淺談基于DMS的配網(wǎng)大面積停電輔助決策系統(tǒng)

林輝琛

國網(wǎng)漳州供電公司

淺談基于DMS的配網(wǎng)大面積停電輔助決策系統(tǒng)

林輝琛

國網(wǎng)漳州供電公司

本軟件就是為了解決配網(wǎng)大面積停電而設計開發(fā)的，其主要目的是當發(fā)生全站母線失壓時能夠快速將負荷轉移出去，并生成轉移方案和動作設備表，進一步生成操作票。當故障[1]恢復后，能夠生成恢復方案及動作順序表及指令票。在變電站警戒狀態(tài)下可以手動及批量轉移重要負荷，確保重要負荷的安全可靠供電。并且可以在模擬狀態(tài)下制作預警預案及相關研究工作。

配網(wǎng) 母線失壓 故障 變電站警戒狀態(tài) 模擬狀態(tài)

一、背景

隨著用戶對供電可靠性的要求越來越高，電力企業(yè)對安全、經(jīng)濟、穩(wěn)定運行和提供優(yōu)質供電服務也提出了更高的要求，為滿足供電要求通常采取不同的供電方案，以便能夠達到經(jīng)濟技術的合理性，在進行10kV配網(wǎng)計劃檢修或事故處理需轉供電[2]時，如何安全、快速、便捷的進行轉供電操作，噬待解決。

基于DMS的配網(wǎng)大面積停電輔助決策分析軟件是配電網(wǎng)運行方式智能分析評估項目的后續(xù)工作，其主要目的包括兩個方面，一個方面是對調度應用，包括對實時故障情況下的轉供方案的選擇、分析，正常運行情況下的合環(huán)轉電路徑分析，可靠性、安全性、經(jīng)濟性分析等。

二、總體技術方案及關鍵算法

2.1 總體技術方案

大面積停電的總體設計框如圖1所示，既是通過服務通過讀取DMS圖模庫，及狀態(tài)估計后的實時數(shù)據(jù)，特別是遙信辨識結果。通過判斷變電站失壓，啟動大面積停電計算，首先將重要用戶通過負荷倒供實現(xiàn)供電，然后將無法倒供的通過以最小甩負荷和最少動作開關將負荷轉供出去。

此外，大面積停電輔助軟件還具有模擬研究功能，可以在模擬態(tài)下通過制作研究斷面，對未來情況下的變電站失壓情況進行模擬，并生成反事故應急措施。除以上兩種主要功能外，本軟件還提供當變電站警戒狀態(tài)下的重要負荷轉移功能，可以通過選擇待轉移變電站或者母線，將該母線上的重要負荷轉移出去。

本軟件[3]可以實時周期運行，實時監(jiān)測電網(wǎng)中的失壓故障，快速生成轉供方案(兩套)和各個方案的開關動作順序表，并可生成調度指令票，此外還可以將故障處理完成后恢復到初始狀態(tài)的開關動作順序表列出，并生成調度指令票。如果中間有人工修改，可以提供由中間態(tài)到初始態(tài)的開關動作順序表生成及指令票生成功能。

圖1 大面積停電的總體設計框圖

2.2 關鍵算法

1.大面積停電的啟動條件為：

A.檢測到變電站母線(10kV)線電壓由正常值(8.5kV以上)下降到接近0(5kV以下)。

B.變電站母線出線斷路器(最少為1半饋線數(shù))電流由正常值，下降到接近為0。

同時滿足以上兩個條件時，可以認為是母線失壓，將該母線納入母線失壓處理范疇，進行大面積停電處理。

2.大面積停電的處理方法：

大面積停電處理方案的總體原則是：先倒母線后轉負荷，先重要客戶[4]后普通客戶，先站用變送電后其他送電。選擇承載轉移的饋線必須具備轉移條件，不能過載，也不能有其他檢修工作牌及其他缺陷。

