[发明专利]混合配电网电力恢复控制

说明书

本申请主张于2008年12月31日提交且题为“Hybrid Distribution Network Power Restoration Control”的美国临时专利申请No.61/141,826的优先权，其全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及在停电之后配电系统的电力恢复控制。特别地，本发明涉及停电管理系统(OMS)和馈线自动化系统(FA)的有效使用。

背景技术

配电系统的可靠性指标，特别是系统平均中断持续时间指标(SAIDI)和客户平均中断持续时间指标(CAIDI)，是对电力企业性能的主要度量之一。SAIDI通常定义为每个所服务的企业客户的平均停电持续时间。CAIDI为对平均客户停电时间的度量，另外称为平均恢复时间。这些性能指标经常与电力企业的费率增加或者其它金钱激励相联系。因此，当务之急是电力企业使停电范围和持续时间最小化，从而维持最佳的SAIDI和CAIDI值。

维持高网络可靠性的一种方法是通过适当地维护诸如变压器、断路器、架空线等的物理系统部件。对网络可靠性指标的其它主要贡献者为故障响应。特别地，重要的是对未出故障但是由于电网其它某处故障的原因而经历电力中断的负载区域快速地恢复服务。

在许多企业电网中，故障响应由停电管理系统(OMS)管理。这些OMS系统利用客户电话呼叫使用复杂跟踪算法来定位出故障区域。OMS系统于是依赖于调度员来执行恢复切换分析(RSA，restoration switching analysis)以确定服务恢复切换计划。服务恢复切换计划包括一个或多个网络切换指令，所述网络切换指令被执行时对一个或多个负载区域恢复电力。通过监控和数据采集(SCADA)系统或者藉由调度员与移动地勤人员之间的通信，开关断开/闭合命令可以自动地/电子地执行。

SCADA和OMS系统为配电管理系统(DMS)的一部分。DMS对实际停电的响应时间由许多因素决定，所述因素包括现场的遥测的部件的数目和位置、现场的远程可控制开关装置的数目和位置、地面可派遣人员的数目和位置。可能最重要的响应时间变量是在DMS中如何确定停电以及如何执行切换操作。由于在每个过程步骤中需要人机互动，恢复时间经常为至少若干分钟或更久。通过涉及人类互动，故障定位和恢复可以更细致入微，但是总体恢复时间减小受到负面影响。

通过消除临时/间歇故障情况下对人的参与的需求，自动重合开关的使用大幅提高了架空配电系统的可靠性。与断路器非常类似，自动重合开关在感测到故障时断开。在预定数量的时间之后，自动重合开关尝试闭合。此过程重复，直至故障被清除或者直至在自动重合开关保持断开时预设数目的尝试闭合事件被计数。以此方式，通常原本造成停电的许多间歇故障被清除，而不会有永久性电力丧失。然而，自动重合开关无法消除在永久性故障情况下对回馈电力恢复的需求。

智能保护和控制继电器或者智能电气设备(IED)已被用于通过对等或其它通信方法来执行反馈切换控制。然而，该技术只能在对反馈电源容量、反馈馈线负载能力和其它电路约束(诸如电压越限)的关注最小的简单配电系统中被采用。现有的架空配电系统，特别是较为陈旧的网络，经常比这些简单配电系统模型复杂得多。

因此，提供一种在更复杂网络中能够执行RSA和恢复功能的自动化系统是有利的。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种用于管理包括多个开关装置的电网的停电恢复系统。该停电恢复系统包括具有电网的网络模型的停电管理系统，停电管理系统包括使用网络模型用于确定恢复切换计划的停电引擎。多个本地恢复控制器与停电管理系统通信，每个本地恢复控制器具有不同的本地恢复控制器责任区，该本地恢复控制器责任区为电网的一部分。每个本地恢复控制器包括关联到各个本地恢复控制器责任区的修整(trimmed)网络模型。每个本地恢复控制器进一步包括切换分析引擎，该切换分析引擎使用修整网络模型用于确定恢复切换计划。本地恢复控制器可操作以检测关联责任区中的故障，以及当故障被检测到时，各个本地恢复控制器切换分析引擎尝试产生恢复切换计划。如果切换分析引擎失败，则向用于停电引擎的停电管理系统发送请求从而产生恢复切换计划。