一種饋線自動化仿真培訓(xùn)系統(tǒng)

高洪雨，陳 青，徐丙垠，王 磊，宋衛(wèi)平

?

一種饋線自動化仿真培訓(xùn)系統(tǒng)

高洪雨1,2，陳 青1，徐丙垠3，王 磊2，宋衛(wèi)平4

(1.電網(wǎng)智能化調(diào)度與控制教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(山東大學(xué))，山東 濟(jì)南 250061；2.國網(wǎng)技術(shù)學(xué)院，山東 濟(jì)南 250002；3.山東理工大學(xué)智能電網(wǎng)研究中心，山東 淄博 255049；4.國網(wǎng)山東省電力公司泰安供電公司，山東 泰安 271000)

針對復(fù)雜配電自動化生產(chǎn)過程操作實(shí)驗(yàn)成本較高，影響供電可靠性以及危險性較大等問題，給出了一種饋線自動化仿真培訓(xùn)平臺構(gòu)建方法。利用該方法，對配電主站、配電一次系統(tǒng)、EPON通信系統(tǒng)組成的饋線自動化系統(tǒng)進(jìn)行仿真，實(shí)現(xiàn)了配電系統(tǒng)、EPON系統(tǒng)故障模擬，并對常見EPON系統(tǒng)故障進(jìn)行了實(shí)測分析。理論分析與仿真案例表明，基于EPON通信的饋線自動化仿真系統(tǒng)建模方法是可行和有效的。該模型能反映饋線自動化系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行特性，從而提高仿真模型的精確性和仿真功能的多樣性。

EPON通信；饋線自動化；仿真培訓(xùn)；故障模擬

0 引言

配電網(wǎng)作為現(xiàn)代電力系統(tǒng)的末端，既直接與用戶相連，又承載分布式電源、微電網(wǎng)、大規(guī)模儲能裝置等的接入，其自動化水平是實(shí)現(xiàn)供電安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)等要求的關(guān)鍵[1-3]。目前，配電自動化及其仿真系統(tǒng)規(guī)模不一，形式多樣，為了培訓(xùn)目的[4-5]或者運(yùn)行、分析[6-10]，可以實(shí)現(xiàn)配電自動化的某些功能或者大部分功能，從而為分析和學(xué)習(xí)配電自動化系統(tǒng)的組成、功能、高級應(yīng)用提供了依據(jù)。

文獻(xiàn)[4]的仿真系統(tǒng)基于電力系統(tǒng)網(wǎng)架，針對供電可靠性測試和分析的目的而開發(fā)。文獻(xiàn)[5]基于生產(chǎn)型配電自動化物理系統(tǒng)，對不同類型饋線自動化系統(tǒng)(Feeder automation, FA)功能進(jìn)行測試分析，是專為培訓(xùn)和教學(xué)目的開發(fā)的。文獻(xiàn)[6]用斷路器和負(fù)荷開關(guān)將配電網(wǎng)主干線分段，通過智能控制器配合減少出線斷路器的跳閘，在發(fā)生故障的架空線路中自動隔離故障區(qū)域，縮短故障查找的時間，迅速恢復(fù)非故障區(qū)域的供電。文獻(xiàn)[7]將饋線自動化自下而上分為饋線層、饋線島層和系統(tǒng)層三個層次，在饋線層和饋線島層上，根據(jù)單電源線路、饋線分支線等區(qū)域的不同特點(diǎn)實(shí)施不同的FA方案。文獻(xiàn)[8]提出當(dāng)配電網(wǎng)通信鏈路均暢通時，主站利用集中式FA對配電網(wǎng)進(jìn)行故障監(jiān)測和處理；當(dāng)某子站監(jiān)測到自身與主站之間的通信鏈路斷開時，該子站調(diào)用就地型饋線自動化方法，提高了通信鏈路故障狀態(tài)下的可靠性。文獻(xiàn)[9-10]總結(jié)了配電自動化系統(tǒng)試驗(yàn)技術(shù)發(fā)展，提出了用低壓設(shè)備模擬高壓輸配電設(shè)備的配電自動化裝置技術(shù)性能測試平臺的方法。以上FA系統(tǒng)與方法，有的面向配電網(wǎng)FA的功能改進(jìn)，有的是綜合性的仿真系統(tǒng)，以及專注于對某種仿真方法進(jìn)行探索，或者處置多發(fā)的通信故障的策略。

