配電網(wǎng)故障判斷與負(fù)荷均衡化

吳典

（揭陽(yáng)揭東供電局地都供電所）

摘 要：將配電網(wǎng)轉(zhuǎn)化成一種簡(jiǎn)單的形式，具體可以表現(xiàn)為：把節(jié)點(diǎn)的開(kāi)關(guān)用饋線來(lái)表示，把饋線當(dāng)做弧，從負(fù)荷的角度來(lái)進(jìn)行配電網(wǎng)的描述，然后運(yùn)用鄰接表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，從而更深層次的加以表述。通過(guò)此種形式的表述，由此發(fā)展了配電網(wǎng)故障區(qū)域的判斷方法，并討論出用最少的開(kāi)關(guān)，操作隔離故障區(qū)域的方法。首先要提出一種將核心作為聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)的，用于負(fù)荷均衡化的配電網(wǎng)絡(luò)重新建立的方法，然后把每一個(gè)聯(lián)絡(luò)的開(kāi)關(guān)，對(duì)應(yīng)的兩條饋線當(dāng)做饋線偶，由此定義出饋線偶和配電網(wǎng)的負(fù)荷均衡率，并且將此種方法當(dāng)做網(wǎng)絡(luò)重新建立的評(píng)價(jià)函數(shù)，將若干饋線偶內(nèi)負(fù)荷均衡化的過(guò)程，由此形成了配電網(wǎng)絡(luò)重新建立的過(guò)程，運(yùn)用這種方法的優(yōu)點(diǎn)是迭代次數(shù)少，和不需要量測(cè)饋線配電變壓器參數(shù)等等。本文就是通過(guò)對(duì)配電網(wǎng)故障判斷與負(fù)荷均衡化，進(jìn)行研究探討并得出結(jié)論。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；故障判斷；負(fù)荷均衡

配電網(wǎng)自動(dòng)化可以使停電時(shí)間相對(duì)減少，停電的面積相對(duì)縮小，從而成為提高供電的可靠性的重要手段之一。所以如何在配電網(wǎng)發(fā)生故障后，及時(shí)準(zhǔn)確的根據(jù)所上報(bào)的信息判斷出故障區(qū)域，，并采取相應(yīng)有效的措施，對(duì)故障區(qū)域進(jìn)行隔離，并使健全區(qū)域恢復(fù)供電，這是配電網(wǎng)自動(dòng)化的關(guān)鍵技術(shù)之一。盡管相關(guān)的配電網(wǎng)故障區(qū)判斷的，統(tǒng)一矩陣算法已經(jīng)提出，但是由于把配電網(wǎng)要看成是一種無(wú)向圖，所以不能完整的反映出配電網(wǎng)的運(yùn)行方式，并且需要進(jìn)行矩陣相乘和對(duì)結(jié)果進(jìn)行規(guī)格化處理。由于對(duì)模式進(jìn)行調(diào)整改進(jìn)，也不能完善的使之處理好。所以本文提出了一種，基于配電網(wǎng)的變結(jié)構(gòu)耗散網(wǎng)絡(luò)模型的，故障區(qū)域判斷和隔離方法，可以有效的解決上述所出現(xiàn)的問(wèn)題。

一、配電網(wǎng)簡(jiǎn)化模型與故障區(qū)域確定和隔離

（一）、配電網(wǎng)簡(jiǎn)化模型的建立

在配電網(wǎng)簡(jiǎn)化模型的建立中，配電網(wǎng)簡(jiǎn)化模型的建立方法，是基于變結(jié)構(gòu)耗散網(wǎng)絡(luò)。就是將當(dāng)前描述的運(yùn)行方式，采用賦權(quán)有向圖來(lái)進(jìn)行描述，對(duì)于配電網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，采用無(wú)向圖來(lái)進(jìn)行描述，把沿線的開(kāi)關(guān)當(dāng)做節(jié)點(diǎn)，然后將流過(guò)該節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷做為權(quán)，耗散邊的參照為相鄰的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的饋線和變壓器綜合，然后將這條邊上所有的變壓器，所供出的負(fù)荷的總和作為權(quán)。配電網(wǎng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)采用等長(zhǎng)鄰接表來(lái)進(jìn)行描述，如果想要使描述方便，就要先對(duì)配電網(wǎng)的等長(zhǎng)鄰接表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行描述。

（二）、配電網(wǎng)故障區(qū)域確定和隔離的規(guī)則一

只有對(duì)以下規(guī)則進(jìn)行有效的遵循，才能夠確定配電網(wǎng)的故障區(qū)域。例如某個(gè)區(qū)域的起點(diǎn)，所經(jīng)歷了過(guò)電流的這一問(wèn)題，那么就可以證明，這個(gè)區(qū)域的所有末點(diǎn)，都沒(méi)有經(jīng)歷過(guò)電流，由此可以得知，在這個(gè)區(qū)域內(nèi)有故障問(wèn)題出現(xiàn)。得知故障區(qū)域后，只需要將該區(qū)域的端點(diǎn)斷開(kāi)，就可以良好的隔離故障區(qū)域。有時(shí)如果發(fā)生了特殊情況，也并不需要將故障區(qū)域的所有端點(diǎn)全部分?jǐn)唷Ｈ鐖D表二中（a）所示，，節(jié)點(diǎn)1是源點(diǎn)，當(dāng)由節(jié)點(diǎn)3， 4和5圍成的區(qū)域發(fā)生故障時(shí)，節(jié)點(diǎn)4和5就不需要分?jǐn)唷Ｈ鐖D表二中（b）的配電網(wǎng)，節(jié)點(diǎn)1和8是源點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)5是聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，所以當(dāng)節(jié)點(diǎn)2， 3和4圍成的區(qū)域中，發(fā)生了故障時(shí)，那么節(jié)點(diǎn)4就是不需要斷開(kāi)的。該區(qū)域故障如圖所示：

