CN102292894B - 用于配电系统的馈电线自动化 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于软PLC技术的计算机实施的方法，所述方法包括基于对所述配电系统的连接矩阵的深度优先搜索和关于所述配电系统的信息更新用于所述配电系统的系统配置关联矩阵，其中所述信息至少包括关于所述配电系统的一个或更多开关的状态信息。所述方法还包括基于所述关联矩阵检测所述系统中的故障。所述方法还包括基于所述关联矩阵生成隔离控制逻辑，并且基于所述隔离控制逻辑来隔离所述故障。所述方法还包括基于对所述关联矩阵的宽度优先搜索生成恢复控制逻辑，并且基于所述恢复控制逻辑来恢复所述系统。

Description

用于配电系统的馈电线自动化
技术领域
下面的内容总体上涉及配电系统馈电线自动化，并且更具体来说涉及基于软PLC技术的馈电线自动化逻辑开发及实施。
背景技术
电业局常常依赖于报修系统，其中顾客可以向电业局报告断电。更具体来说，当发生故障并且顾客经历断电时，(多个)顾客可以呼叫电业局并且报告断电。在接收到断电报告之后，所述电业局可以向现场派送一组工作人员以调查故障位置并且制定及实施一种转接方案，从而首先隔离故障并且随后在修理发生故障的馈电线部分的同时为尽可能多的受到影响的顾客恢复服务。
通过使用馈电线自动化逻辑，不再需要派送出一组工作人员来检修故障。通过在异常操作状况下改变各开关的开/关状态，馈电线自动化逻辑自动变更馈电线系统的拓扑结构。具体来说，当发生故障时，馈电线自动化逻辑自动选择性地改变开关状态，以便隔离故障并且为尽可能多的负载恢复电力。相对于派送出一组工作人员检修故障，馈电线自动化逻辑可以减小断电持续时间，并且可以提高配电系统可靠性水平。
当与网络通信和分布式控制相结合地使用时，可以实现网络级别的馈电线自动化。也就是说，可以通过馈电线自动化控制器以及馈电线网络中的多个配备有开关的智能电子器件(IED)来监测及控制馈电线系统的操作状况。所述IED向所述控制器发送系统信息，并且作为响应，所述控制器执行馈电线自动化逻辑，所述馈电线自动化逻辑识别出故障和故障位置以及故障隔离和电力恢复解决方案。随后向各IED发送故障隔离和电力恢复控制命令，所述IED相应地实施开关状态改变。
可以按照集中式或分布式方案来实施馈电线自动化逻辑。集中式馈电线自动化方案包括位于各子站中的主控制器以及与馈电线网络中的各开关相关联的IED。主控制器按照主从模式与IED进行通信。主控制器可以是高端工业计算机或者低端可编程逻辑控制器(PLC)或IED。在分布式馈电线自动化方案中，与馈电线网络中的开关相关联的每一个IED可以作为本地馈电线自动化控制器来工作，其按照对等模式与其他IED进行通信，以便收集网络信息并且执行馈电线自动化算法。各IED被用作本地控制器。
高端工业计算机允许使用先进的高端编程环境和语言(比如Visual Studio、C#、C++等等)来实施复杂的馈电线自动化逻辑。其结果是，馈电线自动化逻辑的开发非常高效，并且所开发的逻辑可以为最终用户(例如一般的现场电气工程师)提供用户友好的接口。最近，软PLC技术已被用于电力应用。软PLC是允许用户在标准计算机上建立PLC程序的软件。软PLC软件在普通计算机上运行，并且模拟标准PLC的操作以及支持IEC 61131-3标准。软PLC程序可以被下载到PLC和IED二者中。
不幸的是，一些现场工程师可能无法很容易地理解或定制基于所述先进的高端编程环境和语言(比如Visual Studio、C#、C++等等)开发的馈电线自动化逻辑。这样的工程师常常更喜欢使用诸如PLC之类的低端编程工具、控制器以及IEC 61131-3标准PLC编程语言(比如梯形图(LD)、功能方框图(FBD)、顺序功能图(SFC)、结构化文本(ST)以及指令列表(IL))，这是因为他们可以很容易地理解并定制所述馈电线自动化逻辑。不幸的是，利用低端工具开发的逻辑通常需要高度的努力，并且开发者常常必须从零开始建立逻辑。此外，所得到的馈电线自动化逻辑常常依赖于专有PLC硬件规范并且无法推广。
发明内容
本发明的各方面可以解决上述问题和其他问题。