本文對配電網(wǎng)架和配電設(shè)備進(jìn)行物理與數(shù)字仿真，并基于配電自動化主站(子站)、以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)(Ethernet Passive Optical Network, EPON)、配電自動化終端等構(gòu)成饋線自動化系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了FA與一次系統(tǒng)的小型化，通信網(wǎng)絡(luò)、一次以及二次設(shè)備按照仿真對象集成，可以仿真通信網(wǎng)絡(luò)、配電網(wǎng)絡(luò)中不同地點(diǎn)、不同類型的故障，為FA系統(tǒng)的測試、分析、培訓(xùn)提供了一種有效平臺。

這種混合仿真既反映真實(shí)設(shè)備的原理及實(shí)現(xiàn)過程，又能復(fù)現(xiàn)配電網(wǎng)一次、二次系統(tǒng)及通信系統(tǒng)故障，因此不僅能夠用于運(yùn)行操作人員的培訓(xùn)，而且能進(jìn)行維護(hù)、檢修及繼電保護(hù)人員的培訓(xùn)。

1 FA系統(tǒng)工作原理與基本組成

按照故障處理方式的不同，饋線自動化系統(tǒng)分為自動化開關(guān)相互配合FA與集中智能FA兩種類型。前者只能在故障發(fā)生時起作用，不需要主站參與即可進(jìn)行故障處理，處理過程按照事先的整定進(jìn)行；后者需構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)視饋線的運(yùn)行狀況，在主站作用下，及時發(fā)現(xiàn)線路故障，迅速定位故障區(qū)域并實(shí)施隔離，快速恢復(fù)對非故障區(qū)域的供電。為協(xié)同國家電網(wǎng)公司配電自動化應(yīng)用提升進(jìn)程[11]，本文仿真對象為集中智能型FA。

1.1 集中智能型FA的組成

集中智能型FA系統(tǒng)是配電自動化系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)，由一次設(shè)備、控制主站/子站、配電終端和通信通道組成，如圖1所示。

圖1中主站實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理與存儲、人機(jī)聯(lián)系及各種應(yīng)用功能；子站是主站與終端之間的中間設(shè)備層，一般用于通信匯集，也可根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)區(qū)域監(jiān)控；配電終端是安裝在一次設(shè)備現(xiàn)場的裝置，負(fù)責(zé)采集處理反映配電網(wǎng)與配電設(shè)備運(yùn)行工況的實(shí)時數(shù)據(jù)與故障信息并上傳配電主站，以及接收主站指令，對配電設(shè)備進(jìn)行控制與調(diào)節(jié)，分為饋線終端(Feeder terminal unit,FTU)、站所終端(Distribution terminal unit,DTU)、配變終端(Transformer terminal unit，TTU)等三大類[12]；通信通道是連接配電主站(子站)、配電終端，實(shí)現(xiàn)信息傳輸?shù)耐ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)，典型實(shí)現(xiàn)方式包括基于以太網(wǎng)方式的無源光網(wǎng)絡(luò)(Ethernet passive optical network，EPON)+中壓載波通信、EPON+無線通信等混合組網(wǎng)技術(shù)[13-14]。

圖1 含F(xiàn)A的小型配電自動化系統(tǒng)

1.2 集中智能型FA的工作原理

集中智能型FA由控制主站/子站通過通信系統(tǒng)收集各饋線終端(FTU)的故障檢測信息，根據(jù)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和預(yù)設(shè)算法進(jìn)行故障定位，并通過遙控或者手工方式實(shí)現(xiàn)故障的自動定位、隔離與健全區(qū)域的恢復(fù)供電(Fault location, isolation and service restoration, FLISR)。

該型FA的控制主站分為兩類，一類是FA軟件安裝在配網(wǎng)自動化主站中，另一類是設(shè)置配電子站，實(shí)現(xiàn)附近供電區(qū)域的集中控制，如圖1所示。

典型的架空線路環(huán)網(wǎng)FA系統(tǒng)如圖2所示，圖中電源1、2出口裝設(shè)具有測控與通信功能的饋線保護(hù)裝置(Relay)。當(dāng)F點(diǎn)發(fā)生故障時，QF1跳閘切斷故障電流，經(jīng)一定延時，QF1重合，若重合成功則判定F點(diǎn)為瞬時性故障；若重合失敗則判定為永久性故障，主站收到FTU的故障檢測信息，啟動故障處理程序。Q11的FTU檢測到故障電流，而Q12的FTU未檢測到故障電流，主站判定故障處于Q11與Q12之間，配調(diào)人員手動或者系統(tǒng)自動遙控Q11、Q12跳閘，然后合上QF1以及聯(lián)絡(luò)開關(guān)QL，實(shí)現(xiàn)對負(fù)荷L1、L12恢復(fù)供電。

