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探究智能分布式FA终端在异常情况下的处理措施

主题:终端 下载地址:论文doc下载 原创作者:原创作者未知 评分:9.0分 更新时间: 2024-01-05

简介:该文是关于fa和分布式方面本科论文范文和终端有关自考开题报告范文.

fa和分布式论文范文

终端论文

目录

  1. 1.馈线自动化异常情况简介
  2. 2.通信中断下的FA方案
  3. 2、1 FA终端通信模型
  4. 2、2 故障定位
  5. 2、3 故障隔离
  6. 2、4 供电恢复
  7. 2、5 后续处理
  8. 3.开关拒动情况下的FA方案
  9. 3、1 故障隔离处理
  10. 3、2 非故障区域恢复供电
  11. 3、3 后续处理
  12. 5.结论

摘 要 在配网自动化的馈线自动化方案中,智能分布式 FA 是目前一种最为快速的就地型馈线自动化方案,但是配电网现场环境复杂多变,在异常情况下,各厂家的FA方案很难有效地工作.为此,本文提出了一种在异常情况下的 FA 方案,详细阐述了该方案的在异常情况下如何继续工作的原理,包括如何继续故障隔离和供电恢复.从试验检测看,该方案具有良好的适应性.

关键词:馈线自动化;自适应自愈型;故障处理

Abstract Among the feeder automation solutions for distribution network automation, intelligent distributed FA is currently the fastest on-site feeder automation solution, but the distribution network site environment is complex and changeable. Under abnormal circumstances, the FA solutions of various manufacturers are difficult Work effectively. To this end, this paper proposes a FA scheme under abnormal conditions, and details the principle of how the scheme continues to work under abnormal conditions, including how to continue fault isolation and power restoration. From the test inspection, the program has good adaptability.

Keywords: Feeder automation; Adaptive self-healing; Fault handling

0 引言

隨着我国配电网智能化的快速发展,馈线自动化技术作为重要的技术支撑,对保证配电网供电可靠性有着重要作用[1-2],因此对馈线自动化技术展开研究及探讨具有重要的实际意义.

目前,国内外有很多文献提出了智能分布式 FA 的模式和思路,文献[3] 提出了“子站级”、“馈线级 ”、“开关级 ”三种智能 分布式 FA的系统结构,并构建了智能分布式 FA的 IEC61850建模思路;文献[4]介绍了一种实时拓扑识别的分布式馈线自动化控制方法,提出通过 STU的接力查询, 自动获得馈线拓扑结构的理念;文献 [5]阐述了基于 GOOSE[6]的配网自动化技术 ,突出了此技术的快速 、易扩展等特点.以上研究成果对实 施智能分布式 FA 提供了巨大的理论支撑和实践指导,但是较少文献从异常情况下详细阐述智能分布式 FA的实用化应用.

1.馈线自动化异常情况简介

馈线自动化异常情况(Abnormal Situation Of Feeder Automation)常见的包括FA终端通信中断、开关拒动、开关误动、联络开关改变等.“通信中断”顾名思义就是一个或多个FA终端的通信中断,“开关拒动”指断路器在继电保护及安全自动装置动作或在操作过程中拉合控制开关并发出指令的情况下拒绝动作,“开关误动”指断路器在继电保护及安全自动装置动作或在操作过程中动作错误,包括动作的位置不正确以及动作的指令不正确等.

其中通信中断及开关拒动为最为常见也是最难处理的故障,本文就分别分析这两种情况下的馈线自动化的处理措施.

2.通信中断下的FA方案

智能分布式 FA是一种系统性的 FA技术,它不仅依赖于强大的通信网络,更要依赖强大的算法,提供应用可靠性.目前各大配电设备厂商及电网公司出于配电网安全可靠的考虑,当区域内的任一台配电终端检测到通信异常时,该配电终端及时上送通信异常信号给区域型配电终端,区域型配电终端通过“FA总闭锁开出”信号[7]广播至全区域单元型终端,以终止当前的FA进程.但是这种方案,确实可靠,但是却不智能,无法适应复杂多变的电网环境.

在现实情况下FA终端通信中断(或退出)是很常见的问题,如问题得不到及时解决,那么现场的其他FA终端就无法继续起作用,真发生故障也无法进行故障定位与隔离.因此需要一套通信机制,当一台或多台FA终端无法通信时,其他终端仍能继续进行故障定位、故障隔离与故障恢复.

2、1 FA终端通信模型

以图 1所示的一个配电网络为例,图中的 3个变电站线路、7个分段开关,以及2个联络开关均配置基于IEC61850[8-9]标准的智能分布式配电终端.配电终端通过光纤环网进行连接.在本例中,故障点选取在开关K2和K3之间,另外由于现场异常情况,K2所对应的FA终端通信中断.