根据一个方面，提供一种计算机实施的方法以用于控制具有一个或更多智能电子器件(IED)的配电系统。所述方法包括基于对所述配电系统的连接矩阵的深度优先搜索和关于所述配电系统的信息更新用于配电系统的系统配置关联矩阵，其中所述信息至少包括关于所述配电系统的一个或更多开关的状态信息。所述方法还包括基于所述关联矩阵检测所述系统中的故障。所述方法还包括基于所述关联矩阵生成隔离控制逻辑，以及将所述隔离控制逻辑发送到所述一个或更多IED。所述方法还包括基于对所述关联矩阵的宽度优先搜索生成恢复控制逻辑，以及将所述恢复控制逻辑发送到所述一个或更多IED。
通过阅读理解附图和说明书，本领域技术人员将认识到本申请的其他方面。
附图说明
在附图的各图中通过举例而非限制的方式说明了本申请，其中相同的附图标记指代类似的元件，在附图中：
图1示出了示例性集中式馈电线自动化系统；
图2示出了示例性馈电线自动化流程图；
图3-图6示出了馈电线自动化示例；
图7和图10-图11示出了另一个馈电线自动化示例；
图8描绘了示例性的用于确定关联矩阵的深度优先搜索流程图；
图9描绘了示例性的用于确定负载电流的宽度优先搜索流程图；以及
图12-图17示出了示例性的用于生成馈电线自动化逻辑的环境。
具体实施方式
下面的内容涉及用于配电系统的馈电线自动化。正如这里所描述的那样，所述馈电线自动化逻辑可以基于软PLC软件等等，并且可以提供以下功能的至少其中之一：对于系统配置和负载简档的动态更新；以及基于实时系统配置和负载简档生成的通用故障解决逻辑，其用于在馈电线网络中发生故障之后进行故障位置检测、故障隔离和/或电力恢复。
这里使用的术语“硬PLC(可编程逻辑控制器)”应当是指坚固耐用的基于微处理器的控制器，其被适配成控制制造、工业和配电处理。硬PLC运行用其中一种IEC 61131-3标准编程语言(即LD、FBD、SFC、ST和IL)编写的控制程序。这里使用的术语“软PLC”应当是指用在诸如个人计算机(PC)之类的通用计算机中或者用在嵌入式处理器中的仿真硬PLC的各种功能的软件。
通过使用高端工业计算机、低端PLC和/或IED控制器，和/或其他计算器件，可以利用诸如LD、FBD、SFC、ST和IL之类的标准PLC编程语言和/或其他语言来开发此类馈电线自动化逻辑。开发环境提供用户友好的接口以用于开发所述逻辑和/或将所述逻辑下载到PLC和/或IED中。所述环境提供综合工作空间，以便利用集成低端软PLC技术与高端GUI工具的框架在无须使用任何软PLC产品的情况下生成逻辑。
首先参照图1，示出了用于配电系统的示例性集中式馈电线自动化系统100的部分。所述集中式馈电线自动化系统100包括至少一个具有主控制器104的子站102。正如前面简要提到的那样，可以在基于IEC 61131-3标准PLC编程语言的软PLC软件环境中开发由主控制器104执行的馈电线自动化逻辑。
所述集中式馈电线自动化系统100还包括沿着配电线路的多个从属IED 1061、1062、1063、...、106N-1、106N，其中N是整数。所述从属IED 1061-106N在这里被统称为IED 106。在该例中，各从属IED106与对应的开关相关联。在其他实例中，其中一个或更多个从属IED106可以与配电系统的一项或更多项其他资产相关联。
主控制器104通过网络108与IED 106进行通信。在所示出的实例中，这样的通信是通过基于PLC的协议(诸如比如Modbus之类的串行通信协议)和/或其他协议进行的。在该例中，所述通信协议是基于以太网的TCP/IP协议。在其他实施例中可以替换地使用其他通信协议，比如分布式网络协议(DNP)、RP-570、Profibus、Conitel、IEC60870-5-101或104、IEC 61850等等。
正如前面简要地提到的那样，由主控制器104执行的馈电线自动化逻辑允许对系统配置和负载简档进行动态更新并且基于实时系统配置和负载简档生成故障恢复逻辑，以便在馈电线网络中发生故障之后进行故障位置检测、故障隔离和/或电力恢复。
