蔡建逸 林裕新 吳澤鑫 陳 楠

配電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)開關(guān)異動(dòng)感知及自適應(yīng)糾正的防誤方法

蔡建逸 林裕新 吳澤鑫 陳 楠

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司汕頭供電局，廣東汕頭 515000）

隨著社會(huì)對(duì)供電可靠性要求的提升，配電網(wǎng)環(huán)網(wǎng)聯(lián)絡(luò)開關(guān)多處于熱備用狀態(tài)，在線路故障時(shí)能夠快速復(fù)電。但在非故障和非人為操作的情況下，已發(fā)生多起聯(lián)絡(luò)開關(guān)異動(dòng)合閘導(dǎo)致線路長期合環(huán)運(yùn)行的事件，增加了設(shè)備運(yùn)行和調(diào)度操作風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重影響了電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。為了能夠監(jiān)測自動(dòng)化及非自動(dòng)化配電聯(lián)絡(luò)開關(guān)異動(dòng)情況，快速糾正線路誤合環(huán)問題，本文改進(jìn)配電自動(dòng)化主站環(huán)網(wǎng)聯(lián)絡(luò)識(shí)別方式，提出一種開關(guān)異動(dòng)感知和自適應(yīng)糾正算法，實(shí)現(xiàn)聯(lián)絡(luò)開關(guān)異動(dòng)合環(huán)感知，定位最優(yōu)解環(huán)點(diǎn)并程序化解環(huán)，通過測試驗(yàn)證該算法的可行性，有效避免線路長期合環(huán)帶來的電網(wǎng)運(yùn)行隱患及誤操作風(fēng)險(xiǎn)，提升配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)防誤技術(shù)及電網(wǎng)安全管控水平。

聯(lián)絡(luò)開關(guān)；異動(dòng)；合環(huán)；防誤；糾正

0 引言

隨著配電網(wǎng)自愈[1-2]線路及配電自動(dòng)化開關(guān)大量投運(yùn)，對(duì)配電網(wǎng)供電可靠性提出更高要求，配電網(wǎng)供電方式多采用“閉環(huán)設(shè)計(jì)、開環(huán)運(yùn)行”[3]，環(huán)網(wǎng)聯(lián)絡(luò)開關(guān)處于熱備用狀態(tài)。在非故障和非操作的情況下，已發(fā)生多起聯(lián)絡(luò)開關(guān)因參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤、終端邏輯異常、開關(guān)機(jī)構(gòu)等原因異動(dòng)合閘，導(dǎo)致線路長期合環(huán)運(yùn)行的事件。由于主站無法識(shí)別開關(guān)異動(dòng)，無法提示相關(guān)告警，可導(dǎo)致長期電磁環(huán)網(wǎng)[4]運(yùn)行，增加設(shè)備運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，易擴(kuò)大故障停電范圍[5]，同時(shí)也存在誤調(diào)度和誤操作的風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

現(xiàn)有研究重點(diǎn)主要針對(duì)合環(huán)影響因素進(jìn)行分析，對(duì)于開關(guān)異動(dòng)監(jiān)測和防誤的研究極少，且成效不顯著，研究涉及的防誤技術(shù)多基于現(xiàn)場設(shè)備側(cè)，如設(shè)備狀態(tài)感知[6]、廠站設(shè)備壓板防誤監(jiān)測[7]、電氣五防閉鎖[8]等技術(shù)手段。關(guān)于開關(guān)異動(dòng)的主站防誤技術(shù)研究幾乎沒有，目前主要以配電自動(dòng)化主站圖形拓?fù)潢P(guān)系、優(yōu)先搜索算法[9]作為主流防誤技術(shù)手段，但準(zhǔn)確率不高，主要原因是受制于主站配電設(shè)備的實(shí)時(shí)變位和圖模的正確性。主站拓?fù)洳粌H依靠“二遙”開關(guān)的遙測遙信量，還有非“二遙”開關(guān)的人工置位信息，實(shí)際中人工置位錯(cuò)漏的隨機(jī)性較大，導(dǎo)致非“二遙”開關(guān)狀態(tài)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性不高。另外，主站圖模繪制錯(cuò)漏，也會(huì)導(dǎo)致拓?fù)涔聧u、圖實(shí)不一致等問題，易誤判或漏判線路合環(huán)。因此，關(guān)于配電聯(lián)絡(luò)開關(guān)異動(dòng)導(dǎo)致合環(huán)的感知和糾正方面，尚無可靠的防誤技術(shù)。

