CN102185277B - 海上电网优先脱扣控制方法及装置 - Google Patents

海上电网优先脱扣控制方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明揭示了一种海上电网优先脱扣控制方法及装置，其海上电网优先脱扣控制方法包括步骤：获取并分析海上电网系统的实时状态信号；确定可能发生的预故障；确定发生所述预故障时的应卸负载；当发生所述预故障时，卸载所述应卸负载。本发明的海上电网优先脱扣控制方法及装置，专门针对海上电网系统，根据海上电网系统的实时状态，预先估计可能发生的故障，并针对预估的故障，确定卸载方案。当故障到来时，能及时根据卸载方案完成系统保护，节省了故障处理时间，有效提升了海上电网安全性、稳定性和可靠性。

Description

海上电网优先脱扣控制方法及装置
技术领域
本发明涉及一种系统安稳技术，特别涉及一种可预先估计故障并及时给出脱扣方案的海上电网优先脱扣控制方法及装置。
背景技术
目前，随着海上石油平台的不断增加，用电负荷越来越大，原有的单电站供电的模式已经不能满足对用电可靠性的需求，海上电网已经成为一个大趋势。设计有效的安稳系统是保证海上电网系统安全、稳定工作的必要组成部分。
与陆地上的电网系统比较，由于陆地上电网被视为无穷大功率，其优先脱扣系统是根据各个支线设计的；而海上电网是局部小电网，当发生故障时如果不能及时有效处理很可能会造成整个电网崩溃，海上电网的优先脱扣系统需要从整个电网的角度考虑。目前海上电网优先脱扣系统主要有以下两种方式：根据发电机电流达到门限值，固定分组卸掉相应的负荷，主要用在单平台电站系统内；或者根据在线发电机的数量及TRIP(故障跳机)信号，固定分组切掉相应的负荷。因此，现有的单平台有限脱扣系统已不能满足电网稳定性的需求。此外，海上电网对安全性、可靠性的要求极高，是陆地上电网所不能比拟的，因此设计一种安全、可靠的海上电网优先脱扣系统，成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明的主要目的为提供一种专门针对海上电网的、保证海上电网安全性与可靠性的海上电网优先脱扣控制方法及装置。
本发明提出一种海上电网优先脱扣控制方法，包括步骤：
获取并分析海上电网系统的实时状态信号；
确定可能发生的预故障；
确定发生所述预故障时的应卸负载；
当发生所述预故障时，卸载所述应卸负载。
优选地，获取并分析海上电网系统的实时状态信号的步骤具体包括：
获取海上电网系统的实时状态信号；
对所述实时状态信号进行数据处理；
根据处理后的实时状态信号，建立系统模型。
优选地，所述确定发生所述预故障时的应卸负载的步骤具体包括：
根据所述系统模型，确定发生所述预故障时的可卸负载；
根据预设的优先级，排列所述可卸负载的优先级顺序；
根据所述系统模型，在已排列优先级顺序的可卸负载中，确定应卸负载。
优选地，所述根据所述系统模型，在已排列优先级顺序的可卸负载中，确定应卸负载的步骤具体包括：
根据所述系统模型，在已排列优先级顺序的可卸负载中，选择优先级低的可卸负载，确定为应卸负载；
判断卸载所述应卸负载后，是否满足海上电网系统稳定；
如果不满足，则重新确定应卸负载。
优选地，所述判断卸载所述应卸负载后，是否满足海上电网系统稳定的步骤之前还包括：
根据所述系统模型，确定热备用余量。
本发明还提出一种海上电网优先脱扣控制装置，包括：
采集分析模块，用于获取并分析海上电网系统的实时状态信号；
故障预判模块，用于确定可能发生的预故障；
卸载预算模块，用于确定发生所述预故障时的应卸负载；
卸载执行模块，用于当发生所述预故障时，卸载所述应卸负载。
优选地，所述采集分析模块，具体包括：
数据采集子模块，用于获取海上电网系统的实时状态信号；
数据处理子模块，用于对所述实时状态信号进行数据处理；
