浅谈基于DMS的配网大面积停电辅助决策系统

林辉琛

国网漳州供电公司

浅谈基于DMS的配网大面积停电辅助决策系统

林辉琛

国网漳州供电公司

本软件就是为了解决配网大面积停电而设计开发的，其主要目的是当发生全站母线失压时能够快速将负荷转移出去，并生成转移方案和动作设备表，进一步生成操作票。当故障[1]恢复后，能够生成恢复方案及动作顺序表及指令票。在变电站警戒状态下可以手动及批量转移重要负荷，确保重要负荷的安全可靠供电。并且可以在模拟状态下制作预警预案及相关研究工作。

配网 母线失压 故障 变电站警戒状态 模拟状态

一、背景

随着用户对供电可靠性的要求越来越高，电力企业对安全、经济、稳定运行和提供优质供电服务也提出了更高的要求，为满足供电要求通常采取不同的供电方案，以便能够达到经济技术的合理性，在进行10kV配网计划检修或事故处理需转供电[2]时，如何安全、快速、便捷的进行转供电操作，噬待解决。

基于DMS的配网大面积停电辅助决策分析软件是配电网运行方式智能分析评估项目的后续工作，其主要目的包括两个方面，一个方面是对调度应用，包括对实时故障情况下的转供方案的选择、分析，正常运行情况下的合环转电路径分析，可靠性、安全性、经济性分析等。

二、总体技术方案及关键算法

2.1 总体技术方案

大面积停电的总体设计框如图1所示，既是通过服务通过读取DMS图模库，及状态估计后的实时数据，特别是遥信辨识结果。通过判断变电站失压，启动大面积停电计算，首先将重要用户通过负荷倒供实现供电，然后将无法倒供的通过以最小甩负荷和最少动作开关将负荷转供出去。

此外，大面积停电辅助软件还具有模拟研究功能，可以在模拟态下通过制作研究断面，对未来情况下的变电站失压情况进行模拟，并生成反事故应急措施。除以上两种主要功能外，本软件还提供当变电站警戒状态下的重要负荷转移功能，可以通过选择待转移变电站或者母线，将该母线上的重要负荷转移出去。

本软件[3]可以实时周期运行，实时监测电网中的失压故障，快速生成转供方案(两套)和各个方案的开关动作顺序表，并可生成调度指令票，此外还可以将故障处理完成后恢复到初始状态的开关动作顺序表列出，并生成调度指令票。如果中间有人工修改，可以提供由中间态到初始态的开关动作顺序表生成及指令票生成功能。

图1 大面积停电的总体设计框图

2.2 关键算法

1.大面积停电的启动条件为：

A.检测到变电站母线(10kV)线电压由正常值(8.5kV以上)下降到接近0(5kV以下)。

B.变电站母线出线断路器(最少为1半馈线数)电流由正常值，下降到接近为0。

同时满足以上两个条件时，可以认为是母线失压，将该母线纳入母线失压处理范畴，进行大面积停电处理。

2.大面积停电的处理方法：

大面积停电处理方案的总体原则是：先倒母线后转负荷，先重要客户[4]后普通客户，先站用变送电后其他送电。选择承载转移的馈线必须具备转移条件，不能过载，也不能有其他检修工作牌及其他缺陷。

A.首先选择一条失压母线，将该母线连接的馈线列出，找出所有无转供路径的辐射状馈线，放入队列A1；

找出所有有转供路径(多电源)的馈线放入队列A2中；

找出每条馈线的重要用户和多电源用户。所有馈线按照用户重要程度排序，放入队列A2中(每条馈线所含有的最重要的客户等级为该条馈线的重要等级)；

找出所有空载线路放入队列A3中，空载线路既是无负荷的线路。如果A1、A2中包含空载线路，应该从A1、A2中去除。

找出A2中每条馈线所属的最小配电区域，找出最小配电区域可转带的馈线放入队列A4中，可转带馈线是指跟转移馈线不同厂站，并且主供路径无挂牌检修等信息。

找出所有双电源或多电源用户放到队列A6中。

B.首先对A1和A3中的馈线进行倒供处理，找出A2中每条馈线与可转移路径A4中每条馈线的电流和S1，找出最小S1的一个组合(A2中的一条馈线和A4中的一条馈线)作为主倒供路径，放入队列A5中。找出次小S1的一个组合作为备选方案放入A5中。

C.计算A1、A3的总负荷F1以及A5中的可转供容量S2，如果如果S2大约等于F1，则合上A5中组合的联络开关即可倒供所有馈线负荷。如果S2小于F1则需要甩负荷处理，甩负荷按照先空载，后多电源用户，后普通负荷，再重要负荷，再站用变的原则。对A5中的次方案组合进行处理，得出备用倒供方案。