A.首先選擇一條失壓母線，將該母線連接的饋線列出，找出所有無轉供路徑的輻射狀饋線，放入隊列A1；

找出所有有轉供路徑(多電源)的饋線放入隊列A2中；

找出每條饋線的重要用戶和多電源用戶。所有饋線按照用戶重要程度排序，放入隊列A2中(每條饋線所含有的最重要的客戶等級為該條饋線的重要等級)；

找出所有空載線路放入隊列A3中，空載線路既是無負荷的線路。如果A1、A2中包含空載線路，應該從A1、A2中去除。

找出A2中每條饋線所屬的最小配電區(qū)域，找出最小配電區(qū)域可轉帶的饋線放入隊列A4中，可轉帶饋線是指跟轉移饋線不同廠站，并且主供路徑無掛牌檢修等信息。

找出所有雙電源或多電源用戶放到隊列A6中。

B.首先對A1和A3中的饋線進行倒供處理，找出A2中每條饋線與可轉移路徑A4中每條饋線的電流和S1，找出最小S1的一個組合(A2中的一條饋線和A4中的一條饋線)作為主倒供路徑，放入隊列A5中。找出次小S1的一個組合作為備選方案放入A5中。

C.計算A1、A3的總負荷F1以及A5中的可轉供容量S2，如果如果S2大約等于F1，則合上A5中組合的聯(lián)絡開關即可倒供所有饋線負荷。如果S2小于F1則需要甩負荷處理，甩負荷按照先空載，后多電源用戶，后普通負荷，再重要負荷，再站用變的原則。對A5中的次方案組合進行處理，得出備用倒供方案。

上述A-C為負荷倒供處理

D.當負荷倒供處理后如果能完全轉帶所有饋線，則處理完成。如果不能完全轉帶需要進行最小甩負荷網(wǎng)絡重構。具體就是將A2中的其他饋線轉供出去。

E.對A2和A4中的最小配電子網(wǎng)進行進行以甩負荷最小為目標的網(wǎng)絡重構，生成重構方案，具體見網(wǎng)絡重構方法。

上述D-E為甩負荷最少為目標的負荷轉移方案

F.當負荷D-E處理后有甩負荷情況，且A-C處理后，負荷倒供線路有剩余容量，需要進行延伸處理。

G.將D-E中甩負荷最小配電區(qū)域轉供線路中負荷進行倒供處理，最大程度的進行倒供。對剩余的負荷再重新進行最小甩負荷網(wǎng)絡重構處理。

上述各個方案中，首先需要對IES600中主網(wǎng)的變壓器低壓側開關(10kV)側確認斷開，10kV母聯(lián)開關確認斷開，然后再進行其他處理。

上述算法是以人腦的判定規(guī)則來進行的規(guī)則輸出，如果是完全按照禁忌搜索算法，所得到的結果可能是全局最優(yōu)，但是可能人工是看不懂，或者看著費勁的，并且全網(wǎng)禁忌搜索的時間可能比較長，不能給滿足實時的需求。所以此處先用人工專家思維方法，禁忌搜索方法可以放到最后做。

3.變壓器警戒狀態(tài)的負荷轉移

當變電站變壓器警戒運行時，需要對母線上的重要負荷進行負荷轉移，可以通過點選母線的方式啟動負荷轉移程序，負荷轉移的原則與以甩負荷最少為目標，具體見D-E.