模型建立子模块，用于根据处理后的实时状态信号，建立系统模型。
优选地，所述卸载预算模块，具体包括：
可卸负载判断子模块，用于根据所述系统模型，确定发生该预故障时的可卸负载；
优先级管理子模块，用于根据预设的优先级，排列所述可卸负载的优先级顺序；
应卸负载确定子模块，用于根据所述系统模型，在已排列优先级顺序的可卸负载中，确定应卸负载。
优选地，所述应卸负载确定子模块，具体包括：
应卸负载选择单元，用于根据所述系统模型，在已排列优先级顺序的可卸负载中，选择优先级低的可卸负载，确定为应卸负载；
系统稳定判断单元，用于判断卸载所述应卸负载后，是否满足海上电网系统稳定；如果不满足，则通过所述应卸负载选择单元，重新确定应卸负载。
优选地，所述应卸负载确定子模块，还具体包括：
热备用余量确定单元，用于根据所述系统模型，确定热备用余量。
本发明的海上电网优先脱扣控制方法及装置，专门针对海上电网系统，根据海上电网系统的实时状态，预先估计可能发生的故障，并针对预估的故障，确定卸载方案。当故障到来时，能及时根据卸载方案完成系统保护，节省了故障处理时间，有效提升了海上电网安全性、稳定性和可靠性。
附图说明
图1是本发明一实施例中海上电网优先脱扣控制方法的步骤流程示意图；
图2是本发明一实施例中获取并分析海上电网系统的实时状态信号的步骤流程示意图；
图3是本发明一实施例中确定发生预故障时的应卸负载的步骤流程示意图；
图4是本发明一实施例中根据优先级确定应卸负载的步骤流程示意图；
图5是本发明一实施例中根据优先级和热备用余量确定应卸负载的步骤流程示意图；
图6是本发明另一实施例中海上电网优先脱扣控制装置的结构示意图；
图7是本发明另一实施例中采集分析模块的结构示意图；
图8是本发明另一实施例中卸载预算模块的结构示意图；
图9是本发明另一实施例的一实施方案中应卸负载确定子模块的结构示意图；
图10是本发明另一实施例的另一实施方案中应卸负载确定子模块的结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明一实施例提出的海上电网优先脱扣控制方法，包括：
步骤S1，获取并分析海上电网系统的实时状态信号；
步骤S2，确定可能发生的预故障；
步骤S3，确定发生所述预故障时的应卸负载；
步骤S4，当发生所述预故障时，卸载所述应卸负载。
本实施例根据海上电网系统的实时状态，预估当前状态下可能会发生的故障，定义为预故障，预故障的总数可以是1个或多个。
当预故障的总数为1个时，针对该预故障，预估发生当前预故障时，为保证系统稳定，应该卸载的负载，定义为应卸负载，应卸负载的总数可以是1个或多个。当发生该预故障时，卸载该预故障的所有应卸负载，使系统恢复稳定。
当预故障的总数为多个时，分别预估各个预故障的所有应卸负载。当发生其中一个预故障时，卸载该已发生的预故障的所有应卸负载，使系统恢复稳定；当发生其中多个预故障时，卸载该已发生的多个预故障的所有应卸负载，使系统恢复稳定；当发生所有预故障时，卸载所有应卸负载。
此外，上述实施例中，当预估发生预故障时，即使卸载了所有负载，均无法满足系统稳定，则提示工作人员新增一台发电机备用，当实际发生故障时，工作人员可及时启动备用发电机，或卸载所有负载，保证海上电网的系统安全。
本实施例通过分析海上电网系统的实时状态，可预先估计所有可能发生的故障，并给出相应的脱扣解决方案，当实际发生故障时，可针对相应的故障及时卸载，减轻海上电网系统负荷，避免因局部故障致使整个电网系统崩溃，有效保证系统的安全性、可靠性和稳定性。
如图2所示，上述实施例中，所述步骤S1具体包括：
步骤S11，获取海上电网系统的实时状态信号；
步骤S12，对所述实时状态信号进行数据处理；
步骤S13，根据处理后的实时状态信号，建立系统模型。
