一种中压配网不停电检修序列控制方法及系统与流程

本发明属于中压配电网不停电检修，具体涉及一种中压配网不停电检修序列控制方法及系统。

背景技术：

1、中压配电网不停电检修是提高供电可靠性、减少用户停电时间的重要手段，通常包含移动发电车并列、联络开关合入、检修区段两侧开关断开、孤岛形成、检修结束后恢复原供电路径等多个操作环节。随着分布式光伏的大量接入和移动电源的广泛使用，检修过程中的故障电流特征发生了显著变化：由并网态过渡到孤岛态后，故障电流可能从数千安培下降到保护启动值附近；合环或解环的某一中间态又可能形成双向故障电流，使原有方向过流保护、零序保护或主后备时限配合失效。上述问题的本质是：操作过程中某一短暂中间态的稳态潮流可能仍处于允许范围，但故障电流过小导致保护拒动，或双向电流导致主后备保护失配，这类隐蔽风险无法通过传统的终态潮流校核发现。

2、针对上述问题，已有相关技术方案被提出：授权公告号为cn115085185b的中国发明专利公开一种根据开关开合稳态电流选择联络开关并实施不停电转供的方法。该方案的核心思路是在多个可选联络开关中，选择开合稳态电流最小的开关进行转供操作，以降低操作冲击。然而，该方法关注的是“选哪个开关”的问题，仅对开关操作本身的稳态电流进行筛选，并未涉及操作过程中保护装置能否可靠检测并切除故障的问题——即使选中的联络开关开合电流最小，中间态下仍可能存在故障电流低于保护启动值或方向元件无法正确判别的风险。

3、授权公告号为cn111967740b的中国发明专利公开了一种操作票逐项置位、潮流和防误校核的方法。该方案在生成操作票后，通过闭锁防误校核、拓扑防误校核、电网潮流校核和设备状态校核等手段，确保操作票本身的正确性。然而，其校核范围局限于操作票的语法正确性和基本防误规则，并未深入到保护装置层面，也即操作票语法正确、防误规则通过，并不能保证操作过程中保护装置在实际故障电流下能够可靠动作。

4、综上所述，现有技术已在不停电转供的联络开关选择和操作票防误校验等方面取得了进展，但均存在共同的局限性：未能以检修操作序列为索引，将每个中间拓扑状态下的保护可辨识性作为放行条件。现有技术多关注操作完成后的终态是否满足潮流约束，忽略了中间态因电源结构突变导致的保护灵敏度不足或主后备失配风险；现有自适应保护技术的定值切换依据是当前拓扑，但未将定值切换与操作步骤绑定并建立回读互锁，存在时序缺口；现有方法输出的多为定性风险评分，缺乏结构化证书，难以实现逐项操作的自动校验与闭锁。

技术实现思路

1、发明目的：本发明为解决上述技术问题，提供了一种中压配网不停电检修序列控制方法及系统。

2、技术方案：第一方面，本发明公开中压配网不停电检修序列控制方法，包括以下步骤：

3、s1解析检修操作票，得到由多项操作按顺序构成的操作集合；以现场确认的初始拓扑状态为起点，按照所述操作集合的顺序，将每一项操作逐项生成一系列中间拓扑状态，其中后一个中间拓扑状态由前一个中间拓扑状态经当前操作转移得到，生成每个所述中间拓扑状态的同时确定该状态下的有效电源集合；

4、s2针对每一个中间拓扑状态中的每一个有效电源分别建立故障贡献模型，进而得到在该中间拓扑状态下流经各保护装置的故障电流下限值和故障电流上限值；

5、s3根据所述故障电流下限值和故障电流上限值，计算各保护装置在该中间拓扑状态下的硬裕度集合；所述硬裕度集合至少包括：由最小故障电流与保护启动值决定的主保护灵敏度裕度，由主保护与后备保护动作时间差决定的选择性裕度，以及由保护启动值与最大运行电流决定的负荷分离裕度；