（三）、配電網(wǎng)故障區(qū)域確定和隔離的規(guī)則二

為了讓上述的情況可以進(jìn)行更好的反應(yīng)，那么還必須遵守以下規(guī)則：想要將故障區(qū)域隔離，必須要將故障區(qū)域端點(diǎn)的源點(diǎn)進(jìn)行斷開(kāi)。再以故障區(qū)域的端點(diǎn)中除去源點(diǎn)的端點(diǎn)，做為假想源點(diǎn)，但是真正源點(diǎn)不包括在內(nèi)，從而進(jìn)行基形的變換。如果所有的末梢點(diǎn)在局部網(wǎng)形中都為端點(diǎn)，那么這個(gè)假象源的對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)就不必要斷開(kāi)，若得到局部網(wǎng)形的端點(diǎn)中存在源點(diǎn)，這個(gè)假想源點(diǎn)的對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)就一定要斷開(kāi)，從而才能隔離故障區(qū)域。在饋線上采用的是具有過(guò)流脫扣功能的開(kāi)關(guān)，因?yàn)楣╇姷陌霃奖容^短，受到電流互感器的精度，和開(kāi)關(guān)設(shè)備的動(dòng)作時(shí)間所影響，所以想用更精細(xì)的開(kāi)關(guān)設(shè)備整定，來(lái)進(jìn)一步提高故障時(shí)的選擇性，這是難以實(shí)現(xiàn)的。所以要將故障區(qū)域隔離以后，再將越級(jí)跳閘的開(kāi)關(guān)合上。將隔離故障必須分?jǐn)嗟墓?jié)點(diǎn)排除，然后剩下處于分?jǐn)酄顟B(tài)的節(jié)點(diǎn)，由此發(fā)生了越級(jí)跳閘而應(yīng)合上的節(jié)點(diǎn)。這些規(guī)則是必須要遵循的。

二、配電網(wǎng)負(fù)荷均衡化

（一）、饋線偶的負(fù)荷均衡

呈現(xiàn)環(huán)狀或網(wǎng)格狀的，一般是具有網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)潛力的配電網(wǎng)，采用開(kāi)環(huán)方式運(yùn)行。所以從某個(gè)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)出發(fā)，逆潮流進(jìn)行探索，就可以找到兩條饋線和對(duì)應(yīng)兩個(gè)源點(diǎn)。將聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)兩側(cè)的兩條饋線，做為該聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)的饋線偶，誰(shuí)的對(duì)應(yīng)源點(diǎn)負(fù)荷較大，誰(shuí)就是熱饋線，相應(yīng)的源點(diǎn)稱為熱源點(diǎn)。另一側(cè)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)就是冷饋線，相應(yīng)源點(diǎn)稱為冷源點(diǎn)。

（二）、重構(gòu)過(guò)程包含負(fù)荷均衡

配電網(wǎng)絡(luò)在重構(gòu)的過(guò)程中，包含了若干饋線偶內(nèi)的負(fù)荷均衡化過(guò)程。將配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的啟動(dòng)條件進(jìn)行規(guī)定，當(dāng)配電網(wǎng)的負(fù)荷均衡率大于啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，規(guī)定的饋線偶內(nèi)負(fù)荷均衡化則滿足啟動(dòng)條件，當(dāng)負(fù)荷均衡率大于規(guī)定條件時(shí)，則可以進(jìn)行啟動(dòng)。

（三）、優(yōu)化的過(guò)程

在實(shí)際運(yùn)用當(dāng)中，最大迭代次數(shù)必須要進(jìn)行規(guī)定，以免在該饋線偶內(nèi)無(wú)法將負(fù)荷均衡到規(guī)定條件時(shí)，可以避免死循環(huán)的發(fā)生。整個(gè)配電網(wǎng)負(fù)荷均衡化過(guò)程如圖表五所示。在實(shí)際運(yùn)用當(dāng)中，相關(guān)的條件都必須進(jìn)行規(guī)定，才可以在實(shí)際的操作中避免突發(fā)情況的發(fā)生。

結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)配電網(wǎng)故障判斷與負(fù)荷均衡化，進(jìn)行探索和研究，得知了在配電網(wǎng)的變結(jié)構(gòu)耗散網(wǎng)絡(luò)模型基礎(chǔ)上，對(duì)于各種配電網(wǎng)絡(luò)形式的故障區(qū)域，判斷與隔離的方法。這種方法已經(jīng)應(yīng)用于多個(gè)城市配電自動(dòng)化系統(tǒng)中，起到了良好的效果。具有網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)潛力的開(kāi)環(huán)運(yùn)行配電網(wǎng)，聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)是網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的核心，每個(gè)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)和對(duì)應(yīng)饋線之間，都構(gòu)成一個(gè)饋線偶。干饋線偶內(nèi)的負(fù)荷均衡化過(guò)程，包含在了配電網(wǎng)負(fù)荷均衡化過(guò)程中。這種方法具有多種優(yōu)點(diǎn)，可適用在配電網(wǎng)故障與負(fù)荷均衡化中，只有找到最合適的方法進(jìn)行對(duì)問(wèn)題的解決，那么今后的發(fā)展也將越來(lái)越好，問(wèn)題也就會(huì)大幅減少。

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