2 集中智能型FA仿真系統(tǒng)的組成

所述集中智能型FA仿真系統(tǒng)是將FA的組成部分分別進(jìn)行處理，個別部分進(jìn)行模塊化設(shè)計，然后按照FA的構(gòu)成順序組合成一體。設(shè)計該仿真系統(tǒng)不僅可以觀察FLISR動作結(jié)果，驗(yàn)證FA功能，也可以比較方便地觀察到系統(tǒng)各中間環(huán)節(jié)在仿真過程中的動作狀況，為進(jìn)一步的分析判斷提供依據(jù)。

集中智能型FA仿真是按照工程型的能量流、監(jiān)控處理過程進(jìn)行設(shè)計，也可以叫做“微FA系統(tǒng)”，其結(jié)構(gòu)如圖3所示，由3部分組成，分別是基于KH8000的主站模塊、EPON組網(wǎng)模塊、配電終端模塊和一次系統(tǒng)仿真模塊。

其各組成部分的執(zhí)行順序如下：首先，選擇一次系統(tǒng)物理仿真或者數(shù)字仿真方式，設(shè)置故障，F(xiàn)TU部分監(jiān)測到狀態(tài)數(shù)據(jù)或者暫態(tài)仿真結(jié)果，通過通信系統(tǒng)后向主(子)站上報故障信息，主(子)站立即啟動FA進(jìn)行故障定位、隔離及故障恢復(fù)。一次系統(tǒng)物理仿真方式下，可以順序觀察到一次、二次系統(tǒng)各中間環(huán)節(jié)在運(yùn)行過程中的動作狀況；數(shù)字仿真方式下，可以在主(子)站順序觀察到一次、二次系統(tǒng)的動作狀況。

圖3微FA仿真系統(tǒng)

2.1 控制主站與配電終端模塊

本系統(tǒng)主站采用生產(chǎn)廠家的KH8000T系統(tǒng)，具有公共平臺服務(wù)、配電SCADA、饋線故障處理等基本功能及饋線自動化仿真功能，可單機(jī)運(yùn)行。

配電終端負(fù)責(zé)采集處理配電網(wǎng)與配電設(shè)備運(yùn)行工況的實(shí)時數(shù)據(jù)與故障信息并上傳控制主站；接收主站命令，對配電設(shè)備進(jìn)行控制與調(diào)節(jié)。本系統(tǒng)采用饋線終端FTU[12]。

2.2 EPON組網(wǎng)模塊

EPON采用點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)的單纖數(shù)據(jù)雙向傳輸光纖通信技術(shù)，已經(jīng)成為配電自動化通信的主要方式。EPON設(shè)備由3部分組成，分別是線路側(cè)設(shè)備(Optical line terminal，OLT)、中間分光設(shè)備(Optical distribution network，ODN)、用戶側(cè)設(shè)備(Optical network unit，ONU)。與配電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相適應(yīng)，EPON系統(tǒng)組網(wǎng)，常接成單電源輻射網(wǎng)、手拉手環(huán)網(wǎng)、雙電源雙T網(wǎng)等。圖2所示配電網(wǎng)，可以組成如圖4所示單鏈級聯(lián)結(jié)構(gòu)或者圖5所示手拉手單環(huán)網(wǎng)通信拓?fù)鋄15]。

圖5 EPON手拉手拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

2.2.1網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

本仿真系統(tǒng)中，通信系統(tǒng)采用物理仿真，由網(wǎng)元管理單元、OLT、ODN、ONU組成，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以靈活接成單鏈結(jié)構(gòu)、手拉手全保護(hù)結(jié)構(gòu)等。以手拉手全保護(hù)結(jié)構(gòu)為例，在這種結(jié)構(gòu)中，OLT既可以如圖5所示，位于同一個變電站，利用OLT的2個PON口構(gòu)成環(huán)形方式，又可以規(guī)劃OLT位于2個不同的變電站，相互保護(hù)的2個PON口位于不同的OLT設(shè)備上，PON口倒換需要在2臺OLT之間進(jìn)行，每個ONU的2個PON口可以互為主備，配置數(shù)據(jù)到不同的OLT。手拉手全保護(hù)方案不但可以實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)中單節(jié)點(diǎn)失效保護(hù)，還可以實(shí)現(xiàn)OLT的PON口或整個OLT失效時的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)。

