配电网运行评估分析系统研究

配电网运行评估分析系统研究1研究生：连晓华导师：曲延滨教授答辩日期：2018年9月XX日21.配电网综合运行状态评估方法研究2.小电流接地选线方法研究3.小电流接地故障定位方法研究4.配电网评估分析系统软件开发课题背景和研究现状主要研究内容结论目录31.课题背景和研究现状图1智能配电网结构图网络结构更加复杂元件类型更加多样分布式能源大量涌入潮流双向流动运行状态评估分析是对电网实时及历史状态进行评估，对未来状态进行预测分析，筛查薄弱环节，消灭隐性故障的重要手段41.课题背景和研究现状运行评估分析现状传统方法智能方法蒙特卡洛法枚举法事故随机性分析法事故模糊性分析法故障树分析法粒子群算法遗传算法专家综合分析51.课题背景和研究现状•评估系统主要针对输电网络，研究对象单一，扩展性不强，不适用于配电网运行评估；•评价指标主要针对风险状态，缺乏配电网运行状态的综合全面考虑；•评估对象主要针对某个某些器件，未从配电网层面进行全面分析。运行评估分析系统存在的问题6配电网运行评估分析系统2.主要研究内容综合状态评估实时状态评估正常运行状态故障状态故障选线故障定位运行评估分析系统软件1.综合考虑配电网整体结构和各种运行状态，设计涵盖配网当前和未来状态的评估指标；2.针对配电网中影响更大的故障状态，研究快速故障选线和经济性故障定位方法3.设计结果直观，功能全面的运行评估分析软件本文研究内容图2研究内容框图72.1.配电网综合运行状态评估方法研究最小配电子网图3典型配电网结构图(1)至少含有一电源节点(2)边界节点为联络开关(3)内点都是分段开关最小配电子岛具有连通关系的所有相邻最小配电子岛组成的区域称为最小配电子网表1典型配电网的最小配电子网划分82.1.配电网综合运行状态评估方法研究配电网实时运行状态评估表2最小配电子网运行状态等级划分和百分制评估子网百分评估：（C:与MLBR相关的经验值）（MLOR:开关重载率最大值）（90-100）(1)经济安全状态：：(3)警戒状态：（MLBR:子网负荷平衡比）(2)非经济安全状态：（80-90）（60-80）92.1.配电网综合运行状态评估方法研究配电网实时运行状态评估（0-30）(5)紧急状态：（LC:故障电流;SINi:子岛开关电流）(4)异常状态：（NL:N-1下的限制功率损耗比）（30-60）(1)若子网同时满足几种运行状态，以最差运行状态表示当前子网的运行状态；(2)以所有子网运行状态的最小值描述配网运行状态。（最差性原则）配电网百分评估：102.1.配电网综合运行状态评估方法研究配电网综合运行状态评估图4配电网综合状态评估雷达图对应关系(1)五个同心圆由内到外对应上述五种运行状态；(2)圆间距离对应百分制分值范围；(3)XYZ三轴对应于三个时间段，本文设置为当前、一刻钟和一小时。雷达图分析法是一种常用的多变量对比分析技术，它能对多变量进行整合，从而达到综合评判的目的。112.1.配电网综合运行状态评估方法研究配电网综合运行状态评估图4配电网综合状态评估雷达图指标1：面积描述指标2：周长描述指标3：面积和周长描述122.1.配电网综合运行状态评估方法研究算例分析图3典型配电网结构图参数设计：S1-S5：额定电流1240A，其他620A；重载限值：0.8；负载均衡率：1.25。132.1.配电网综合运行状态评估方法研究算例分析表3配电网运行一小时时各时段运行状态142.1.配电网综合运行状态评估方法研究算例分析表4实时和综合评估结果结果分析：（1）实时状态评估(MDS)与表3中运行状态完全匹配；（2）三种综合评估指标差异较大，指标1趋好，指标2趋差，指标3趋中，根据应用场合适当选择。152.2.小电流接地选线方法研究接地选线问题：（1）配电网的故障运行方式包括短路故障运行方式和接地故障运行方式，短路故障情况下通过馈线自动化功能和速断保护功能可以实现故障的隔离和快速恢复，因此重点研究接地故障；（2）现有的有源法和无源法都存高阻接地状况选线精度低的问题，选线速度也有待提高。