6、s4取所述硬裕度集合中的最小值作为该中间拓扑状态的操作屏障值；若该操作屏障值不小于零，则生成该中间拓扑状态的保护可辨识性证书，所述证书至少包含适用的保护定值组以及进入该中间拓扑状态前必须满足的前置允许条件集合；

7、s5在执行当前操作之前，读取现场实测数据并与所述证书核对，仅当现场保护装置回读的当前定值组与证书中指定的适用保护定值组一致、实测电气量处于所述前置允许条件集合的范围内且所述操作屏障值不小于零时，才释放当前操作的执行许可；

8、s6若所述操作屏障值小于零，则在执行当前操作之前先执行修复动作，并在修复后重新从步骤s1开始计算全部中间拓扑状态的证书；所述修复动作包括切换临时保护定值组、调整移动电源故障限流模式或改写操作顺序中的至少一种；若修复后仍存在操作屏障值小于零的中间拓扑状态，则判定该操作序列在当前条件下不可执行。

9、进一步的，包括：

10、所述操作集合中的操作项包括：设备标识，其为具体操作对象的唯一id；初始状态，其为执行该操作前，该设备应当处于的分位置或合位置；目标状态，其为执行该操作后，该设备要达到的分/合位置；操作类型，其为允许的操作方式；前后依赖关系，其为表示该项操作必须在哪些前序操作完成后才能执行的依赖关系；

11、所述生成一系列中间拓扑状态，表示为：；

12、其中，t为一次设备状态转移算子，为所述操作集合中的操作项，为执行前

j-1 项操作之后的中间拓扑状态，j为操作集合中的操作项的总数。

13、进一步的，包括：

14、所述故障贡献模型的构建过程包括：

15、针对每一个中间拓扑状态以及所述预设的各个故障类型，依据该中间拓扑状态下的有效电源集合中各电源的参数区间进行区间短路计算，所述参数区间包括由上级电网短路容量区间换算得到的戴维南等值阻抗区间、移动电源的次暂态参数区间以及逆变型分布式电源的故障限流区间；

16、依据所述上级电网的戴维南等值阻抗区间确定上级电网贡献的故障电流边界；

17、计算移动电源的故障电流贡献区间，其通过所述移动电源的次暂态参数区间得到：；

18、其中，为移动电源的次暂态故障电流，为移动电源的额定线电压，为次暂态电抗最大值，用于计算最小故障电流贡献，为次暂态电抗最小值，用于计算最大故障电流贡献；

19、确定所述逆变型分布式电源的故障限流区间，表示为：；

20、其中，为逆变型分布式电源的故障电流；为故障限流倍数下限；为故障限流倍数上限；为逆变型分布式电源的额定电流。

21、进一步的，包括：

22、所述得到在该中间拓扑状态下流经各保护装置的故障电流下限值和故障电流上限值，包括：

23、依据当前中间拓扑状态的拓扑结构以及当前故障类型，建立对应的短路计算网络；对于三相短路故障，建立正序网络；对于两相短路故障，建立正序和负序复合序网；对于单相接地故障和两相接地故障，建立正序、负序和零序复合序网；

24、将上级电网戴维南等值阻抗区间的端点值、所述移动电源故障电流贡献区间的端点值和逆变型分布式电源故障电流贡献区间的端点值，以及预设故障电阻区间的端点值进行全组合，形成多组参数组合；