對于架空多分段單聯(lián)絡(luò)、多分段多聯(lián)絡(luò)線路，ODN可以按照手拉手全保護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計，如圖5所示。

2.2.2 EPON系統(tǒng)常見故障

EPON系統(tǒng)常見故障分類[16]如下。

器件或者鏈路異常、故障：包括各個器件故障；OLT與ONU鏈路之間光纖鏈接的法蘭盤松動；光纖損傷等。以上原因?qū)е骆溌窊p耗增大，傳輸速度下降，運(yùn)行異常。

分光器串聯(lián)，導(dǎo)致衰耗增大，ONU的輸入光功率過小，無法進(jìn)行注冊。

ONU與OLT之間的距離超出最大限度：根據(jù)IEEE802.3ah，ONU到ODN的距離與ODN到OLT之間的距離之和，不能超過20 km。如果ODN、OLT之間距離為18 km，則ODN的運(yùn)行半徑最大為2 km。

協(xié)議及配置故障：102、104協(xié)議故障，導(dǎo)致OLT與上層設(shè)備對接異常；系統(tǒng)配置或者算法設(shè)置導(dǎo)致的ONU掉線等現(xiàn)場常見故障。

在本仿真系統(tǒng)中，用可調(diào)光衰耗器、特制光纖等實(shí)現(xiàn)鏈路故障仿真；用通信協(xié)議仿真器，達(dá)到協(xié)議故障的效果。

2.3 一次系統(tǒng)仿真

配電網(wǎng)的典型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)主要有輻射狀架空網(wǎng)、“手拉手”環(huán)狀架空網(wǎng)、多分段多聯(lián)絡(luò)網(wǎng)等。一次設(shè)備的實(shí)際構(gòu)成很復(fù)雜，但不同結(jié)構(gòu)都是由基本元件組成，可以先將這些元件模塊化，即可以形成模型庫，然后利用模型庫，搭“積木”聯(lián)接出不同的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，靈活實(shí)現(xiàn)各種網(wǎng)架仿真。

物理仿真方法如下：以0.38 kV三相五線交流供電系統(tǒng)仿真10 kV供電系統(tǒng)；以交流接觸器代替配電開關(guān)，其主觸點(diǎn)、輔助觸點(diǎn)表示配電開關(guān)的斷口及開關(guān)狀態(tài)；簡化掉TA、TV，一次回路的電壓、電流直接接入電源的出口點(diǎn)保護(hù)以及各個FTU，在FTU的參數(shù)配置中實(shí)現(xiàn)變壓比、變流比以及保護(hù)策略；線路及各個分支線的負(fù)荷，用三相電阻、電容混合負(fù)載箱代替，單組3×100 W+3×15.2 var。

對于單相接地故障與相間短路故障進(jìn)行模式化處理，某相負(fù)載由100 W變化為經(jīng)15.2 va接零線，其余兩相電壓升高為線電壓，視為配電網(wǎng)架空線路或者電力電纜單相接地短路；某兩相負(fù)載同時由100 W突增為300 W，視為配電網(wǎng)架空線路或者三相統(tǒng)包電力電纜相間短路。

限于篇幅，數(shù)字化仿真系統(tǒng)不再詳述。

3 仿真實(shí)例

以圖2所示饋線FA系統(tǒng)為例來說明所發(fā)明的仿真方法及系統(tǒng)功能。

3.1 一次系統(tǒng)網(wǎng)架故障

電源點(diǎn)出口保護(hù)整定為一次重合閘，重合閘時間整定為2 s。投入接地開關(guān)[17]，并設(shè)定接地保持時間為60 s，使圖2所示L11處A相、B相負(fù)載同時由100 W突增為300 W，饋線保護(hù)裝置動作于QF1跳閘，經(jīng)2s后QF1重合失敗，則判定為永久性故障；主站收到各個FTU的故障檢測信息，啟動故障處理程序：判定故障處于Q11與Q12之間，系統(tǒng)自動遙控Q11、Q12跳閘，然后合上QF1以及聯(lián)絡(luò)開關(guān)QL，L1、L12恢復(fù)供電，實(shí)現(xiàn)FLISR。

