智能配电网分布式故障自愈理论与关键技术研究

The features of multi-source and heterogeneous operation in the power distributed network (PDN) challenge fault self-healing system quite a lot. Aiming at the distributed fault self-healing (DFS) system for smart distribution network (SDN), this project carries out the research on its fundamental theory and the relevant crucially-technical problems. Firstly, the theoretical foundation and the infrastructure applicable to distributed fault self-healing is proposed with emphasis on the distributed cooperative mode of self-healing functions, the distributed storage & management of topology information in PDN, and the logic stratification method of topology & the principle to determine terminal agent. Secondly, the functional demands of DFS in SDN is analyzed. The approach to model fault self-healing function, with general mathematical model for due function, is presented. Depending on various spatial-temporal scaling characteristics of DFS, the crucial technology as well as its coordination is researched. It includes the rapid detection & isolation of fault, the coordination control of detection & operation in islands, and the control strategy in restoration of distribution supply etc. The project is devoted to establish the theoretical foundation and the technical support, benefitting the fault handling, the proper responses to disturbances and the reliable power supply in SDN.

智能配电网的多源结构特点和异构运行特点给故障自愈系统带来较大挑战。本项目以智能配电网的分布式故障自愈系统为研究对象，对该系统所涉及的基础理论和关键技术问题展开研究。建立适用于智能配电网分布式故障自愈的理论基础和结构体系，研究故障自愈功能的分布协同工作方式，提出配电网拓扑信息的分布式存储和管理方法，研究并提出配电网拓扑的逻辑分层方法和代理终端确定原则。分析智能配电网分布式故障自愈功能需求，提出故障自愈功能的建模方法，建立对应功能的通用化数学模型，基于分布式故障自愈功能的不同时空尺度特性，研究故障快速检测与隔离、孤岛分布式检测与运行的协同控制、分布式供电恢复控制方法等关键技术及其相互配合方法，为从自动控制层面提高智能配电网的故障处理能力和应对故障扰动的能力、提升供电可靠性奠定理论基础和技术基础。

智能配电网的多源结构特点和异构运行特点给故障自愈带来极大挑战。提高配电网应对故障扰动的能力、缩小故障的停电区域、缩短故障导致的停电时间是提高供电可靠性的关键，也是智能配电网优质、灵活、高效特性的主要体现。本项目以智能配电网的分布式故障自愈系统为研究对象，对该系统所涉及的基础理论和关键技术问题展开研究，主要研究内容包括两大部分：（1）建立了适用于智能配电网分布式故障自愈的理论基础和结构体系，提出了故障自愈功能的分布协同工作方式，提出了配电网拓扑信息的分布式存储和管理方法，研究并提出了配电网拓扑的逻辑分层方法和代理终端确定原则；（2）研究了智能配电网分布式故障自愈所涉及的关键技术，包括分布式故障检测与隔离技术、分布式孤岛检测与运行协同控制技术、分布式供电恢复控制技术。本项目研究工作的意义在于：将分布式控制理论应用到智能配电网保护和供电恢复中，构建了满足保护快速性和供电可靠性要求的分布式保护和供电恢复控制系统；提出了智能配电网拓扑信息的分布式存储和管理方法，不仅解决了电网拓扑信息的存储问题，同时为开展基于开关变位信息的分布式供电恢复方法研究提供了解决方案；提出了面向被保护对象模型的保护方法，能够较好屏蔽不同特性DG并网运行对故障检测的影响，适应智能配电网结构和运行方式改变。提出了基于智能配电终端的分布式供电恢复方法，基于分布存储的网络拓扑信息，采用接力搜索的方式确定故障停电区域和可进行供电恢复的电源，采用网络戴维南等值的方式进行供电恢复约束条件计算。项目研究工作为提高智能配电网的故障处理能力和应对故障扰动的能力、提升供电可靠性奠定理论基础和技术基础。