基于IEC 61850的拓扑自适应分布式馈线自动化研究

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近年来,随着用户对供电可靠性要求越来越高以及分布式能源大量接入,配电网的运行方式变得越来越复杂,采用传统的保护技术与控制技术已经无法适应日益增加的供电可靠性要求。分布式控制技术利用分散式分布的量测信息提高控制性能,同时可以不依赖于主站完成控制,避免了主站集中式通信和数据处理延时长的缺点。配电线路具有多分段、多联络的结构,实际运行时其实时拓扑会随运行方式优化、故障处理等发生变化,而部分分布式控制策略需要实时拓扑作为决策的依据,故分布式控制需要解决拓扑的动态识别自适应问题。对于分布式控制应用,需要对馈线拓扑进行适当的表达基础上,将局部拓扑信息合理的配置在智能终端上,实时运行动态搜索更新拓扑才能解决拓扑自适应问题。针对以上问题,本文首先分析了三种不同模式馈线自动化的工作原理及其各自的特点。综述了IEC 61850应用于馈线自动化的情况,确定了基于IEC 61850实现拓扑动态识别的思路。通过分析配电线路结构及分布式馈线自动化对于拓扑的需求,使用IEC61850建模方法,新建了单元拓扑逻辑节点和拓扑片逻辑节点,构建了使用逻辑节点表达配电线路局部拓扑及其配置方法。该方法不需要对线路各段导线进行命名,简化了拓扑结构的描述,工程应用配置较少。在新建拓扑逻辑节点配置的基础上,研究了一种基于点对点通信的实时拓扑搜索识别方法。该方法将相邻智能终端的通信参数配置到本终端上,通过点对点通信方法相互交换终端配置的拓扑逻辑节点信息。各终端通过单元拓扑节点以及拓扑片节点配合表示局部拓扑信息。使用配电终端配置的拓扑片信息和当前的开关设备状态信息,基于深度优先搜索可实现馈线实时拓扑的识别。搜索时先在本拓扑片内进行单元拓扑节点的搜索,搜索进行到拓扑边界时,通过通信获取相邻终端的拓扑信息,进行跨拓扑片的单元拓扑节点的搜索,逐级搜索最终获得配电线路的实时拓扑,实现了分布式控制应用对于配电网拓扑动态改变的自适应。算例验证了方法的可行性。使用逻辑节点表达配电线路拓扑,可以将拓扑识别与配电终端的其他功能使用相同的方法进行配置、访问,工程配置和使用一致性较好。基于拓扑逻辑节点的实时拓扑识别方法可以更好的支撑分布式馈线自动化的应用,也可进一步应用到其他分布式控制应用中,满足配电网的运行控制要求。
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