配电网联络开关异动感知及自适应纠正的防误方法

蔡建逸 林裕新 吴泽鑫 陈 楠

配电网联络开关异动感知及自适应纠正的防误方法

蔡建逸 林裕新 吴泽鑫 陈 楠

（广东电网有限责任公司汕头供电局，广东汕头 515000）

随着社会对供电可靠性要求的提升，配电网环网联络开关多处于热备用状态，在线路故障时能够快速复电。但在非故障和非人为操作的情况下，已发生多起联络开关异动合闸导致线路长期合环运行的事件，增加了设备运行和调度操作风险，严重影响了电网安全稳定运行。为了能够监测自动化及非自动化配电联络开关异动情况，快速纠正线路误合环问题，本文改进配电自动化主站环网联络识别方式，提出一种开关异动感知和自适应纠正算法，实现联络开关异动合环感知，定位最优解环点并程序化解环，通过测试验证该算法的可行性，有效避免线路长期合环带来的电网运行隐患及误操作风险，提升配电网动态防误技术及电网安全管控水平。

联络开关；异动；合环；防误；纠正

0 引言

随着配电网自愈[1-2]线路及配电自动化开关大量投运，对配电网供电可靠性提出更高要求，配电网供电方式多采用“闭环设计、开环运行”[3]，环网联络开关处于热备用状态。在非故障和非操作的情况下，已发生多起联络开关因参数设置错误、终端逻辑异常、开关机构等原因异动合闸，导致线路长期合环运行的事件。由于主站无法识别开关异动，无法提示相关告警，可导致长期电磁环网[4]运行，增加设备运行风险，易扩大故障停电范围[5]，同时也存在误调度和误操作的风险，严重影响电网安全稳定运行。

现有研究重点主要针对合环影响因素进行分析，对于开关异动监测和防误的研究极少，且成效不显著，研究涉及的防误技术多基于现场设备侧，如设备状态感知[6]、厂站设备压板防误监测[7]、电气五防闭锁[8]等技术手段。关于开关异动的主站防误技术研究几乎没有，目前主要以配电自动化主站图形拓扑关系、优先搜索算法[9]作为主流防误技术手段，但准确率不高，主要原因是受制于主站配电设备的实时变位和图模的正确性。主站拓扑不仅依靠“二遥”开关的遥测遥信量，还有非“二遥”开关的人工置位信息，实际中人工置位错漏的随机性较大，导致非“二遥”开关状态的实时性和准确性不高。另外，主站图模绘制错漏，也会导致拓扑孤岛、图实不一致等问题，易误判或漏判线路合环。因此，关于配电联络开关异动导致合环的感知和纠正方面，尚无可靠的防误技术。

本文基于“主站拓扑+开环点牌”联络识别方式，提出一种开关异动感知及自适应纠正算法，实现开关异动合环感知，能够定位最优解环点并程序化解环，对提升配电网动态管控及电网安全稳定运行水平具有重要意义。

1 联络关系识别方式

本文基于配电自动化主站开发配电网开环点识别模块[10]，设置带有功能属性的“开环点”牌，开发“主站拓扑+开环点牌”识别方法。即利用图形拓扑和优先搜索算法，使“开环点”牌能够识别联络开关两侧线路拓扑关系，如图1所示，获知两侧电源，支持运行方式动态变化，实现“开环点”牌两侧电源实时动态更新。通过调度员在联络开关置“开环点”牌的规定动作方式，如图2所示，列入主站确定的联络关系由调度员确认或自定义校正，修正拓扑错误问题，确保联络关系识别的实时性和准确性。

2 联络开关异动感知

2.1 联络开关归类与特征值

联络开关归类逻辑如图3所示，将联络开关分为两类：将主站无法实时采集遥信或遥测量的开关，即“二遥”异常的配电自动化开关和非自动化开关，归类为非“二遥”开关；将主站能够通过实时采集遥信遥测量的开关，归类为“二遥”正常的配电自动化联络开关，并在此类基础上筛选“三遥”正常的自动化开关。

图1 配电网联络关系识别

图2 配电网联络关系确认及校正界面

图3 联络开关归类逻辑

配电自动化主站每5s采集“开环点”牌对应联络开关的数据作为特征值，包括联络两侧的馈线、所属变电站、两侧馈线电流变化值、联络开关的分合位状态、人工置位状态及电流变化值。

2.2 “二遥”正常的自动化开关

主站识别联络开关为“二遥”正常的自动化开关时，若开关遥信变位为合位且遥测电流有实时数值，则判断该联络开关异动，环网处于合环运行；否则判断该联络开关无异动，环网处于开环运行。

2.3 非“二遥”开关

主站识别联络开关为非“二遥”开关（遥信、遥测异常的配电自动化开关或非自动化开关）时，因无法实时或准确获取联络开关遥信遥测量，需结合馈线潮流数据计算[11]。

设一侧电源电流变化差值（监测前5s和后5s联络开关的一侧电源电流差值）为1，则

另一侧电源电流变化差值（监测前5s和后5s联络开关的另一侧电源电流差值）为2，且，则

两侧电源电流叠加值变化比（监测前5s和后5s联络开关的两侧电源电流叠加值的比值）为3，则

3 联络开关异动纠正逻辑

3.1 “三遥”正常的自动化开关

按图3归类逻辑，若异动的联络开关为“三遥”（遥控、遥信、遥测）正常的自动化开关，主站程序化遥控[12]断开（解环）该联络开关，并监测该联络开关电流值降为0，同时开关变位由合变分，主站可判“开关异动纠正成功”。