本系統(tǒng)也可以基于對等通信網(wǎng)絡(luò)的廣域測控系統(tǒng)(WAMCS)平臺，實(shí)現(xiàn)不依賴主站，進(jìn)行故障定位、隔離與恢復(fù)供電控制，使供電恢復(fù)時間縮短到幾秒之內(nèi)[18-19]。如上故障設(shè)置，當(dāng)饋線保護(hù)裝置動作于QF1跳閘后，檢測到短路電流的Q11對應(yīng)FTU啟動，并與相鄰Q12對應(yīng)FTU交換短路電流檢測結(jié)果。Q11-FTU檢測到短路電流，而Q12-FTU則沒有，因此，Q11-FTU、Q12-FTU分別判斷出故障在兩者之間的區(qū)段上，則控制Q11和Q12跳閘隔離故障，然后發(fā)出啟動供電恢復(fù)命令，Q11-FTU、Q12-FTU分別控制QF1與QL合閘。

3.2 EPON系統(tǒng)故障

通信系統(tǒng)規(guī)約測試正常后，在鏈路故障場景中，光鏈路的主干線、分支線都可以設(shè)置故障。既可設(shè)置單點(diǎn)(個)故障，也可設(shè)置多點(diǎn)(個)故障同時發(fā)生。以圖2所示饋線系統(tǒng)配以圖4所示的單鏈結(jié)構(gòu)EPON系統(tǒng)為例來說明所進(jìn)行的仿真及發(fā)展的方法。

EPON系統(tǒng)送電后，OLT告警，接收到的操作維護(hù)管理系統(tǒng)(Operation Administration and Maintenance，OAM)及主站警報信號為：EPON系統(tǒng)M段及N段鏈路異常；“遙測”異常，“遙信”異常。經(jīng)手動及電動操作試驗(yàn)，斷路器及分段開關(guān)“就地操作”正常，“遠(yuǎn)動操作”無結(jié)果。

觀察OAM，查看EPON系統(tǒng)告警狀態(tài)。對照網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖，檢查各光纖接口無誤插，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)未發(fā)生異構(gòu)。檢查配電主站、ONU配置正確，檢查端口業(yè)務(wù)狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)ONU21注冊不上。

對故障區(qū)域的定位，用光功率計測量連接損耗，評價光端設(shè)備的性能并檢驗(yàn)連續(xù)性，幫助評估光纖鏈路傳輸質(zhì)量。

圖4所示的單鏈結(jié)構(gòu)EPON系統(tǒng)，順次將光功率計接入OLT、ODN11至ODN21的下行端口，可以測得各個端口下行方向光功率。下行方向各段光功率的測量值見表1。

表1 EPON系統(tǒng)鏈路衰耗測試值

試驗(yàn)系統(tǒng)中OLT輸出光功率為4.4 mW，下行方向(1490 nm)最大光鏈路損耗29 dB，上行方向(1310 nm)最大光鏈路損耗29.5 dB，使用的1:2光分路器分光比90%：10%，ODN鏈路干線、支線的插入損耗、分光損耗和附加損耗和分別為0.75 dB和10.81 dB，光纖長度、熔接點(diǎn)、法蘭損耗忽略不計。由表1測量結(jié)果及分析計算可知，存在主干線、支線2個故障區(qū)域M段及N段如圖6所示，分別位于ODN22與ODN21之間以及ODN21與ONU21之間。又由于故障區(qū)域元件的單一性，定位1個光衰耗器為故障器件，一段尾纖損傷，其光功率分別為25、1.5 dB。故障定位結(jié)果與所設(shè)置的故障相符。調(diào)整光衰耗器至2.5 dB，更換故障尾纖，通電測試，系統(tǒng)恢復(fù)正常。

圖6 EPON系統(tǒng)故障區(qū)域示意

分析可見，若采用圖5所示的手拉手拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即使ODN22及其下行方向光纖同時發(fā)生故障，ONU21仍然可以運(yùn)行在ODN04鏈路，可靠性較高。