本实施例通过硬接线、总线采集的方式，获得海上电网系统的实时状态信号，并利用量程转换、尖峰过滤、坏值剔除等方法进行数据处理，获得要实现优先脱扣功能所需的数值、数组和结构化变量，主要包括系统所有节点的状态信息(如断路器位置、故障信息等)和电气量信息(如电流、电压、功率等)。同时，本实施例还考虑到通讯故障时数据纠错应对措施，具体包括数据分类、叠加、结构化处理等处理方法，过滤错误数据。经过数据处理与分析，获得海上电网系统当前所处的实时工况，即为新的系统模型，为进一步预估预故障和确定应卸负载提供基础数据。
本实施例是预故障判断和应卸负载确定的前提，根据系统实时状态进行预估计，可在发生故障需要卸载时，尽可能靠近故障点进行卸载操作，系统更容易恢复稳定。
如图3所示，上述实施例中，所述步骤S3具体包括：
步骤S31，根据所述系统模型，确定发生所述预故障时的可卸负载；
步骤S32，根据预设的优先级，排列所述可卸负载的优先级顺序；
步骤S33，根据所述系统模型，在已排列优先级顺序的可卸负载中，确定应卸负载。
如步骤S31所述，本实施例分别针对每一个预故障进行分析，综合考虑海上电网系统的实时发电能力、负载情况、系统工况、故障类型、故障前后系统热备用量变化、可卸负载排列和计算等因素，初步预估出为保持系统稳定需要卸载的所有负载，定义为可卸负载。
如步骤S32所述，操作人员通过人机界面预先设置所有卸载的优先级别，本实施例根据预设的优先级别对上述步骤确定的所有可卸负载进行优先级排序，确定卸载的先后顺序。这样可以在尽可能保证重要的负载正常工作的情况下，优先考虑先卸载次要的负载。同时，操作人员还可以通过人机界面可以及时观测到发生故障时可能会被卸载的负载，此时，操作人员可根据系统实时状态，调整可卸负载的优先级顺序，或选择增加或减少可卸负载，通过人机结合的方式，更加有效地提高了海上电网系统的可靠性和稳定性。
如步骤S33所述，为保证系统恢复稳定，本实施例根据可卸负载的优先级顺序，按照合理的选择方式进行选择，确定为应卸负载。
如图4所示，上述实施例中，所述步骤S33具体包括：
步骤S331，根据所述系统模型，在已排列优先级顺序的可卸负载中，选择优先级低的可卸负载，确定为应卸负载；
步骤S332，判断卸载所述应卸负载后，是否满足海上电网系统稳定；
如果不满足，则重新确定应卸负载；
否则，返回步骤S4，当发生所述预故障时，卸载所述应卸负载。
如步骤S331所述，本实施例按照优先级别由低到高的选择方式，选取优先级别较低的可卸负载，即较次要的负载先卸载，尽量保证重要的负载正常工作，有效保证系统的可靠性。
如步骤S332所述，本实施例经过反复修正，在保证卸载最少负载的情况下，满足系统的安全性和稳定性。
如图5所示，上述实施例中，所述步骤S332之前还包括：
步骤S333，根据所述系统模型，确定热备用余量。
本实施例可以根据优先级和热备用余量共同确定应卸负载，通过对热备用余量的实时监测，方便操作人员有效把握电网中各发电机组的有功出力和无功出力，进而根据机组最大出力、机组热备用余量来调整电网运行方式，尽量避免卸载动作的发生。
上述实施例通过分析海上电网系统的实时状态，可预先估计所有可能发生的故障，针对每一个预故障，本实施例均给出独立的脱扣解决方案，即针对预故障类型，预估该预故障的所有可卸负载，在保证系统稳定及尽量减少卸载数量的前提下，按照负载优先级顺序，较低优先级的负载首先纳入应卸负载范围内，当实际发生故障时，可按照故障类型及时卸载，有效保证整个海上电网系统安全、稳定和可靠的工作。
如图6所示，本发明另一实施例提出的海上电网优先脱扣控制装置，包括：
采集分析模块1，用于获取并分析海上电网系统的实时状态信号；
故障预判模块2，用于确定可能发生的预故障；
卸载预算模块3，用于确定发生所述预故障时的应卸负载；
卸载执行模块4，用于当发生所述预故障时，卸载所述应卸负载。
本实施例利用上述采集分析模块1将采集分析后的海上电网系统的实时状态信号输出到故障预判模块2和卸载预算模块3。