2、2 故障定位

故障定位是实现智能分布式 FA 的第一步,也是最为关键的一步,选取一个具有广泛适用性的定位模型至关重要.考虑到配电网线路的繁冗复杂,若要使故障定位方案具有最大的兼容性,就要将复杂的配电网肢解到最小的单体.无论如何繁杂的网架结构,均是通过开关一级级的级联实现的,而其中的任一个开关即在其位置发挥着桥梁的作用,所以,本方案选取以开关接点为单位建立故障定位模型[10],如图2中的开关SW为单个开关接点模型,在配电网络中,开关SW需与两侧的其他开关相连接,于是定义开关SW两侧的连接区域分别为M邻域和 N邻域,其中每个邻域考虑最大有3个开关接点相连接(从近到远分别为M1/N1、M2/N2、M3/N3等,可扩展).在线路模型中的开关分为分段开关、首开关、联络开关及分界开关等,其中:线路首开关因为处于馈线的首级,所以邻域只有一个,要么无M邻域,要么无N邻域.同样的道理,分界开关也只有1个邻域,且分界开关在线路中已定位,分界开关故障时直接隔离,不参与FA逻辑判断,故不再叙述.所以常说的FA方案都是由首开关、分段开关和联络开关组成的拓扑网络.

配电网的任何一个开关均存在M 邻域和 N邻域,只要这两个邻域内任何一处发生故障,那么该开关即处于故障区段内.故障区段的定位判据为:故障后的开关(开关的1个邻域均有故障且另外一个邻域无故障)到故障前的开关(开关的2个邻域均有故障,且离故障后的开关最近的开关)的区间.

综上,图 2中的开关 K3的M邻域包括K2和K1接点,N邻域包括K4和K7接点.同理开关K2的M邻域包括K1接点,N邻域包括K3、K4和K7接点.

当故障发生在开关K2和K3之间时,对于K2来说M邻域的K1检测到故障信息,N邻域的K3检测到故障信息,对于K3来说M邻域的K1、K2检测到故障信息,N邻域无开关检测到故障信息,N邻域满足故障定位判据,因此故障发生在K2和K3之间.

2、3 故障隔离

一旦FA终端确定了自身所属的开关接点处于故障区段,接下来只需隔离故障前开关和故障后开关即可,并根据拓扑位置生成隔离顺序:

隔离故障前区域:隔离顺序为K2---K1,隔离成功后停止;

隔离故障后区域,隔离顺序为K3,隔离成功后停止;

在此例中,由于监控K2的FA终端掉線,因此K2无法跳闸隔离,继续隔离K1.

因此最终K1跳闸、K3跳闸,隔离的结果如图3所示:

2、4 供电恢复

一 恢复非故障区段供电是实现馈线自动化的最后一个环节,它涉及到故障隔离结果的检测、联络开关的侦查与切换、负荷转供的预判以及转供后的负荷统计等.所有FA终端进行GOOSE信息交换,统计每个开关的负荷及首开关负荷冗余状况,在故障隔离完成后,选择负荷冗余大的联络开关合闸,恢复非故障区段的供电.

整个恢复供电过程中,联络开关选择至关重要.首先要找到联络对应的首开关,通过M邻域关系可找到最终的M邻域,就是最终的首开关.如联络开关K7的M邻域为K8、K9,开关K8的M邻域为K9,开关K9的M邻域无,因此联络开关K7对应的首开关为K9.同理联络开关K4对应的首开关为K6.找到所有首开关后,核对首开关的当前负荷以及对应的线路允许负荷(首开关根据现场情况配置的参数),再计算故障区域需转供的负荷[11-12],计算首开关线路允许负荷减去转供负荷再减去当前负荷的结果,结果为正则允许转供,为负则不允许转供.多个选择时,选择结果大的那个转供方案.

如本例中,转供负荷为20A,当前的负荷K6为15A,K9为20A,K6对应线路允许的最大负荷为100A,K9对应线路允许的最大负荷为120A,那么可见通过联络开关K4转供后的线路冗余为100A-15A-20A等于65A,而通过联络开关K7转供后的线路冗余为120A-20A-20A等于80A.因此非故障区域恢复供电优先选择对联络开关7合闸.

2、5 后续处理

一 故障后FA终端向主站上报相关故障信息,由主站通知运维人员到现场抢修,故障排除后,可由运维人员现场对故障区域进行恢复供电,并汇报给主站.本例中,故障排除后,需对K1进行合闸操作,由于K3已经分闸,无需恢复原来的联络开关,避免再次停电.这样,后续的线路的联络就发生改变了,因此可设置相关条件,让开关自行转换开关模式,如开关的2侧线路有压且电流为0,则转换为联络开关模式[13].

