(guān)所流過的實時功率31 ，得出故障下游區(qū)所失去的負荷Sltjss，同時搜索出故障下游區(qū)所有可用的備選供電恢復(fù)線路集{Circuit, Circuit2…Circuit k};將各個備選供電恢復(fù)線路Circuij按照是否與故障線路處于同一段母線的原則分為兩個群，將與所述故障線路處于同一段母線的各備選供電恢復(fù)線路劃分為群A，將與所述故障線路處于不同段母線的各備選供電恢復(fù)線路劃分為群B，其中I < j < K; (2)計算各備選供電恢復(fù)線路相關(guān)值 計算出各個備選供電恢復(fù)線路Circuitj的最大可轉(zhuǎn)移負荷seilxuitj、網(wǎng)損值Deteuitj'電壓選出群A和群B中所有最大可轉(zhuǎn)移負荷Sctou⑴大于所述故障下游區(qū)所失去的Sltjss的供電恢復(fù)線路，并按網(wǎng)損值從小到大的順序分別排列在群A和群B的備選供電恢復(fù)線路表中； 對上述所有備選供電恢復(fù)線路Circuitj進行潮流計算，如果各節(jié)點電壓均在正常±5%Un范圍內(nèi)，則認為該備選供電恢復(fù)線路滿足電壓約束條件，在滿足所述電壓約束條件的同時，所述備選供電恢復(fù)線路還需要滿足下述附加約束條件: ①配電網(wǎng)中不存在環(huán)網(wǎng)，并且配電網(wǎng)中每一個負荷點都被供電，即不存在電力孤點； ②對于群A和群B中的所有備選供電恢復(fù)線路供電末端節(jié)點電壓偏移在±5%以內(nèi)； ③配電網(wǎng)重構(gòu)后的每條供 電支路都應(yīng)無過負荷的現(xiàn)象，若選擇群B中的備選供電恢復(fù)線路作為供電恢復(fù)重構(gòu)線路，則群B中供電恢復(fù)后的線路的主變也應(yīng)無過負荷現(xiàn)象； (3)比較群A、群B網(wǎng)損值DeteuitP選擇供電恢復(fù)電路進行恢復(fù)供電操作 從群A和群B的備選供電恢復(fù)線路表中分別選擇滿足電壓約束條件以及附加約束條件的網(wǎng)損值最小的備選供電恢復(fù)線路As，若^￡^^、> 10%,則選擇 作為故障后供電恢復(fù)線路，否則選擇作為供電恢復(fù)線路； 當選擇3=[^作為故障后供電恢復(fù)線路時，采用“熱切換”操作方式，先合與所選擇出的供電恢復(fù)線路相連的母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)，再斷開故障處斷路器；若此時先合母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)出現(xiàn)了母聯(lián)過負荷的情況，則按照以下“冷切換”方式操作:先斷開故障處斷路器，再合母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)。 當選擇作為故障后供電恢復(fù)線路時，應(yīng)采取“冷切換”操作方式。
全文摘要
一種配電網(wǎng)單相接地故障網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)方法，故障后將所有供電恢復(fù)區(qū)域分為兩個群，與故障線路處于同一段母線的分支電路劃分為群A，處于不同段母線的供電恢復(fù)線路劃分為群B；對于兩個群中的所有供電恢復(fù)線路，在電壓滿足約束條件的前提下，優(yōu)先選擇群A中網(wǎng)損值最小的供電恢復(fù)線路，以避免供電恢復(fù)過程中的停電，此時采取“熱切換”操作，即先閉合母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)，再跳開故障處斷路器。而對于群B中的供電恢復(fù)線路，則采取“冷切換”措施，先跳開故障處斷路器，再閉合母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)。本發(fā)明技術(shù)優(yōu)先選擇“熱切換”操作，這種操作方法充分利用了單相接地故障的特點，使配電網(wǎng)在正常情況下也可以帶故障運行，保證了更多用戶的供電質(zhì)量，提高了供電可靠性，可操作性強，優(yōu)越性高。本發(fā)明技術(shù)成熟，可靠性高。
文檔編號H02H7/28GK103199512SQ20131012270
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月10日
發(fā)明者齊鄭, 張惠汐, 饒志, 李硯, 蔡志偉 申請人:華北電力大學(xué), 北京丹華昊博電力科技有限公司