25、将各组参数组合分别代入所述短路计算网络进行求解，得到各组参数组合下流经各保护装置的故障电流值；

26、取全部计算结果中的最小值作为所述故障电流下限值，取最大值作为所述故障电流上限值。

27、进一步的，包括：

28、所述根据所述故障电流下限值和故障电流上限值，计算各保护装置在该中间拓扑状态下的硬裕度集合，包括：

29、主保护灵敏度裕度，其由所述故障电流下限值与保护启动值决定，表示为：；

30、其中，为在中间拓扑状态下、对于故障类型、流经保护装置r的故障电流下限值，为保护装置r在状态下采用的启动电流；为规定的最小灵敏系数；

31、负荷分离裕度，其由保护启动值与最大运行电流决定，表示为：；

32、其中，为保护启动电流；为考虑电动机自启动和测量误差的可靠系数；为运行边界区间u在状态下形成的、流经保护装置

r所在支路的最大负荷电流；

33、主后备选择性裕度，由主保护与后备保护动作时间差决定，表示为：；其中，为故障电流变量，为在中间拓扑状态下、对于故障类型

f的故障电流下限值

，为在中间拓扑状态下、对于故障类型

f的故障电流上限值；为后备保护在故障电流i下的动作时间；为主保护在故障电流i下的动作时间；为最小配合级差，包含后备保护的动作时间误差、断路器分闸时间、保护返回时间和安全余量。

34、进一步的，包括：

35、所述生成该中间拓扑状态的保护可辨识性证书，包括：

36、取所述硬裕度集合中的最小值作为该中间拓扑状态的操作屏障值，表示为：；其中，为操作屏障值，下标

j为中间拓扑状态编号；和分别为主保护灵敏度裕度、负荷分离裕度、主后备选择性裕度、方向元件裕度和接地故障可辨识裕度；为主保护灵敏度裕度的归一化基准值、为负荷分离裕度的归一化基准值、为最小配合级差，方向元件裕度的归一化基准值；为节点电压硬约束的归一化裕度，为支路电流硬约束的归一化裕度；

37、若，为该状态生成保护可辨识性证书，所述保护可辨识性证书包括：适用的保护定值组标识和进入中间拓扑状态前必须满足的前置允许条件集合；所述前置允许条件集合由证书生成时从导致操作屏障值最小的裕度约束反推得到，至少包含进入该中间拓扑状态前必须满足的实测电气量边界和状态条件，所述适用的保护定值组标识为在当前中间拓扑状态下各保护装置必须采用的定值组组合标识。

38、进一步的，包括：

39、所述在执行当前操作之前先执行修复动作，包括：

40、所述切换临时保护定值组，包括：从预先配置的备用保护定值组中选择目标保护定值组，通过通信接口向现场保护装置下发切换指令，将当前定值组切换为所述目标保护定值组，回读确认切换完成后，同步重新计算所有与保护启动电流相关的裕度，并重新生成全部中间拓扑状态的证书；

41、所述调整移动电源故障限流模式，包括：通过通信接口读取当前模式编号，并根据证书失败原因将其切换至目标模式编号，切换完成后，回读确认模式切换成功，重新从开始计算全序列证书；

42、所述改写操作顺序，包括：识别当前操作序列中两个操作对象不存在电气直接依赖关系且交换后任一中间状态的电源集合和有效短路路径不发生变化的相邻操作对，交换其执行顺序，生成新的候选操作序列，并重新开始展开全部中间拓扑状态、重新计算各状态的证书。

43、进一步的，包括：

44、该方法还包括：

45、当所述改写操作顺序无法解决全部证书失败时，将原本单一操作拆分为多步操作，每一步之间插入保护组切换或状态确认环节，所述拆分操作包括：

46、识别导致证书失败的操作及其失败原因，在之前插入一项或多项前置操作，包括切换保护定值组、投入接地装置、调整移动电源运行模式中的至少一种，并回读确认前置操作已完成，再执行原操作；将插入的前置操作对应的状态条件被记入该中间状态的前置允许条件集合，再次现场执行前逐项核对。

47、第二方面，本发明还提供一种中压配网不停电检修序列控制系统，该系统包括：

48、操作票解析模块，用于解析检修操作票，得到由多项操作按顺序构成的操作集合；

49、中间拓扑展开模块，用于以现场确认的初始拓扑状态为起点，按照所述操作集合的顺序，将每一项操作逐项施加于一次设备模型，生成一系列中间拓扑状态，其中后一个中间拓扑状态由前一个中间拓扑状态经当前操作转移得到，生成每个所述中间拓扑状态的同时确定该状态下的有效电源集合；

50、故障贡献建模模块，用于针对每一个中间拓扑状态中的每一个有效电源分别建立故障贡献模型，进而得到在该中间拓扑状态下流经各保护装置的故障电流下限值和故障电流上限值；

