城市电网运行的自愈控制方法

摘要

城市电网运行的自愈控制方法是一种用于运行的城市电网中，采用基于自愈控制技术的城市电网一体化协调控制模式，信号的处理和控制策略的产生具有自适应性，无需外界干预自动完成控制过程，协调继电保护装置、开关、安全自动装置、自动调节装置的动作行为，对继电保护、开关、安全自动装置、各种自动调节装置及其参数进行协调控制，从而实现城市电网的稳定、安全、可靠、经济运行的技术方案，属于电力系统理论、控制理论和人工智能的交叉技术应用领域。

主权项

一种城市电网运行的自愈控制方法，其特征在于采用基于自愈控制技术的城市电网一体化协调控制模式，信号的处理和控制策略的产生具有自适应性，无需外界干预自动完成控制过程，协调继电保护装置、开关、安全自动装置、自动调节装置的动作行为，具体步骤如下：1)首先，电压电流互感器分别将城市电网各处的电压、电流信号变换为弱电信号，传感器将开关的动作特性、触头温度变换为弱电信号，继电保护装置接收到变换后的电压、电流信号后与当前保护定值区的定值进行比较，大于动作启动值时触发继电器将开关跳开以切除故障，备用电源自投装置接收到变换后的电压、电流信号和开关状态后与动作阈值比较，满足动作条件时触发继电器合上备用电源开关，所有变换后的弱电信号、继电保护装置和备用电源自投装置的动作情况、动作前后开关的状态以报文方式通过远程测控终端和电力通讯网络传送给前置模块；2)前置模块接收到报文后对信号进行解析还原，并进行滤波处理，过滤错误信息后将信号传递给控制决策模块，控制决策模块将接收到的电压电流值与正常电压电流值进行比较、进行网络拓扑连通性检查，若负荷处的电压电流不在正常值范围内、且与电源不连通时，执行拓扑分析输出对非故障的失电负荷的恢复供电方案，并按遥控报文格式组织开关动作和保护定值区修改的控制信号，发送给前置模块；3)不存在失电负荷时，控制决策模块进行拓扑追踪负荷的电源，当负荷的电源中只有分布式电源时，利用接收到的频率、电压、电流信号对孤岛内的有功功率和无功功率进行平衡计算以输出切机、切负荷方案，并按遥控报文格式组织有功无功电源和负荷的控制信号，发送给前置模块；4)不存在失电负荷且负荷与大电网有电气联系时，控制决策模块利用接收到的电压、电流、开关状态信号和存储的历史电压、电流、开关状态信号进行状态辨识，并与存储的故障特征量比较，当故障特征量不存在时按遥控报文格式组织安全自动装置的调控命令信号，发送给前置模块；5)无故障发生、不存在失电负荷且负荷与大电网有电气联系时，控制决策模块将接收到的开关特征信息与出厂技术参数进行比较，当实际值不在正常范围时确定开关存在异常，然后设置异常开关退出并逐步增大功率，计算各种功率情况下城市电网的临界电压，将当前运行情况与临界电压、电压和电流的正常运行范围进行比较，当存在电压失稳趋势、过负荷或电压越限信号时，经过拓扑与灵敏度计算输出转移负荷的路径、电容器投切和变压器分接头调节策略，并按遥控报文格式组织控制信号，发送给前置模块；6)无故障发生、不存在失电负荷且负荷与大电网有电气联系、无异常情况时，控制决策模块利用接收到的继电保护装置动作信号、动作前后开关的状态信号和动作前后的电压电流信号进行继电保护、开关动作逻辑因果追踪确定故障的位置与类型，然后对比继电保护装置和开关的实际动作行为与应有动作逻辑，不一致时确定为误动或拒动，并检验继电保护的选择性、灵敏性和速动性，对不满足要求的保护定值进行整定计算，选择能适应当前运行方式的定值区作为当前定值区，按遥控报文格式组织控制信号，发送给前置模块；7)未接收到信号时，控制决策模块在定时器触发下启动从前置模块采集电压、电流、开关状态信号和运行维修记录，进行状态辨识，与城市电网运行状态特征进行比较，如果不存在失电负荷、供电孤岛、故障、过负荷、电压越限、电压失稳趋势、设备异常、高低压电磁环网、二次系统安全隐患，则结合存储的设备运行年限与寿命曲线得出故障发生概率，开断故障概率大于阈值的设备计算潮流分布，与安全阈值比较得到安全裕度和破坏安全约束的预想事故，并对当前运行电网进行网络拓扑连通性检查，如果从一点出发经过一些设备后能回到出发点，则所经过的路径为高低压电磁环网，然后经过拓扑输出解环与负荷转移方案，并按遥控报文格式组织开关操作信号，发送给前置模块；8)如果任意设备退出运行时城市电网仍然能正常运行，则对历史负荷进行延拓处理，得出负荷的变化趋势，然后结合接收到的当前电压、电流、开关状态信号对各种运行方式下的网损进行计算、比较，得到网损最小的运行方式以及由当前运行方式转变为网损最小运行方式所需要进行的操作，进一步根据新的运行方式和负荷的变化趋势，计算无功潮流和功率因数，改变无功电源出力直到城市电网的无功潮流减少、功率因数增大且大于功率因数限值、网损减小时确定为无功补偿设备的最终运行状态，最后按遥控报文格式组织开关操作和变压器分接头操作的命令信号，发送给前置模块；9)如果网损最小运行方式与当前运行方式相同，则利用接收到的历史电压电流信号、预测负荷数据和电网结构对城市电网运行的现状进行评估，比较负荷变化前后各种运行方式下的功率分布和电压的变化情况，输出当前电网结构、有功电源或无功电源不能满足负荷及其变化的情况，以及调整电网结构、有功电源或无功电源的策略；10)前置模块接收到控制命令信号时，通过电力通讯网络发送给远程测控装置执行相应的控制操作。