[发明专利]一种有源配电网络的孤岛拓扑识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种有源配电网络的孤岛拓扑识别方法，属于电力系统继电保护技术领域。

背景技术

配电网拓扑分析是配电网自动化和配电网管理系统高级应用功能的基础。它可以为在线潮流计算、网络重构、状态估计、安全分析等提供网络结构数据。现有的配电网拓扑分析方法主要有：邻接矩阵法和树搜索法。邻接矩阵法采用邻接矩阵来描述拓扑图中两点之间的连通关系，直观性比较好，但由于程序中的数据存储空间开销与节点数的平方（n²）成正比。在时间开销上，它的运算次数是Ｏ (n²)级的。因此，当网络规模不大时，现有算法尚承受；而当网络规模充分大时，用于连通性检查的运算时间将随节点数n的平方增长，因此这种算法将难以承受。树搜索法主要有深度优先搜索法和广度优先搜索法，深度优先搜索法需要回溯，使得该方法在搜索过程中，搜索的节点数比实际网络含有的节点数多，影响计算的速度。广度优先搜索算法对于整个配电网络的识别有一定的优势，但是对于孤岛拓扑的识别不够直观。

分布式电源（Distributed Generator，DG）的孤岛拓扑指的是DG至变电站出线开关之间的开关路径。对于有源配电网络，其网络中增加了DG，网络中节点数量虽然众多，但是与DG拓扑识别有关的节点不是非常多。为了解决此类问题，本发明根据有源配电网的特点，对于DG的孤岛拓扑识别可采用一种基于开关信息采集的有源配电网孤岛拓扑识别方法，利用智能电子设备（Intelligent Electric Device，IED）采集带有IP地址的开关状态信息，对开关及其对应的IED进行分类，通过设置各类IED对带有IP地址的开关状态信息的收发和处理规则，可提高孤岛拓扑识别的速度及准确度，可基于该孤岛拓扑的识别可对DG进行孤岛检测与孤岛保护。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服传统矩阵法和树搜索法所存在的弊端，如算法实现复杂、时间开销大、计算速度慢等问题，根据DG孤岛拓扑的特点提出一种直观性较好，算法实现相对简单，耗时少，具有创新性的孤岛拓扑识别方法。

本发明的技术方案是：一种有源配电网络的孤岛拓扑识别方法，首先对有源配电网络中的开关进行分类并在各类开关上安装智能电子设备，然后定义智能电子设备传递报文的方向，最后通过相邻智能电子设备之间接力传递带有IP地址及开关状态的报文识别DG至变电站出线开关间的开关路径即DG的孤岛拓扑。

有源配电网络的网络拓扑结构一般有三种：（1）辐射状网络（2）开环运行的环形配电网络（3）闭环运行的环网配电网。各DG与变电站出线开关通过一系列开关连接，DG并网开关对应的IED将含有IP地址的开关状态信息封装成报文传递给相邻的IED，其相邻的分段开关对应的IED收到该报文后，将该报文与自身生成的报文封装成新报文传递给其另一侧相邻的IED。负荷分支开关对应的IED将接收的报文直接抛弃且不给其邻接IED发送报文，当变电站出线开关对应的IED获取到含有某DG并网开关信息的报文时，根据IP地址，将该报文直接发送给该DG并网开关对应的IED，该DG并网开关对应的IED提取该报文中的开关信息形成孤岛拓扑并储存。

具体步骤如下：

（1）对有源配电网络中的开关进行分类并在每个开关上安装智能电子设备，根据各个开关的特性，在各智能电子设备的配置文件中配置五类开关的属性：变电站出线开关、DG并网开关、负荷分支开关、联络开关、分段开关。这五类分别开关对应五类智能电子设备。

（2）定义智能电子设备的两侧分别为R与L，在各智能电子设备的配置文件中配置其两侧邻接智能电子设备的IP地址； 

（3）当DG并网开关上安装的IED检测到一侧有电压且满足并网条件后，控制DG并网开关闭合，DG并网运行；

（4）选择DG并网开关作为孤岛拓扑识别的起点，以变电站出线开关为目标节点，由DG并网开关对应的智能电子设备采集带有IP地址及开关状态的信息封装成报文，传递给其邻接智能电子设备；

（5）当DG并网开关的邻接开关所对应的智能电子设备接收到来自其R/L侧邻接智能电子设备发送的报文后，将该报文与自身生成的孤岛拓扑识别报文封装成新的报文传递给其L/R侧的邻接智能电子设备，依次接力传递孤岛拓扑识别报文。

（6）当变电站出线开关对应的智能电子设备获取到带有DG并网开关信息的报文时，将此报文与自身生成的孤岛拓扑识别报文封装成新的报文发送给相应的DG并网开关对应的智能电子设备；