51、硬裕度计算模块，用于根据所述故障电流下限值和故障电流上限值，计算各保护装置在该中间拓扑状态下的硬裕度集合；所述硬裕度集合至少包括：由最小故障电流与保护启动值决定的主保护灵敏度裕度，由主保护与后备保护动作时间差决定的选择性裕度，以及由保护启动值与最大运行电流决定的负荷分离裕度；

52、证书生成模块，用于取所述硬裕度集合中的最小值作为该中间拓扑状态的操作屏障值，若该操作屏障值不小于零则生成该中间拓扑状态的保护可辨识性证书，所述证书至少包含适用的保护定值组以及进入该中间拓扑状态前必须满足的前置允许条件集合；

53、操作屏障模块，用于在执行当前操作之前读取现场实测数据并与所述证书核对，仅当现场保护装置回读的当前定值组与证书中指定的适用保护定值组一致、实测电气量处于所述前置允许条件集合的范围内且所述操作屏障值不小于零时，才释放当前操作的执行许可；

54、修复模块，用于在所述操作屏障值小于零时，在执行当前操作之前先执行修复动作，并在修复后重新触发所述中间拓扑展开模块、所述故障贡献建模模块、所述硬裕度计算模块和所述证书生成模块，重新计算全部中间拓扑状态的证书；所述修复动作包括切换临时保护定值组、调整移动电源故障限流模式或改写操作顺序中的至少一种；若修复后仍存在操作屏障值小于零的中间拓扑状态，则判定该操作序列在当前条件下不可执行。

55、第三方面，本发明还提供一种计算机设备，包括：一个或多个处理器；

56、所述处理器，用于存储一个或多个程序；

57、当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，实现如第一方面所述的中压配网不停电检修序列控制方法的步骤。

58、第四方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现如第一方面所述的中压配网不停电检修序列控制方法的步骤。

59、有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：

60、（1）本发明将操作票逐项展开为完整的中间拓扑状态序列，对每个中间状态分别计算故障电流区间并逐项校核主保护灵敏度裕度、负荷分离裕度、主后备选择性裕度、方向元件裕度和接地故障可辨识裕度五项硬指标，任一中间态保护失效均能被操作屏障值捕获。通过参数化蒙特卡洛仿真结果表明，仅终态校核的不安全中间态识别率为19.0%，逐态潮流校核为48.0%，而本方案保护证书方法达到100.0%，能够完整覆盖中间态保护失配风险。

61、（2）本发明将适用的保护定值组固化在证书中，与当前操作逐项绑定，操作前必须回读确认现场保护装置已切换至证书指定的定值组，同时实测电气量必须进入证书规定的前置允许集合，三项条件全部满足才释放操作许可；操作完成后还须确认实际状态与证书记录一致，才推进至下一状态。由此形成离线校核—在线确认—操作释放—状态确认—推进下一状态的完整闭环，从根本上消除了保护组切换与开关操作之间的时序缺口。

62、（3）本发明对上级电网短路容量、移动电源次暂态电抗、逆变器故障限流倍数和故障电阻均采用区间模型，在全部参数端点组合下分别进行短路计算并取极值，而非仅采用单一典型值。故障电流下限值用于校验最不利工况下的保护灵敏度，故障电流上限值用于校验最不利工况下的主后备选择性，确保在任何允许的参数组合下证书均有效。相比仅采用典型值的计算方法，本发明能够覆盖电力系统运行方式变化和参数不确定性带来的边界风险。

63、（4）当证书失败时，本发明按优先级依次尝试切换临时保护定值组、调整移动电源故障限流模式、交换操作顺序、拆分操作四级修复方案，每次修复后强制从第一步重新计算全部中间态证书以确保全局一致性。该机制使得原本不可执行的操作序列在无需改变物理设备的条件下可能通过保护定值调整、源侧参数调整或操作顺序优化变为可执行，有效减少了因保护配合问题导致的检修方案否决，提升了不停电检修的可行性和灵活性。