配電網聯絡開關異動感知及自適應糾正的防誤方法

蔡建逸 林裕新 吳澤鑫 陳 楠

配電網聯絡開關異動感知及自適應糾正的防誤方法

蔡建逸 林裕新 吳澤鑫 陳 楠

（廣東電網有限責任公司汕頭供電局，廣東汕頭 515000）

隨著社會對供電可靠性要求的提升，配電網環網聯絡開關多處于熱備用狀態，在線路故障時能夠快速復電。但在非故障和非人為操作的情況下，已發生多起聯絡開關異動合閘導致線路長期合環運行的事件，增加了設備運行和調度操作風險，嚴重影響了電網安全穩定運行。為了能夠監測自動化及非自動化配電聯絡開關異動情況，快速糾正線路誤合環問題，本文改進配電自動化主站環網聯絡識別方式，提出一種開關異動感知和自適應糾正算法，實現聯絡開關異動合環感知，定位最優解環點并程序化解環，通過測試驗證該算法的可行性，有效避免線路長期合環帶來的電網運行隱患及誤操作風險，提升配電網動態防誤技術及電網安全管控水平。

聯絡開關；異動；合環；防誤；糾正

0 引言

隨著配電網自愈[1-2]線路及配電自動化開關大量投運，對配電網供電可靠性提出更高要求，配電網供電方式多采用“閉環設計、開環運行”[3]，環網聯絡開關處于熱備用狀態。在非故障和非操作的情況下，已發生多起聯絡開關因參數設置錯誤、終端邏輯異常、開關機構等原因異動合閘，導致線路長期合環運行的事件。由于主站無法識別開關異動，無法提示相關告警，可導致長期電磁環網[4]運行，增加設備運行風險，易擴大故障停電范圍[5]，同時也存在誤調度和誤操作的風險，嚴重影響電網安全穩定運行。

現有研究重點主要針對合環影響因素進行分析，對于開關異動監測和防誤的研究極少，且成效不顯著，研究涉及的防誤技術多基于現場設備側，如設備狀態感知[6]、廠站設備壓板防誤監測[7]、電氣五防閉鎖[8]等技術手段。關于開關異動的主站防誤技術研究幾乎沒有，目前主要以配電自動化主站圖形拓撲關系、優先搜索算法[9]作為主流防誤技術手段，但準確率不高，主要原因是受制于主站配電設備的實時變位和圖模的正確性。主站拓撲不僅依靠“二遙”開關的遙測遙信量，還有非“二遙”開關的人工置位信息，實際中人工置位錯漏的隨機性較大，導致非“二遙”開關狀態的實時性和準確性不高。另外，主站圖模繪制錯漏，也會導致拓撲孤島、圖實不一致等問題，易誤判或漏判線路合環。因此，關于配電聯絡開關異動導致合環的感知和糾正方面，尚無可靠的防誤技術。

本文基于“主站拓撲+開環點牌”聯絡識別方式，提出一種開關異動感知及自適應糾正算法，實現開關異動合環感知，能夠定位最優解環點并程序化解環，對提升配電網動態管控及電網安全穩定運行水平具有重要意義。

1 聯絡關系識別方式

本文基于配電自動化主站開發配電網開環點識別模塊[10]，設置帶有功能屬性的“開環點”牌，開發“主站拓撲+開環點牌”識別方法。即利用圖形拓撲和優先搜索算法，使“開環點”牌能夠識別聯絡開關兩側線路拓撲關系，如圖1所示，獲知兩側電源，支持運行方式動態變化，實現“開環點”牌兩側電源實時動態更新。通過調度員在聯絡開關置“開環點”牌的規定動作方式，如圖2所示，列入主站確定的聯絡關系由調度員確認或自定義校正，修正拓撲錯誤問題，確保聯絡關系識別的實時性和準確性。

2 聯絡開關異動感知

2.1 聯絡開關歸類與特征值

聯絡開關歸類邏輯如圖3所示，將聯絡開關分為兩類：將主站無法實時采集遙信或遙測量的開關，即“二遙”異常的配電自動化開關和非自動化開關，歸類為非“二遙”開關；將主站能夠通過實時采集遙信遙測量的開關，歸類為“二遙”正常的配電自動化聯絡開關，并在此類基礎上篩選“三遙”正常的自動化開關。

圖1 配電網聯絡關系識別

圖2 配電網聯絡關系確認及校正界面

圖3 聯絡開關歸類邏輯

配電自動化主站每5s采集“開環點”牌對應聯絡開關的數據作為特征值，包括聯絡兩側的饋線、所屬變電站、兩側饋線電流變化值、聯絡開關的分合位狀態、人工置位狀態及電流變化值。

2.2 “二遙”正常的自動化開關

主站識別聯絡開關為“二遙”正常的自動化開關時，若開關遙信變位為合位且遙測電流有實時數值，則判斷該聯絡開關異動，環網處于合環運行；否則判斷該聯絡開關無異動，環網處于開環運行。