本文基于“主站拓?fù)?開環(huán)點(diǎn)牌”聯(lián)絡(luò)識(shí)別方式，提出一種開關(guān)異動(dòng)感知及自適應(yīng)糾正算法，實(shí)現(xiàn)開關(guān)異動(dòng)合環(huán)感知，能夠定位最優(yōu)解環(huán)點(diǎn)并程序化解環(huán)，對(duì)提升配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)管控及電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行水平具有重要意義。

1 聯(lián)絡(luò)關(guān)系識(shí)別方式

本文基于配電自動(dòng)化主站開發(fā)配電網(wǎng)開環(huán)點(diǎn)識(shí)別模塊[10]，設(shè)置帶有功能屬性的“開環(huán)點(diǎn)”牌，開發(fā)“主站拓?fù)?開環(huán)點(diǎn)牌”識(shí)別方法。即利用圖形拓?fù)浜蛢?yōu)先搜索算法，使“開環(huán)點(diǎn)”牌能夠識(shí)別聯(lián)絡(luò)開關(guān)兩側(cè)線路拓?fù)潢P(guān)系，如圖1所示，獲知兩側(cè)電源，支持運(yùn)行方式動(dòng)態(tài)變化，實(shí)現(xiàn)“開環(huán)點(diǎn)”牌兩側(cè)電源實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)更新。通過調(diào)度員在聯(lián)絡(luò)開關(guān)置“開環(huán)點(diǎn)”牌的規(guī)定動(dòng)作方式，如圖2所示，列入主站確定的聯(lián)絡(luò)關(guān)系由調(diào)度員確認(rèn)或自定義校正，修正拓?fù)溴e(cuò)誤問題，確保聯(lián)絡(luò)關(guān)系識(shí)別的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。

2 聯(lián)絡(luò)開關(guān)異動(dòng)感知

2.1 聯(lián)絡(luò)開關(guān)歸類與特征值

聯(lián)絡(luò)開關(guān)歸類邏輯如圖3所示，將聯(lián)絡(luò)開關(guān)分為兩類：將主站無法實(shí)時(shí)采集遙信或遙測量的開關(guān)，即“二遙”異常的配電自動(dòng)化開關(guān)和非自動(dòng)化開關(guān)，歸類為非“二遙”開關(guān)；將主站能夠通過實(shí)時(shí)采集遙信遙測量的開關(guān)，歸類為“二遙”正常的配電自動(dòng)化聯(lián)絡(luò)開關(guān)，并在此類基礎(chǔ)上篩選“三遙”正常的自動(dòng)化開關(guān)。

圖1 配電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)關(guān)系識(shí)別

圖2 配電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)關(guān)系確認(rèn)及校正界面

圖3 聯(lián)絡(luò)開關(guān)歸類邏輯

配電自動(dòng)化主站每5s采集“開環(huán)點(diǎn)”牌對(duì)應(yīng)聯(lián)絡(luò)開關(guān)的數(shù)據(jù)作為特征值，包括聯(lián)絡(luò)兩側(cè)的饋線、所屬變電站、兩側(cè)饋線電流變化值、聯(lián)絡(luò)開關(guān)的分合位狀態(tài)、人工置位狀態(tài)及電流變化值。

2.2 “二遙”正常的自動(dòng)化開關(guān)

主站識(shí)別聯(lián)絡(luò)開關(guān)為“二遙”正常的自動(dòng)化開關(guān)時(shí)，若開關(guān)遙信變位為合位且遙測電流有實(shí)時(shí)數(shù)值，則判斷該聯(lián)絡(luò)開關(guān)異動(dòng)，環(huán)網(wǎng)處于合環(huán)運(yùn)行；否則判斷該聯(lián)絡(luò)開關(guān)無異動(dòng)，環(huán)網(wǎng)處于開環(huán)運(yùn)行。