参照图2，其中示出了用于图1的系统100的示例性馈电线自动化流程图。在202处，获得配电系统信息。在一个实例中，这可以包括以下操作当中的一项或更多项：对其中一个或更多个IED 106进行轮询以获得信息，获得对应于一个或更多开关的开关状态(例如打开、闭合、封锁)，确定对应于一个或更多自动重合器(recloser)的计数器值，获得诸如电流或电压之类的分量电特性，和/或获得关于所述配电系统的其他信息。
在204处，更新馈电线系统配置和负载简档。正如下面更加详细地描述的那样，这可以包括更新系统关联矩阵和/或获得系统负载简档。在206处，如果没有故障，则可以重复动作202和204。否则，如果存在故障，则在208处生成隔离控制逻辑。这可以包括识别出故障位置、隔离开关等等。在210处，将所述隔离逻辑发送到IED 106。所述隔离逻辑可以导致选择性地打开开关，以便例如隔离发生故障的馈电线段等等。
在212处，生成恢复控制逻辑。这可以包括例如基于容量检查等等搜索恢复源并且识别恢复解决方案。在214处，将所述恢复逻辑发送到IED 106。所述恢复逻辑可以导致选择性地打开和/或闭合开关，以便例如实施电力恢复。在216处，如果确定要重复动作202到214，则流程回到202。如果确定不重复，则流程在218处结束。
图3-图6示出了基于图2的流程图的一个实例。首先参照图3，馈电线系统300包括三(3)个子站302(SB1)、304(SB2)和306(SB3)，四(4)个开关308(SW1)、310(SW2)、312(SW3)和314(SW4)，以及两(2)个负载316(L1)和318(L2)。在该例中，在正常操作状况下，开关SW1和SW2通常被闭合，子站SB1向负载L1和L2供电，开关SW3和SW4是通常打开的联络开关。诸如主控制器104之类的主控制器监测系统300的故障。
图4示出了在负载316处有故障402的馈电线系统300。响应于故障402，第一开关308在自动重合序列之后转变到封锁状态。主控制器104基于所述封锁识别出故障402，其中包括故障位置识别。一旦识别出之后，主控制器104生成隔离控制逻辑，其把第二开关310识别为将要打开以便隔离故障402的隔离开关。主控制器104将所述隔离逻辑发送到第二开关310，并且第二开关310被打开，正如图5中所示出的那样。
主控制器104还生成电力恢复逻辑。执行容量检查和/或其他检查以便识别出恢复源，即第二和第三子站304和306。在该例中，第三子站306被选择为恢复源，这是因为子站306具有比第二子站304更大的容量余量。在确认所述故障隔离动作之后，主控制器104将所述恢复逻辑发送到第三开关314，并且第三开关314被闭合以便提供从第三子站306到第二负载318的恢复路径。这在图6中示出。
图7和图10-图11示出了采用图2的流程图的另一个实例。图7示出了示例性馈电线系统700，其分别包括第一、第二和第三子站702、704和706，位于这三个子站的其中一个之内的主控制器104(图1)，从属IED 106的第一到第九开关708、710、712、714、716、718、720、722和724，以及七个负载726、728、730、732、734、736和738。
在正常操作状态下，第一子站720向负载726、728、730、732和736提供能量，第二子站704向负载734提供能量，第三子站706向负载738提供能量。开关716和722是保持馈电线系统700的径向配置的通常打开的联络开关，开关708-714、718、720和724通常被闭合。
关于图2的获得系统信息的动作202，可以使用软PLC环境的Modbus TCP/IP库来建立主控制器104与其中一个或更多个从属IED106之间的通信。这样的系统信息可以包括开关状态(例如打开、闭合或封锁)、自动重合计数器值、负载信息(例如在流经各开关的电流幅值方面)和/或其他信息。
关于图2的更新系统配置的动作204，在所述逻辑中可以利用系统连接矩阵来表示所述馈电线系统拓扑，该矩阵包括组件连接关系。在等式(1)中示出了示例性连接矩阵：
其中，各行分别代表开关，各列代表负载和子站节点。在等式1的矩阵中，如果开关连接到节点，则相应的矩阵元为一(1)。否则，该矩阵元为零(0)。