4 結(jié)論

隨著配電自動化應(yīng)用提升的進(jìn)程，配電網(wǎng)自動化建設(shè)、改造、運(yùn)行維護(hù)工作增多。配電網(wǎng)規(guī)模擴(kuò)大和自動化程度的不斷提高，對工作人員的技術(shù)水平要求相應(yīng)增強(qiáng)，傳統(tǒng)的仿真和培訓(xùn)模式已經(jīng)不能滿足要求，新型、多功能的培訓(xùn)和測試系統(tǒng)，尤其結(jié)構(gòu)明晰、功能豐富、故障典型的物理仿真系統(tǒng)成為發(fā)展的必然趨勢?；跀?shù)字與物理仿真相結(jié)合的混合仿真系統(tǒng)將在技術(shù)人員培訓(xùn)中發(fā)揮日益重要的作用，逐步成為智能配電網(wǎng)安全運(yùn)行和技術(shù)發(fā)展不可缺少的有機(jī)組成。

[1] 柳春芳. 主動配電網(wǎng)的一體化設(shè)計方法[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2015, 43(11): 49-55.

LIU Chunfang. An integrated design method of active distribution network[J]. Power System Protection and Control, 2015, 43(11): 49-55.

[2] 劉健, 林濤, 趙江河, 等. 面向供電可靠性的配電自動化系統(tǒng)規(guī)劃研究[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2014, 42(11): 52-60.

LIU Jian, LIN Tao, ZHAO Jianghe, et al. Specific planning of distribution automation systems based on the requirement of service reliability[J]. Power System Protection and Control, 2014, 42(11): 52-60.

[3] 袁文廣, 周文俊, 李春建, 等. 配電自動化系統(tǒng)的實(shí)時SOA 架構(gòu)研究[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2012, 40(17): 150-155.

YUAN Wenguang, ZHOU Wenjun, LI Chunjian, et al. Study on real-time SOA for distribution automation system[J]. Power System Protection and Control, 2012, 40(17): 150-155.

[4] ALLAN R N, BILLINTON R, SJARIEF I, et al. A reliability test system for educational purposes-basic distribution system data and results[J]. IEEE Transactions on Power Systems, 1991, 6(2): 813-821.

[5] 高洪雨, 陳青, 李文進(jìn), 等. 配電網(wǎng)自愈測試系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J]. 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理, 2014, 31(7): 65-73.

GAO Hongyu, CHEN Qing, LI Wenjin, et al. Design and realization of distribution network self-healing test system[J]. Experimental Technology and Management, 2014, 31(7): 65-73.

[6] 張延輝, 鄭棟梁, 熊偉, 等. 10 kV饋線自動化解決方案探討[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2010, 38(16): 150-156.

ZHANG Yanhui, ZHENG Dongliang, XIONG Wei, et al. Discussion of 10 kV feeder automation solutions[J]. Power System Protection and Control, 2010, 38(16): 150-156.

[7] 周文俊, 李春建, 王良, 等. 分層分區(qū)的饋線自動化配置方案研究[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2013, 41(17): 71-76.

ZHOU Wenjun, LI Chunjian, WANG Liang, et al. Study on hierarchical and divisional configuration scheme of feeder automation[J]. Power System Protection and Control, 2013, 41(17): 71-76.

[8] 黃俊輝, 高山, 孫建龍, 等. 一種配電網(wǎng)的饋線自動化方法及系統(tǒng): 中國, ZL201220493680.1[P]. 2014-09-26.

[9] 廖學(xué)靜, 唐中偉, 蔡華, 等. 配電自動化裝置技術(shù)性能測試平臺: 中國, CN201510057024.5[P]. 2015-02-04.

[10] 劉東, 閆紅漫. 配電自動化系統(tǒng)試驗(yàn)技術(shù)及其進(jìn)展[J]. 電工技術(shù), 2004(7): 34-37.

LIU Dong, YAN Hongman. System test technology and its develop trends on distribution automation[J]. Electrotechnical Journal, 2004(7): 34-37.

[11] 劉健, 趙樹仁, 張小慶. 中國配電自動化的進(jìn)展及若干建議[J]. 電力系統(tǒng)自動化, 2012, 36(19): 6-10.

LIU Jian, ZHAO Shuren, ZHANG Xiaoqing. Development of distribution automation in China and some suggestions[J]. Automation of Electric Power Systems, 2012, 36(19): 6-10.

[12] 袁龍, 滕歡. 基于IEC61850的饋線終端的研究[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2011, 39(12): 126-145.