4.開關動作順序表的生成

以原始狀態(tài)和目的狀態(tài)進行比較，對不同的開關狀態(tài)進行記錄，進行特殊的處理。具體見開關動作順序表生成方法。

5.主配聯(lián)動情況考慮

A.負荷轉移過程中需要考慮高壓側主變容量限制問題；

B.負荷轉移過程中，若高壓主變容量過載，考慮變壓器并列運行問題，這個可以放到后邊做。

三、系統(tǒng)總體功能設計

大面積停電輔助決策的功能包括三個方面：

第一個功能：能夠實時監(jiān)測電網(wǎng)的運行狀態(tài)，當發(fā)生大面積停電時，能夠快速進行負荷倒供和轉移，將受影響的負荷進行恢復供電；

第二個功能：能夠在研究狀態(tài)下對各個變電站失壓情況進行反事故應急措施研究與生成，便于運方和調度人員制作應急措施；

第三個功能：能夠對警戒狀態(tài)下的變電站進行重要負荷轉移處理，確保全網(wǎng)安全可靠供電；

具體功能有：

實時變電站母線失壓監(jiān)測， 啟動實時大面積負荷倒母線策略生成；

可以實時生成負荷轉供策略及開關動作順序表；

可由轉移負荷后的中間過渡態(tài)自動生成恢復初態(tài)的動作順序表；

各個開關動作順序表可以按照防誤邏輯批量分組；

可以對開關動作順序表進行編輯修改及圖形點選；

可以由開關動作順序表自動生成調度指令票及現(xiàn)場防誤工作票；

可以對開關動作順序表或調度指令票進行模擬校驗；

可以點擊設備手動生成轉移策略；

可以在研究態(tài)下制作斷面生成各自應急預案；

可以在主變壓器警戒狀態(tài)下生成重要用戶轉移策略；

轉移過程中綜合考慮未來負荷變化情況及開關動作次數(shù)情況；

轉移策略考慮最小甩負荷情況及線路不穩(wěn)定因素等多種情況；

轉移策略考慮高壓變壓器容量限制；

轉移策略有條件的考慮主配聯(lián)動協(xié)調高壓變壓器運行方式及母線運行方式；

四、服務功能設計

大面積停電輔助決策的服務端可以繼承網(wǎng)絡重構的服務端，但是需要修改模塊名稱及注冊管道名稱，可以借用部分ui及函數(shù)定義。但是需要建立新模塊。

服務可以不顯示其他內容，內容只保存到內存結構中，跟狀態(tài)估計或潮流類似，只有在人機界面才可以讀取看得到。

服務端可以有周期計算功能，單次計算功能，并且可以類似于操作票，可以啟動幾個服務，一個作為實時運行，一個作為研究應用。

五、人機功能設計

人機[5]功能是主要功能[6]，如果配置在實時狀態(tài)下周期運行，則跟故障研判一樣，需要自動彈出方案框。如果配置是手動運行，則需要點擊大面積負荷轉供菜單才可以彈出方案。

對于大面積停電的人機分成兩部分，一部分為倒供信息表，另一部分為轉供信息表，警戒狀態(tài)的轉移用轉供信息表。

六、結束語

設計了一個用于地區(qū)級配電網(wǎng)的故障恢復專家系統(tǒng)軟件，它能在配電網(wǎng)事故停電后，為調度運行人員提供合理、安全的恢復方案。文章給出了系統(tǒng)的總體結構、基本功能、專家系統(tǒng)原理和程序流程。同時在變電站警戒狀態(tài)下可以手動及批量轉移重要負荷，確保重要負荷的安全可靠供電。并且可以在模擬狀態(tài)下制作預警預案及相關研究工作。

[1]基于面向對象技術的變電站故障診斷及恢復處理專家系統(tǒng)(一)總體設計與建模[J].秦紅霞，董張卓，孫啟宏，王壯志. 電力系統(tǒng)自動化.1996(09)

[2]發(fā)輸電系統(tǒng)恢復決策支持專家系統(tǒng)[J].王世模，董張卓，孫啟宏，夏道止. 中國電機工程學報.1991(S1)

[3]電網(wǎng)故障恢復系統(tǒng)軟件的設計與實現(xiàn)[J].趙冬梅，萬彥棟，高曙，張東英. 現(xiàn)代電力.2002(04)

[4]配電網(wǎng)重要電力用戶停電損失及應急策略[J].李蕊，李躍，蘇劍，卜憲德，侯義明. 電網(wǎng)技術.2011(10)

[5]智能電網(wǎng)基礎[M].中國電力出版社 ， 何光宇， 2010

[6]智能配電網(wǎng)條件下的網(wǎng)絡重構與供電恢復探討[J].史常凱，徐斌，孟曉麗，宋曉輝，孫軍平. 電力建設.2012(01)