2.3 非“二遙”開關

主站識別聯絡開關為非“二遙”開關（遙信、遙測異常的配電自動化開關或非自動化開關）時，因無法實時或準確獲取聯絡開關遙信遙測量，需結合饋線潮流數據計算[11]。

設一側電源電流變化差值（監測前5s和后5s聯絡開關的一側電源電流差值）為1，則

另一側電源電流變化差值（監測前5s和后5s聯絡開關的另一側電源電流差值）為2，且，則

兩側電源電流疊加值變化比（監測前5s和后5s聯絡開關的兩側電源電流疊加值的比值）為3，則

3 聯絡開關異動糾正邏輯

3.1 “三遙”正常的自動化開關

按圖3歸類邏輯，若異動的聯絡開關為“三遙”（遙控、遙信、遙測）正常的自動化開關，主站程序化遙控[12]斷開（解環）該聯絡開關，并監測該聯絡開關電流值降為0，同時開關變位由合變分，主站可判“開關異動糾正成功”。

3.2 非“二遙”開關

若異動開關為非“二遙”開關，無法執行程序化解環操作。由主站啟動優先搜索算法，主站搜索可程序化解環開關的路徑如圖4所示，以異動聯絡開關N0為中心，搜索兩側合環路徑上與之相鄰最近的“三遙”正常的開關N1和N2，作為可程序化遙控解環的開關。

圖4 主站搜索可程序化解環開關的路徑

主站選擇兩側負載率差值較小的開關作為解環點，程序化遙控解環，并監測該聯絡開關電流值降為0，同時開關變位由合變分，主站可判“開關異動糾正成功”。

當=0時，主站提示“開關異動糾正不成功”，由調度指揮現場操作解環或通過調整主網運行方式解決問題。

4 算例

圖5 達鄉線和達山線環網

表1 達鄉線和達山線實際合環數據1

（續表1）

圖6 均衡系數曲線

再取2021年08月10kV達鄉線和10kV達山線1組實際合環數據（作為第11組數據）見表2，以驗證該算法的準確性。

表2 達鄉線和達山線實際合環數據2

由于10kV中環配電站605開關為非自動化開關，根據上述內容，08:15:15～08:15:20，主站感知置“開環點”牌的10kV中環配電站605開關異動（就地自動合閘），10kV達鄉線和達山線合環運行，開關異動前后電流曲線如圖7所示。

圖7 達鄉線和達山線開關異動前后的電流曲線

主站優先選擇后者方案并程序化執行解環（遙控斷開10kV達鄉線2號環網柜604開關），08:16:05主站執行成功，恢復正常，主站提示“開關異動糾正成功”，調度員根據提示及時調整“開環點”牌至10kV達鄉線2號環網柜604開關。開關異動及糾正的電流曲線如圖8所示。開關異動糾正提示如圖9所示。

圖9 開關異動糾正提示

該測試驗證了開關異動導致合環時，主站可在1min內完成準確感知及定位合適解環點進行糾正，并提供有效輔助決策，避免了開關異動造成的電網運行風險。

5 結論

本文基于配電自動化“主站拓撲+開環點牌”聯絡識別方式，修正主站拓撲缺陷問題，針對“二遙”及非“二遙”配電聯絡開關，結合主站圖模拓撲、優先搜索算法、潮流數據計算，提出了一種開關異動感知和自適應糾正算法，實現聯絡開關異動合環感知，定位最優解環點并程序化解環，快速恢復電網安全運行。通過測試驗證了該算法和防誤技術的可行性，為調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帶來的電網運行隱患及誤調度、誤操作風險，進一步提升配電網動態防誤技術水平及電網安全管控水平。

[1] 黃澤華, 李錳, 劉裕涵, 等. 智能配電網自愈控制方案研究[J]. 電工技術學報, 2014, 29(增刊1): 492-496.

[2] 仉志華, 徐丙垠, 陳青, 等. 雙電源故障無縫自愈配電環網潮流優化控制方法[J]. 電力系統自動化, 2012, 36(12): 101-106.

[3] 謝佳偉. 基于PSCAD的配網合環電流分析[J]. 電子元器件與信息技術, 2021, 5(2): 105-106, 121.

[4] 張建新, 唐卓堯, 徐光虎, 等. 南方電網電磁環網解合環運行方式研究[J]. 南方電網技術, 2020, 14(3): 49-53, 61.

[5] 蔡建逸, 林裕新, 白浩. 基于多端柔性直流輸電系統潮流控制策略的交直流電網合環模型研究[J]. 電氣技術, 2021, 22(5): 17-23.

[6] 袁培, 王舶仲, 毛文奇, 等. 基于多重生成對抗網絡的智能開關設備狀態感知與診斷研究[J]. 電力系統保護與控制, 2021, 49(6): 67-75.

[7] 馮志延, 王翰龍, 李壯, 等. 狀態監視及防誤智能保護壓板的設計與應用研究[J]. 水力發電, 2021, 47(2): 93-96.

[8] 陳月卿, 邱建斌, 林肖斐, 等. 變電站微機防誤系統雙機配置技術研究[J]. 電氣技術, 2020, 21(12): 97-101.

[9] 沙立成, 李國統, 解梅, 等. 配電網合環開關的優化搜索及操作安全校核[J]. 電氣自動化, 2020, 42(4): 82-84.

[10] 蔡建逸, 楊煒楠, 林裕新, 等. 基于DMS系統的配網開環點自動識別方法研究[J]. 電工技術, 2020(6): 74-76.

[11] 黃煒果, 范譯文, 姚元文, 等. 基于智能電網調度控制系統的配網合環操作研究分析[J]. 電氣技術, 2018, 19(12): 35-39, 45.

[12] 梁旭東, 潘洪湘, 王海峰, 等. 基于電力系統通用服務協議的主子站程序化控制方法[J]. 電氣應用, 2017, 36(23): 16-21.

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，研究方向為智能調度、配網自動化。