YUAN Long, TENG Huan. The research of FTU based on IEC61850[J]. Power System Protection and Control, 2011, 39(12): 126-145.

[13] 楊樂詳. PON 技術(shù)在配網(wǎng)自動化通信系統(tǒng)中的應(yīng)用 [J]. 電力系統(tǒng)通信, 2010, 31(209): 26-30.

YANG Lexiang. Application of PON in communication system of power distribution automation line[J]. Telecommunications for Electric Power System, 2010, 31(209): 26-30.

[14] 殷志鋒, 周雅, 張?jiān)? 基于 EPON 的電力自動化信息傳送平臺[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2014, 42(2): 111-115.

YIN Zhifeng, ZHOU Ya, ZHANG Yuanmin. Electric power automation information transmission platform based on EPON[J]. Power System Protection and Control, 2014, 42(2): 111-115.

[15] 李祥珍, 何清素, 孫寄生. 智能配電網(wǎng)通信組網(wǎng)技術(shù)研究及應(yīng)用[J]. 中國電力, 2011, 44(12): 78-81.

LI Xiangzhen, HE Qingsu, SUN Jisheng. Research and application on communication technology in smart distribution and utilization grid[J]. Electric Power, 2011, 44(12): 78-81.

[16] 王磊, 付松波, 姜峰. EPON網(wǎng)絡(luò)故障原因分析及處理[J]. 中國有線電視, 2011(1): 74-75.

WANG Lei, FU Songbo, JIANG Feng. Analysis and treatment of EPON network fault[J]. China Digital Cable TV, 2011(1): 74-75.

[17] 高洪雨, 徐丙垠, 陳青, 等. 一種配電網(wǎng)單相接地試驗(yàn)裝置: 中國, ZL201220493680.1[P]. 2013-04-24.

[18] 葛亮, 譚志海, 趙鳳青, 等. 一種改進(jìn)型饋線自愈控制方案及實(shí)現(xiàn)[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2013, 41(18): 61-67.

GE Liang, TAN Zhihai, ZHAO Fengqing, et al. An improved feeder self-healing control scheme and its realization[J]. Power System Protection and Control, 2013, 41(18): 61-67.

[19] 劉育權(quán), 華煌圣, 李力, 等. 多層次的廣域保護(hù)控制體系架構(gòu)研究與實(shí)踐[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2015, 43(5): 112-122.

LIU Yuquan, HUA Huangsheng, LI Li, et al. Research and application of multi-level wide-area protection system[J]. Power System Protection and Control, 2015, 43(5): 112-122.

(編輯 姜新麗)

A simulation training platform for feeder automation

GAO Hongyu1, 2, CHEN Qing1, XU Bingyin3, WANG Lei2, SONG Weiping4

(1. Key Laboratory of Power System Intelligent Dispatch and Control of Ministry of Education (Shandong University), Jinan 250061, China; 2. State Grid of China Technology College, Jinan 250002, China; 3. Research Center for Smart Grid, Shandong University of Technology, Zibo 255049, China; 4. Taian Power Supply Company, Shandong Electric Power Corporation, Taian 271000, China)

A novel construction method of feeder automation simulation training platform based on EPON is proposed to reduce the experimental cost of distribution automation system, improve the reliability of power supply and escape from harm of high voltage operation. By this method, the micro-simulation system consists of distribution simulation networks and EPON communication links served with power station system. At the same time, this paper proposes the fault setting algorithm of distribution network and EPON system, analyzes measured fault data of the communication system. The theory and cases show that, the simulation method of feeder automation based on EPON is feasible and effective. The system modules can simulate the operation characteristics of feeder automation, and thus improve the accuracy and diversity of the simulation function.

This work is supported by National Natural Science Foundation of China (No. 51407105).

EPON communication; feeder automation; simulation training; fault simulator

10.7667/PSPC151097

2015-07-01；

2015-09-14

高洪雨(1967-)，男，博士，高級工程師，研究方向?yàn)榕潆娋W(wǎng)故障檢測；E-mail: gaohongyu098@sina.com

陳 青(1963-)，女，博士，教授，博士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)繼電保護(hù)及安全自動裝置的研究和教學(xué)工作；E-mail: qchen@sdu.edu.cn

徐丙垠(1961-),男, 博士，教授，博士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)故障檢測、配電自動化、智能配電網(wǎng)。E-mail: xuby@china.com

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51407105)