162.2.小电流接地选线方法研究中性点电压偏移轨迹分析图5中性点电压偏移轨迹正常状态：电压偏移即零序电压为0；金属接地：电压偏移量Uon=-UA；中性点不接地：当N位于X下方时，为高阻接地，Uon的变化很小；中性点消弧线圈接地：当N位于Y下时，为高阻接地，Uon的变化很小。172.2.小电流接地选线方法研究小电流接地选线模型选线装置选出的线路高阻接地故障导致不明显的电压偏移拉路法（分闸试拉）建立描述配电网所有接地变电站相关母线的馈线出线开关模型：MDGSM：接地选线开关阵；dsij：第i条接地母线所供的第j个馈线出线开关名称或编号。182.2.小电流接地选线方法研究小电流接地选线模型配电网小电流接地故障发生时，为尽快确定故障线路，隔离故障区域，需要参考多种配网运行数据信息和非运行数据信息。图6接地故障相关信息融合图多源信息融合到拉路法的接地故障选线中192.2.小电流接地选线方法研究基于多源信息融合的小电流接地选线方法第一步搜索全网变电站母线零序电压越限信息，构建配电网接地选线开关阵MDGSM；第二步基于配电网接地选线开关阵MDGSM，顺序选择第i行元素构建馈线开关拉路序列表TFSSTi；第三步按照优先级规则1至优先级规则4所述方法对馈线开关拉路序列表所含有开关进行分闸试拉顺序调整；优先级1：配电网接地选线装置选择的馈线优先级2：架空线路的馈线优先级3：只含电缆线路的馈线优先级4：其他馈线20第四步2.2.小电流接地选线方法研究基于多源信息融合的小电流接地故障定位对馈线开关拉路序列表TFSSTi中的开关按照优先级由高到低的顺序进行分闸试拉，当开关分闸而母线零序电压异常消失时，表示所试拉馈线为接地故障馈线，并停止该母线接地故障的判定；当开关分闸后母线零序电压没有消失，表示接地故障未发生在该条馈线，需将该馈线出线开关再次合闸，恢复供电；第五步重复第二步到第四步直到所有的母线零序电压异常消失，所有接地故障馈线分闸。212.2.小电流接地选线方法研究算例分析统计开关模型为上式的配电系统60天接地故障数，馈线类型，馈线架空长度（km），馈线电缆长度（km），生命线用户数，保电用户数，重要用户数和双电源用户数如右表所示。①222.2.小电流接地选线方法研究算例分析②取MDGSM中的第1行构成TFSST1，即：TFSST1=[1,2,3]。③根据优先级规则1至优先级规则4，由于馈线2为变电站选线装置所选线路且馈线1为架空线路，其电流小于电缆线路馈线3的电流值，馈线1故障数大于馈线3故障数，故此调整TFSST1的顺序为：TFSST1=[2,1,3]。④根据分闸拉路顺序表，首先将开关2分闸，但由于1#母线零序电压异常未消失，故此馈线2并不是接地馈线，需将开关2再次合闸，将馈线2进行恢复供电；然后将开关1进行分闸，此时1#母线零序电压异常消失，故此表明接地故障发生在馈线1，至此接地故障选线判定完成。⑤对第二行到第四行重复上述过程。23在选线装置选择接地馈线正确的情况下，基于多源信息融合的配电网小电流接地选线方法通过第1次分闸拉路即可隔离故障馈线；当选线装置选择接地馈线错误情况下，上述方法也可以将最可能发生故障的馈线优先分闸拉路，并尽可能延长对生命线用户、保电用户和重要用户的供电。2.2.小电流接地选线方法研究算例分析结果分析：242.3.小电流接地故障定位方法研究故障选线故障定位对故障馈线中接地点所在区域的进一步缩小查找无论是有源法还是无源法大多需要安装特殊的终端设备以配合特殊的采样需求，而且除故障指示器外大多需停电安装，故而进一步降低了供电可靠性故障定位问题：故障定位目标：基于当前配电网现有资源，以线路试合闸为切入点，建立了配电网故障定位模型和方法252.3.