3.开关拒动情况下的FA方案

电力线路或运行设备出现故障时,开关的正确开断是保护电网能够正常运行的重要手段.然而某些型号开关拒动的情况、FA终端遥控执行异常等情况依然不时出现,电网中运行设备的开关拒动以及保护的多重拒动或误动,都可能引起电网事故,甚至可能迫使电网瓦解并造成大面积的停电事故.

因此当FA隔离故障过程出现开关拒动的情况,仍需扩大处理,保证故障隔离.

开关拒动只会发生在故障隔离过程,因此之前的故障定位逻辑都是一致的,在此不再赘述.

3、1 故障隔离处理

接上文中故障处理后,在开关K7和开关K8发生故障,故障示意图如下:

当故障发生在开关K7和K8之间时,对于K7来说M邻域的K8、K9开关检测到故障信息,N邻域的无开关检测到故障信息,对于K8来说M邻域的K9检测到故障信息,N邻域的K7开关检测到故障信息.由于K7的N邻域满足故障定位判据,因此故障发生在K7和K8之间.

在此例中,设定K8的开关拒动,那么FA终端在发出隔离指令40ms后,未收到隔离成功信号(分闸信号),那么继续隔离上一级的开关K9,因此最终的将是开关K7和开关K9进行隔离:

3、2 非故障区域恢复供电

本例中,K3和K4为联络开关,首先通过邻域关系可找到首开关K1和K6,并计算需转供的负荷(故障前K8和K7的负荷差).再计算通过不同联络开关转供后的线路的冗余(各首开关线路允许负荷减去转供负荷再减去当前负荷的结果,结果为正则允许转供,为负则不允许转供),多个选择时,选择线路的冗余大的那个转供方案[14-15].

如本例中,转供负荷为10A,当前的负荷K6为15A,K1为20A,K6对应线路允许的最大负荷为100A,K1对应线路允许的最大负荷为120A,那么可见通过联络开关K4转供后的线路冗余为100A-15A-10A等于75A,而通过联络开关K3转供后的线路冗余为120A-10A-20A等于90A.因此非故障区域恢复供电优先选择对联络开关1合闸.

3、3 后续处理

一 故障后FA终端向主站上报相关故障信息,由主站通知运维人员到现场抢修,故障排除后,可由运维人员现场对故障区域进行恢复供电,并汇报给主站.本例中,故障排除后,需对K8进行分闸操作,对K9进行合闸操作.故障恢复后,由于K7两侧电压正常,电流为0,转换为联络开关.

4 试验验证

图 8是梧州供电公司针对架空线智能分布式馈线自动化的检测拓扑图,拓扑图中有三条 10kV变电站出线,9个负荷开关和 1个分界开关 ,针对这10个开关各配置 1台智能分布式FA终端.

第一步,将上述拓扑图形进行图模、文本转换 ,并生成3条供电路径信息:

i1等于{K1,P1进,P1出,P2进,P2出,K2};

j2等于{K1,P1进,P1出,P3出,P3进,K3};

j3等于{K2,P2出,P2进,P3出,P3进,K3};

第二步,将“支线1”对应的终端设为分界开关, 将“K1”、“K2”、“K3”对应的终端设为首开关.

第三步,拟定图 8中 M、N标识为各开关的 M、N邻域,并进行 G00SE工程化配置,其中 “K1”的 N邻域有 “P1进”、“P1出”和 “P2进”、“P3出”四个开关接点,进行 GOOSE配置时,分别对应N1、N2、N3和N4.“P1进”的 N邻域有 “P1出”、“P2进”和“P3出”三个开关接点,进行 GOOSE配置时,进行配置时,分别对应N1、N2和N3;“P1进”的 M邻域有“K1”一个开关接点,进行 GOOSE配置时,对应M1.同理其他开关进行配置时,M 邻域和N邻域亦然.

至此,即完成 了从实验拓扑到装置工程化配置的转化.

在整个实验过程中分别针对正常工况和异常

工况下各个位置故障进行检测 ,该方案均能活、

正确地进行处理 ,下面针对几种特殊情况进行说明.

1)负荷不转供

如图8中的G2处故障,试验过程中开关K1、P1进有故障信息,其他开关无故障信息.根据上文的FA故障定位模型,最终“P1出”判断出处于故障区域之后,发出“本接点相邻跳闸”信号,等“P1出”和“P1进”跳闸后,“P2进”和在“P3出”满足联络开关的合闸条件,计算相关负荷转供,若结果2个联络开关均不满足负荷转供条件,则发“FA闭锁”信号,FA运算结束.