上述故障预判模块2根据海上电网系统的实时状态，预估当前状态下可能会发生的所有故障类型，即预故障。
上述卸载预算模块3根据故障类型分别确定各个预故障发生时，为保证系统稳定应该卸载的负载，即应卸负载。
当故障发生时，上述卸载执行模块4根据故障类型找到匹配的预故障，并卸载该预故障的应卸负载，使系统重新恢复稳定。
本实施例通过各个模块的有效配合，根据海上电网系统的实时状态，预先估计所有可能发生的故障，并给出相应的脱扣解决方案，当实际发生故障时，可针对相应的故障及时卸载，减轻海上电网系统负荷，避免因局部故障致使整个电网系统崩溃，有效保证系统的安全性、可靠性和稳定性。
如图7所示，上述实施例中，所述采集分析模块1，具体包括：
数据采集子模块11，用于获取海上电网系统的实时状态信号；
数据处理子模块12，用于对所述实时状态信号进行数据处理；
模型建立子模块13，用于根据处理后的实时状态信号，建立系统模型。
上述数据采集子模块11通过硬接线、总线采集的方式，获得海上电网系统的实时状态信号，并利用上述数据处理子模块12对实时状态信号进行量程转换、尖峰过滤、坏值剔除等数据处理，获得要实现优先脱扣功能所需的数值、数组和结构化变量，主要包括系统所有节点的状态信息(如断路器位置、故障信息等)和电气量信息(如电流、电压、功率等)。同时，本实施例还考虑到通讯故障时数据纠错应对措施，具体包括数据分类、叠加、结构化处理等处理方法，过滤错误数据。经过数据处理与分析，获得海上电网系统当前所处的实时工况，即为新的系统模型，为进一步预估预故障和确定应卸负载提供基础数据。
本实施例是对上述实施例中采集分析模块1的一种结构的描述，利用模型建立子模块13建立的系统模型是作为后续预故障判断和应卸负载确定的前提，根据系统模型进行预估计，可在发生故障需要卸载时，尽可能靠近故障点进行卸载操作，系统更容易恢复稳定。
如图8所示，上述实施例中，所述卸载预算模块3，具体包括：
可卸负载判断子模块31，用于根据所述系统模型，确定发生该预故障时的可卸负载；
优先级管理子模块32，用于根据预设的优先级，排列所述可卸负载的优先级顺序；
应卸负载确定子模块33，用于根据所述系统模型，在已排列优先级顺序的可卸负载中，确定应卸负载。
上述可卸负载判断子模块31分别针对上述故障预判模块2确定的每一个预故障进行分析，初步预估出为保持系统稳定需要卸载的所有可卸负载。
上述优先级管理子模块32设置有人机界面接口，可与外部人机界面连接，操作人员通过人机界面预先设置所有卸载的优先级别，优先级管理子模块32根据预设的优先级，按照负载的重要程度完成对上述可卸负载判断子模块31确定的可卸负载进行优先级排序，在尽可能保证重要的负载正常工作的情况下，优先考虑先卸载次要的负载。
为保证系统恢复稳定，上述应卸负载确定子模块33根据优先级管理子模块32排列的可卸负载顺序，按照合理的选择方式选择进行，确定为应卸负载。
如图9所示，上述实施例的一实施方案中，所述应卸负载确定子模块33，具体包括：
应卸负载选择单元331，用于根据所述系统模型，在已排列优先级顺序的可卸负载中，选择优先级低的可卸负载，确定为应卸负载；
系统稳定判断单元332，用于判断卸载所述应卸负载后，是否满足海上电网系统稳定；如果不满足，则通过所述应卸负载选择单元，重新确定应卸负载；否则，利用所述卸载执行模块4，当发生所述预故障时，卸载所述应卸负载。
上述应卸负载选择单元331按照优先级别由低到高的选择方式，选取优先级别较低的可卸负载先卸载，尽量保证重要的负载正常工作，有效保证系统的可靠性。
上述系统稳定判断单元332经过反复修正，在满足系统的安全性和稳定性的前提下，尽量使卸载数量为最少。
如图10所示，上述实施例的另一实施方案中，所述应卸负载确定子模块33，具体包括：
应卸负载选择单元331，用于根据所述系统模型，在已排列优先级顺序的可卸负载中，选择优先级低的可卸负载，确定为应卸负载；