小电流接地故障定位方法研究接地故障定位分层设计图7典型配电馈线分层图图5馈线开关接地故障定位分层表d(i,j):根节点i到遥控开关节点的距离；Sij:从i到j经过的遥控开关节点数目。262.3.小电流接地故障定位方法研究接地故障定位分层模型以节点距离为基础建立配电网接地故障定位分层开关阵来描述配电网一条馈线的遥控开关分层模型：MDFLM：故障定位分层开关阵；flij：一条馈线的第j层中的第i个遥控开关名称或编号，若该开关不存在则取值为-1。272.3.小电流接地故障定位方法研究接地故障定位方法第一步基于多源信息融合的故障选线方法确定故障馈线；第二步建立配电网接地故障定位分层开关阵MDFLM；第三步按照列号由小到大的顺序，取分层开关阵MDFLM中的j列，生成单层开关合闸序列表TSLSTj；TSLSTj描述第j层开关的遥控合闸动作顺序282.3.小电流接地故障定位方法研究接地故障定位方法第四步根据单层开关合闸顺序调整方法对开关合闸序列表中的开关顺序进行调整基于故障数量由大到小排序基于重要用户量由大到小排序基于待合闸开关负荷量由大到小排序结合开关类型和天气对馈线排序基于馈线长度由大到小排序第五步按列号由小到大的顺序取单层开关合闸序列表TSLSTj中的第k个开关sljk，并将开关sljk的所有子节点开关分闸292.3.小电流接地故障定位方法研究接地故障定位方法对开关sljk进行合闸，若合闸后变电站母线发生接地异常，则表示接地故障发生在以开关sljk为父节点的最小配电区域内，并终止处理。若合闸后变电站母线未发生接地异常，则表示故障未发生在以开关sljk为父节点的最小配电区域内第六步重复第五、六步，若判定出接地故障区域则停止处理，若单层开关合闸序列表TSLSTj中所有的开关合闸完成，则进入第八步第七步第八步重复三至七步，若判定出接地故障区域则停止处理，若MDFLM中的所有开关合闸完成而未发现接地故障区域，表示该条馈线接地故障已经消除302.3.小电流接地故障定位方法研究算例分析S1、S2为变电站出线开关；A到S为分段开关；T为联络开关；所有开关皆具备遥控功能；天气设定为晴天无雨状态；设置最小配电子网HJ发生单相接地故障图8典型配电馈线图31表6图8对应的最小配电区域参数2.3.小电流接地故障定位方法研究322.3.小电流接地故障定位方法研究算例分析①确定故障馈线为Feeder1到Feeder2②构建与配电网接地故障定位分层合闸模型相关的开关矩阵③取分层开关阵中的第0列构成单层开关合闸序列表TSLST0332.3.小电流接地故障定位方法研究算例分析④开关顺序调整，该行只有一个开关，无需调整对开关逐次分合闸：对开关S的子节点开关A进行分闸，然后对开关S进行遥控合闸⑤⑦|⑧对第二列第三列进行上述处理发现故障发生在由H为父节点的最小配电区域HJ中，需对开关H、J进行遥控分闸隔离故障，并对馈线下游联络开关T遥控合闸回复健全区域供电342.4.配电网评估分析系统软件开发图9配电网评估分析系统软件整体设计方案352.4.配电网评估分析系统软件开发图10内嵌方法实现流程362.4.配电网评估分析系统软件开发最小配电子网运行状态评估配电网馈线N-1分析变电站母线N-1转供分析线路转电分析设备重过载分析图11运行状态评估界面图12馈线N-1分析界面372.4.配电网评估分析系统软件开发图13变电站母线N-1分析界面图14转电分析界面382.4.配电网评估分析系统软件开发图15设备重过载分析界面39结论（1）设计了三种描述配电网一段时间运行状态的综合评估指标。（2）设计了适合于不同阻抗等级和不同运行场景的小电流接地故障选线方法，通过参考多种配网运行数据信息和非运行数据信息实现了快速故障选线；（3）为节省终端装置的使用，结合分层合闸思想建立了开关合闸序列表，并基于重要负荷复电需求设计了基于分层合闸的接地故障定位方法；（4）设计了配电网运行状态评估分析系统软件，状态评估指标和故障选线定位方法都内嵌在软件内。40谢谢！请各位老师批评指正！