2)通信中断

如图8中的G3处故障,试验过程设置中开关K3对应的FA终端通信中断.试验过程中开关K1、P1进、P1出有故障信息,其他开关无故障信息.根据上文的FA故障定位模型,在“P2进”判断出处于故障区域之后,发出“本接点相邻跳闸”信号, 由于K3不在故障区域,FA继续隔离P1出开关,最终隔离如下:

3)通信中断和开关拒动

如图8中的G4处故障,试验过程中设置开关P3出、P3进对应的FA终端通信中断,且开关P2出拒动.试验过程中开关K2、P2出有故障信息,其他开关无故障信息.根据上文的FA故障定位模型断在“P2进”判断出处于故障区域之后,发出“本接点相邻跳闸”信号,由于开关P2出拒动,40ms后无反馈信息,进行故障扩大化处理,最终隔离如下:

5.结论

采用本文所提出的自适应自愈型智能馈线自动化终端,在发生故障时能够自动迅速将故障隔离在最小范围 ,并自动恢复受故障影响的健全区域供电.且设备有较强地适应性,在部分设备通信中断、开关拒动等异常情况下,没有将FA逻辑中止,而是将故障扩大化隔离并将恢复一次进行到位 ,因此显著加快了故障处理速度并减少了故障造成的影响,可以满足对供电可靠性要求很高的用户的需要.该系统已经在实验室模拟配电网上进行了全面测试 ,结果表明了其可行性.

参考文献

[1] 杨瑞亮,王玉军. 改善配电网分支线保护的方法研究[J]. 电气技术, 2015, 16(9): 127-130.

[2] 李北辰. 提高配电网可靠性管理水平措施的研究[J]. 电气技术, 2013, 14(08): 63-65.

[3] 凌万水,刘东,陆一鸣,等.基于 IEC61850的智能分布式馈线 自动化模型[J].电力系统自动化,2012,36(6):90.95.

[4] 高孟友,徐丙垠,范开俊,等基于实时拓扑识别的分布式馈线 自动 化控制方法[J].电力系统自动化,2015,39(9):127—131.

[5] PARIKH P’V0L0H,MAHONY M.Faultlocation,isolation,and service restoration (FLISR)techniqueUsing IEC 61850GOOSE[C]//IEEE Power EnergySociety GeneralMeeting,Vancouver,July21·25,2013:1.6.

[6] 刘健,负保记,崔琪,等.一种快速 自愈 的分布智 能馈线自动化系统[J].电力系统自动化,2010,34(10):62-66.

[7] 刘健,赵树仁,负保记,等.分布智能型馈线自动化系统快速自愈技术及可靠性保障措施 [J].电力系统自动化,2011,35(17):67-71.

[8] 李海鹏.基于IEC61850/61970标准的电网故障诊断完全解析化建模研究.华北电力大学,2012年.

[9] 张欣,王东盛.IEC61850标准的互操作性问题的探讨[J].电气应用,2007年01期.

[10] 刘健,倪建立,杜宇. 配电网故障区段判断和隔离的统一矩阵算法[J].电力系统自动化,1999,23 (1) :31233.

[11] 麻秀范,丁宁,李龙.配电网重构中网络辐射形与连通性的判断[J]电工技术学报,201429(8):289-293.

[12] 罗日成,李卫国.基于图论的配 电网电气 连通性分析算法[J].电工技术学报,2005,20(10):98-102.

[13] 吴国松. 联络开关、分段开关在配电网中的应用[J]. 农村电工,2001,(6):20.

[14] 施鵬佳,焦昊,张楷旋,等.配电网负荷转供辅助决策系统开发与应用[J]. 电力系统及其自动化学报, 2017, 29(5): 0001-06

[15] 旁清乐,高厚磊,李天友. 基于负荷均衡的智能配电网故障恢复[J].电网技术, 2013, 37(2): 342-348.

作者简介

张继锋(1986-),男,安徽省合肥市蜀山区人,学士,工程师,主要从事电力设备研究与开发工作.

杨明(1983-),男,安徽省合肥市蜀山区人,学士,工程师,主要从事电力设备研究与开发工作.

段建辉(1982-),男,河南省南阳市卧龙区人,硕士,工程师,主要从事电力设备研究与开发工作.

朱小丽(1986-),女,安徽省合肥市蜀山区人,硕士,工程师,主要从事电力设备研究与开发工作.

陈力萍(1987-),女,湖北省黄冈市人,硕士,工程师,主要从事电力设备研究与开发工作.

总结:本文评论,该文是一篇关于fa和分布式方面的毕业论文范文,可作为终端相关论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料.

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