2.3 非“二遙”開關(guān)

主站識(shí)別聯(lián)絡(luò)開關(guān)為非“二遙”開關(guān)（遙信、遙測異常的配電自動(dòng)化開關(guān)或非自動(dòng)化開關(guān)）時(shí)，因無法實(shí)時(shí)或準(zhǔn)確獲取聯(lián)絡(luò)開關(guān)遙信遙測量，需結(jié)合饋線潮流數(shù)據(jù)計(jì)算[11]。

設(shè)一側(cè)電源電流變化差值（監(jiān)測前5s和后5s聯(lián)絡(luò)開關(guān)的一側(cè)電源電流差值）為1，則

另一側(cè)電源電流變化差值（監(jiān)測前5s和后5s聯(lián)絡(luò)開關(guān)的另一側(cè)電源電流差值）為2，且，則

兩側(cè)電源電流疊加值變化比（監(jiān)測前5s和后5s聯(lián)絡(luò)開關(guān)的兩側(cè)電源電流疊加值的比值）為3，則

3 聯(lián)絡(luò)開關(guān)異動(dòng)糾正邏輯

3.1 “三遙”正常的自動(dòng)化開關(guān)

按圖3歸類邏輯，若異動(dòng)的聯(lián)絡(luò)開關(guān)為“三遙”（遙控、遙信、遙測）正常的自動(dòng)化開關(guān)，主站程序化遙控[12]斷開（解環(huán)）該聯(lián)絡(luò)開關(guān)，并監(jiān)測該聯(lián)絡(luò)開關(guān)電流值降為0，同時(shí)開關(guān)變位由合變分，主站可判“開關(guān)異動(dòng)糾正成功”。

3.2 非“二遙”開關(guān)

若異動(dòng)開關(guān)為非“二遙”開關(guān)，無法執(zhí)行程序化解環(huán)操作。由主站啟動(dòng)優(yōu)先搜索算法，主站搜索可程序化解環(huán)開關(guān)的路徑如圖4所示，以異動(dòng)聯(lián)絡(luò)開關(guān)N0為中心，搜索兩側(cè)合環(huán)路徑上與之相鄰最近的“三遙”正常的開關(guān)N1和N2，作為可程序化遙控解環(huán)的開關(guān)。

圖4 主站搜索可程序化解環(huán)開關(guān)的路徑

主站選擇兩側(cè)負(fù)載率差值較小的開關(guān)作為解環(huán)點(diǎn)，程序化遙控解環(huán)，并監(jiān)測該聯(lián)絡(luò)開關(guān)電流值降為0，同時(shí)開關(guān)變位由合變分，主站可判“開關(guān)異動(dòng)糾正成功”。

當(dāng)=0時(shí)，主站提示“開關(guān)異動(dòng)糾正不成功”，由調(diào)度指揮現(xiàn)場操作解環(huán)或通過調(diào)整主網(wǎng)運(yùn)行方式解決問題。

4 算例

圖5 達(dá)鄉(xiāng)線和達(dá)山線環(huán)網(wǎng)

表1 達(dá)鄉(xiāng)線和達(dá)山線實(shí)際合環(huán)數(shù)據(jù)1

（續(xù)表1）

圖6 均衡系數(shù)曲線

再取2021年08月10kV達(dá)鄉(xiāng)線和10kV達(dá)山線1組實(shí)際合環(huán)數(shù)據(jù)（作為第11組數(shù)據(jù)）見表2，以驗(yàn)證該算法的準(zhǔn)確性。

表2 達(dá)鄉(xiāng)線和達(dá)山線實(shí)際合環(huán)數(shù)據(jù)2

由于10kV中環(huán)配電站605開關(guān)為非自動(dòng)化開關(guān)，根據(jù)上述內(nèi)容，08:15:15～08:15:20，主站感知置“開環(huán)點(diǎn)”牌的10kV中環(huán)配電站605開關(guān)異動(dòng)（就地自動(dòng)合閘），10kV達(dá)鄉(xiāng)線和達(dá)山線合環(huán)運(yùn)行，開關(guān)異動(dòng)前后電流曲線如圖7所示。