上述A-C为负荷倒供处理

D.当负荷倒供处理后如果能完全转带所有馈线，则处理完成。如果不能完全转带需要进行最小甩负荷网络重构。具体就是将A2中的其他馈线转供出去。

E.对A2和A4中的最小配电子网进行进行以甩负荷最小为目标的网络重构，生成重构方案，具体见网络重构方法。

上述D-E为甩负荷最少为目标的负荷转移方案

F.当负荷D-E处理后有甩负荷情况，且A-C处理后，负荷倒供线路有剩余容量，需要进行延伸处理。

G.将D-E中甩负荷最小配电区域转供线路中负荷进行倒供处理，最大程度的进行倒供。对剩余的负荷再重新进行最小甩负荷网络重构处理。

上述各个方案中，首先需要对IES600中主网的变压器低压侧开关(10kV)侧确认断开，10kV母联开关确认断开，然后再进行其他处理。

上述算法是以人脑的判定规则来进行的规则输出，如果是完全按照禁忌搜索算法，所得到的结果可能是全局最优，但是可能人工是看不懂，或者看着费劲的，并且全网禁忌搜索的时间可能比较长，不能给满足实时的需求。所以此处先用人工专家思维方法，禁忌搜索方法可以放到最后做。

3.变压器警戒状态的负荷转移

当变电站变压器警戒运行时，需要对母线上的重要负荷进行负荷转移，可以通过点选母线的方式启动负荷转移程序，负荷转移的原则与以甩负荷最少为目标，具体见D-E.

4.开关动作顺序表的生成

以原始状态和目的状态进行比较，对不同的开关状态进行记录，进行特殊的处理。具体见开关动作顺序表生成方法。

5.主配联动情况考虑

A.负荷转移过程中需要考虑高压侧主变容量限制问题；

B.负荷转移过程中，若高压主变容量过载，考虑变压器并列运行问题，这个可以放到后边做。

三、系统总体功能设计

大面积停电辅助决策的功能包括三个方面：

第一个功能：能够实时监测电网的运行状态，当发生大面积停电时，能够快速进行负荷倒供和转移，将受影响的负荷进行恢复供电；

第二个功能：能够在研究状态下对各个变电站失压情况进行反事故应急措施研究与生成，便于运方和调度人员制作应急措施；

第三个功能：能够对警戒状态下的变电站进行重要负荷转移处理，确保全网安全可靠供电；

具体功能有：

实时变电站母线失压监测， 启动实时大面积负荷倒母线策略生成；

可以实时生成负荷转供策略及开关动作顺序表；

可由转移负荷后的中间过渡态自动生成恢复初态的动作顺序表；

各个开关动作顺序表可以按照防误逻辑批量分组；

可以对开关动作顺序表进行编辑修改及图形点选；

可以由开关动作顺序表自动生成调度指令票及现场防误工作票；

可以对开关动作顺序表或调度指令票进行模拟校验；

可以点击设备手动生成转移策略；

可以在研究态下制作断面生成各自应急预案；

可以在主变压器警戒状态下生成重要用户转移策略；

转移过程中综合考虑未来负荷变化情况及开关动作次数情况；

转移策略考虑最小甩负荷情况及线路不稳定因素等多种情况；

转移策略考虑高压变压器容量限制；

转移策略有条件的考虑主配联动协调高压变压器运行方式及母线运行方式；

四、服务功能设计

大面积停电辅助决策的服务端可以继承网络重构的服务端，但是需要修改模块名称及注册管道名称，可以借用部分ui及函数定义。但是需要建立新模块。

服务可以不显示其他内容，内容只保存到内存结构中，跟状态估计或潮流类似，只有在人机界面才可以读取看得到。

服务端可以有周期计算功能，单次计算功能，并且可以类似于操作票，可以启动几个服务，一个作为实时运行，一个作为研究应用。

五、人机功能设计

人机[5]功能是主要功能[6]，如果配置在实时状态下周期运行，则跟故障研判一样，需要自动弹出方案框。如果配置是手动运行，则需要点击大面积负荷转供菜单才可以弹出方案。

对于大面积停电的人机分成两部分，一部分为倒供信息表，另一部分为转供信息表，警戒状态的转移用转供信息表。

六、结束语

设计了一个用于地区级配电网的故障恢复专家系统软件，它能在配电网事故停电后，为调度运行人员提供合理、安全的恢复方案。文章给出了系统的总体结构、基本功能、专家系统原理和程序流程。同时在变电站警戒状态下可以手动及批量转移重要负荷，确保重要负荷的安全可靠供电。并且可以在模拟状态下制作预警预案及相关研究工作。

[1]基于面向对象技术的变电站故障诊断及恢复处理专家系统(一)总体设计与建模[J].秦红霞，董张卓，孙启宏，王壮志. 电力系统自动化.1996(09)

[2]发输电系统恢复决策支持专家系统[J].王世模，董张卓，孙启宏，夏道止. 中国电机工程学报.1991(S1)

[3]电网故障恢复系统软件的设计与实现[J].赵冬梅，万彦栋，高曙，张东英. 现代电力.2002(04)

[4]配电网重要电力用户停电损失及应急策略[J].李蕊，李跃，苏剑，卜宪德，侯义明. 电网技术.2011(10)

[5]智能电网基础[M].中国电力出版社 ， 何光宇， 2010

[6]智能配电网条件下的网络重构与供电恢复探讨[J].史常凯，徐斌，孟晓丽，宋晓辉，孙军平. 电力建设.2012(01)