热备用余量确定单元333，用于根据所述系统模型，确定热备用余量。
系统稳定判断单元332，用于判断卸载所述应卸负载后，是否满足系统稳定；如果不满足，则通过所述应卸负载选择单元，重新确定应卸负载；否则，利用所述卸载执行模块4，当发生所述预故障时，卸载所述应卸负载。
为尽量避免卸载动作的发生，上述热备用余量确定单元333将热备用余量输出给上述系统稳定判断单元332，系统稳定判断单元332根据可卸负载优先级和热备用余量共同确定最少量的应卸负载，如果热备用余量能够满足系统稳定，则可不卸载。
上述实施例通过各模块的有效配合，采集并分析海上电网系统的实时状态，预先估计所有可能发生的故障，针对每一个预故障均给出独立的脱扣解决方案，即针对预故障类型预估所有可卸负载，在保证系统稳定及尽量减少卸载数量的前提下，按照负载优先级顺序，较低优先级的负载首先纳入应卸负载范围内，当实际发生故障时，可按照故障类型及时卸载，有效保证整个海上电网系统安全、稳定和可靠的工作。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种海上电网优先脱扣控制方法，其特征在于，包括步骤：
获取并分析海上电网系统的实时状态信号；
根据所述实时状态信号确定可能发生的预故障；
确定发生所述预故障时的应卸负载；
当发生所述预故障时，卸载所述应卸负载；
所述获取并分析海上电网系统的实时状态信号的步骤具体包括：
获取海上电网系统的实时状态信号；
对所述实时状态信号进行数据处理；
根据处理后的实时状态信号，建立系统模型；
所述确定发生所述预故障时的应卸负载的步骤具体包括：
根据所述系统模型，确定发生所述预故障时的可卸负载；
根据预设的优先级，排列所述可卸负载的优先级顺序；
根据所述系统模型，在已排列优先级顺序的可卸负载中，确定应卸负载；
所述根据所述系统模型，在已排列优先级顺序的可卸负载中，确定应卸负载的步骤具体包括：
根据所述系统模型，在已排列优先级顺序的可卸负载中，选择优先级低的可卸负载，确定为应卸负载；
判断卸载所述应卸负载后，是否满足海上电网系统稳定；
如果不满足，则重新确定应卸负载。
2.根据权利要求1所述的海上电网优先脱扣控制方法，其特征在于，所述判断卸载所述应卸负载后，是否满足海上电网系统稳定的步骤之前还包括：
根据所述系统模型，确定热备用余量。
3.一种海上电网优先脱扣控制装置，其特征在于，包括：
采集分析模块，用于获取并分析海上电网系统的实时状态信号；
故障预判模块，用于根据所述实时状态信号确定可能发生的预故障；
卸载预算模块，用于确定发生所述预故障时的应卸负载；
卸载执行模块，用于当发生所述预故障时，卸载所述应卸负载；
所述采集分析模块，具体包括：
数据采集子模块，用于获取海上电网系统的实时状态信号；
数据处理子模块，用于对所述实时状态信号进行数据处理；
模型建立子模块，用于根据处理后的实时状态信号，建立系统模型；
所述卸载预算模块，具体包括：
可卸负载判断子模块，用于根据所述系统模型，确定发生该预故障时的可卸负载；
优先级管理子模块，用于根据预设的优先级，排列所述可卸负载的优先级顺序；
应卸负载确定子模块，用于根据所述系统模型，在已排列优先级顺序的可卸负载中，确定应卸负载；
所述应卸负载确定子模块，具体包括：
应卸负载选择单元，用于根据所述系统模型，在已排列优先级顺序的可卸负载中，选择优先级低的可卸负载，确定为应卸负载；
系统稳定判断单元，用于判断卸载所述应卸负载后，是否满足海上电网系统稳定；如果不满足，则通过所述应卸负载选择单元，重新确定应卸负载。
4.根据权利要求3所述的海上电网优先脱扣控制装置，其特征在于，所述应卸负载确定子模块，还具体包括：
热备用余量确定单元，用于根据所述系统模型，确定热备用余量。
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