圖7 達(dá)鄉(xiāng)線和達(dá)山線開關(guān)異動(dòng)前后的電流曲線

主站優(yōu)先選擇后者方案并程序化執(zhí)行解環(huán)（遙控?cái)嚅_10kV達(dá)鄉(xiāng)線2號(hào)環(huán)網(wǎng)柜604開關(guān)），08:16:05主站執(zhí)行成功，恢復(fù)正常，主站提示“開關(guān)異動(dòng)糾正成功”，調(diào)度員根據(jù)提示及時(shí)調(diào)整“開環(huán)點(diǎn)”牌至10kV達(dá)鄉(xiāng)線2號(hào)環(huán)網(wǎng)柜604開關(guān)。開關(guān)異動(dòng)及糾正的電流曲線如圖8所示。開關(guān)異動(dòng)糾正提示如圖9所示。

圖9 開關(guān)異動(dòng)糾正提示

該測試驗(yàn)證了開關(guān)異動(dòng)導(dǎo)致合環(huán)時(shí)，主站可在1min內(nèi)完成準(zhǔn)確感知及定位合適解環(huán)點(diǎn)進(jìn)行糾正，并提供有效輔助決策，避免了開關(guān)異動(dòng)造成的電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

5 結(jié)論

本文基于配電自動(dòng)化“主站拓?fù)?開環(huán)點(diǎn)牌”聯(lián)絡(luò)識(shí)別方式，修正主站拓?fù)淙毕輪栴}，針對(duì)“二遙”及非“二遙”配電聯(lián)絡(luò)開關(guān)，結(jié)合主站圖模拓?fù)洹?yōu)先搜索算法、潮流數(shù)據(jù)計(jì)算，提出了一種開關(guān)異動(dòng)感知和自適應(yīng)糾正算法，實(shí)現(xiàn)聯(lián)絡(luò)開關(guān)異動(dòng)合環(huán)感知，定位最優(yōu)解環(huán)點(diǎn)并程序化解環(huán)，快速恢復(fù)電網(wǎng)安全運(yùn)行。通過測試驗(yàn)證了該算法和防誤技術(shù)的可行性，為調(diào)度提供可靠的輔助決策。本文方法可有效避免線路長期合環(huán)帶來的電網(wǎng)運(yùn)行隱患及誤調(diào)度、誤操作風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)一步提升配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)防誤技術(shù)水平及電網(wǎng)安全管控水平。

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Anti-misoperation method of misoperation sensing and adaptive correction for loop switch in distribution network

CAI Jianyi LIN Yuxin WU Zexin CHEN Nan

(Shantou Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Co., Ltd, Shantou, Guangdong 515000 )

With the improvement of social demand for the reliability of power supply, the distribution loop switches are mostly in hot standby state, which can improve the resumption efficiency quickly in case of line failure tripping. However, many misoperation incidents of loop switches leading to long-term loop closing operation happen in non-fault and non-manual operation circumstances, which increases the risk of equipment operation and dispatching operation, and also seriously affects the safe and stable operation of the power grid. To monitor the misoperation of automated distribution loop switches and non-automated distribution loop switches, correct the misoperation of loop closing in distribution network quickly, this paper improves the identification methods of the relation in network of the distribution automation system, and puts forward an algorithm about how to detect the loop switch misoperation and correct the misoperation adaptively. It achieves the detection of loop switch misoperation and locates the best point to unlock the loop closing network by distribution automation system. The feasibility of the algorithm is verified through tests, which can avoid the hidden danger and misoperation risk of power grid caused by long-term loop closing effectively, and promote the level of dynamic anti-misoperation technology and power grid security control.

loop switch; misoperation; loop closing; anti-misoperation; correction

2021-10-09

2021-11-06

蔡建逸（1987—），男，廣東汕頭人，本科，工程師，研究方向?yàn)橹悄苷{(diào)度、配網(wǎng)自動(dòng)化。