3.2 非“二遥”开关

若异动开关为非“二遥”开关，无法执行程序化解环操作。由主站启动优先搜索算法，主站搜索可程序化解环开关的路径如图4所示，以异动联络开关N0为中心，搜索两侧合环路径上与之相邻最近的“三遥”正常的开关N1和N2，作为可程序化遥控解环的开关。

图4 主站搜索可程序化解环开关的路径

主站选择两侧负载率差值较小的开关作为解环点，程序化遥控解环，并监测该联络开关电流值降为0，同时开关变位由合变分，主站可判“开关异动纠正成功”。

当=0时，主站提示“开关异动纠正不成功”，由调度指挥现场操作解环或通过调整主网运行方式解决问题。

4 算例

图5 达乡线和达山线环网

表1 达乡线和达山线实际合环数据1

（续表1）

图6 均衡系数曲线

再取2021年08月10kV达乡线和10kV达山线1组实际合环数据（作为第11组数据）见表2，以验证该算法的准确性。

表2 达乡线和达山线实际合环数据2

由于10kV中环配电站605开关为非自动化开关，根据上述内容，08:15:15～08:15:20，主站感知置“开环点”牌的10kV中环配电站605开关异动（就地自动合闸），10kV达乡线和达山线合环运行，开关异动前后电流曲线如图7所示。

图7 达乡线和达山线开关异动前后的电流曲线

主站优先选择后者方案并程序化执行解环（遥控断开10kV达乡线2号环网柜604开关），08:16:05主站执行成功，恢复正常，主站提示“开关异动纠正成功”，调度员根据提示及时调整“开环点”牌至10kV达乡线2号环网柜604开关。开关异动及纠正的电流曲线如图8所示。开关异动纠正提示如图9所示。

图9 开关异动纠正提示

该测试验证了开关异动导致合环时，主站可在1min内完成准确感知及定位合适解环点进行纠正，并提供有效辅助决策，避免了开关异动造成的电网运行风险。

5 结论

本文基于配电自动化“主站拓扑+开环点牌”联络识别方式，修正主站拓扑缺陷问题，针对“二遥”及非“二遥”配电联络开关，结合主站图模拓扑、优先搜索算法、潮流数据计算，提出了一种开关异动感知和自适应纠正算法，实现联络开关异动合环感知，定位最优解环点并程序化解环，快速恢复电网安全运行。通过测试验证了该算法和防误技术的可行性，为调度提供可靠的辅助决策。本文方法可有效避免线路长期合环带来的电网运行隐患及误调度、误操作风险，进一步提升配电网动态防误技术水平及电网安全管控水平。

[1] 黄泽华, 李锰, 刘裕涵, 等. 智能配电网自愈控制方案研究[J]. 电工技术学报, 2014, 29(增刊1): 492-496.

[2] 仉志华, 徐丙垠, 陈青, 等. 双电源故障无缝自愈配电环网潮流优化控制方法[J]. 电力系统自动化, 2012, 36(12): 101-106.

[3] 谢佳伟. 基于PSCAD的配网合环电流分析[J]. 电子元器件与信息技术, 2021, 5(2): 105-106, 121.

[4] 张建新, 唐卓尧, 徐光虎, 等. 南方电网电磁环网解合环运行方式研究[J]. 南方电网技术, 2020, 14(3): 49-53, 61.

[5] 蔡建逸, 林裕新, 白浩. 基于多端柔性直流输电系统潮流控制策略的交直流电网合环模型研究[J]. 电气技术, 2021, 22(5): 17-23.

[6] 袁培, 王舶仲, 毛文奇, 等. 基于多重生成对抗网络的智能开关设备状态感知与诊断研究[J]. 电力系统保护与控制, 2021, 49(6): 67-75.

[7] 冯志延, 王翰龙, 李壮, 等. 状态监视及防误智能保护压板的设计与应用研究[J]. 水力发电, 2021, 47(2): 93-96.

[8] 陈月卿, 邱建斌, 林肖斐, 等. 变电站微机防误系统双机配置技术研究[J]. 电气技术, 2020, 21(12): 97-101.

[9] 沙立成, 李国统, 解梅, 等. 配电网合环开关的优化搜索及操作安全校核[J]. 电气自动化, 2020, 42(4): 82-84.

[10] 蔡建逸, 杨炜楠, 林裕新, 等. 基于DMS系统的配网开环点自动识别方法研究[J]. 电工技术, 2020(6): 74-76.

[11] 黄炜果, 范译文, 姚元文, 等. 基于智能电网调度控制系统的配网合环操作研究分析[J]. 电气技术, 2018, 19(12): 35-39, 45.

[12] 梁旭东, 潘洪湘, 王海峰, 等. 基于电力系统通用服务协议的主子站程序化控制方法[J]. 电气应用, 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，广东汕头人，本科，工程师，研究方向为智能调度、配网自动化。