应当提到的是，前面的连接矩阵不包括系统组件的上游与下游关系。这样的关系可能会随着开关状态改变而改变。举例来说，系统配置的改变可能会改变组件之间的相对上游与下游关系。
为了反应这种系统配置信息，基于所述连接矩阵和实时系统开关状态二者动态地生成系统关联矩阵。具体来说，对应于上游节点的任何矩阵元由正1(1)代表，并且对应于下游节点的任何矩阵元由负1(-1)代表。在等式(2)中示出了示例性关联矩阵：
其中，各行分别代表开关，各列代表负载和子站节点。
可以基于“深度优先”搜索方法来生成这样的关联矩阵。一般来说，这样的搜索包括首先搜索通过打开的/闭合的开关连接的所有嵌套子站。基于栈的深度优先搜索可以在没有复杂的矢量和/或矩阵操作的情况下执行，并且可以被用来高效地更新动态关联矩阵。
图8描绘了一个流程图，该流程图示出了使用栈矢量和启发式搜索的示例性深度优先搜索。在802处，初始化一个或更多栈变量。这种变量的实例包括但不限于栈矢量和栈顶索引。在一个实例中，此变量被初始化到零或另一个已知值。在804处，将一个未经调查的子站节点推入栈矢量中，并且将栈顶索引递增一(1)。
在806处，如果有连接到子站或负载节点的未经调查的闭合的开关，则在808处搜索连接到该开关的下游负载节点。在810处，将所述负载节点推入栈中，并且将栈顶索引递增一(1)。在812处，将相应的关联矩阵元或元胞(cell)从正1(1)改变到负1(-1)。重复动作808到812，直到不会再找到闭合的开关为止。
一旦在806处确定不再有未经调查的闭合的开关，则在814处清除(“弹出”)栈顶节点，并且将栈顶索引递减或减一(1)。在816处，如果栈顶索引不是零(即栈非空)，则重复动作806到814，例如直到栈为空和/或其他情况为止。如果栈顶索引为零并且在818处确定存在另一个未经调查的子站，则重复动作806到816，例如直到所有子站都被调查为止。一旦不会再找到未经调查的子站，搜索在820处结束。
回到图7，可以用负载电流幅值形式代表馈电线系统700中的负载726-738，可以从利用“宽度优先”搜索测量的开关电流幅值计算所述负载电流幅值。这可以被推广为基于来自IED 106的有功/无功功率测量来计算由有功/无功功率代表的负载。图9描绘了流程图，该流程图示出了示例性宽度优先搜索。
在902处，初始化一个或更多队列变量。这种变量的实例包括但不限于队列矢量、队列头和队列尾。在一个实例中，此变量被初始化到零(0)或另一个已知值。在904处，搜索连接到一个未经调查的子站节点的开关。在906处，将连接到该节点的闭合的开关推入所述队列，并且递增队列尾索引。
如果在908处确定所述队列非空，则在910处搜索连接到队列头处的开关的下游负载节点，并且将队列头索引递增一(1)。在912处，搜索连接到该负载节点的闭合的子开关，并且将流经这些闭合的开关的电流相加。在914处，确定所述下游负载的负载电流。在一个实例中，所述负载电流被设定成等于队列头处的开关的电流与所述相加电流之间的差。
在916处，将任何闭合的子开关添加到队列尾，并且相应地调节队列尾索引。重复动作908到916，例如直到队列头索引与队列尾索引相同(即队列为空)和/或其他情况为止。如果在908处确定队列为空，则在902处确定是否已经调查了将要调查的子站集合。如果不是，则重复动作904到920，直到所有子站都被调查为止。如果是，则处理在922处结束。
回到图7，出于解释的目的，在表1中示出了对应于系统700的开关电流幅值的示例性IED测量，并且在表2中示出了获得自所述动态负载简档更新算法的电流幅值形式的示例性负载。
  开关编号   708   710   712   714   716   718   720   722   724
  电流(安培)  209   195   184   40   0   90   70   0   50
表1.IED电流测量
  负载编号   726   728   730   732   734   736   738
  电流(安培)   14   11   74   40   90   70   50
表2.负载电流幅值
关于图2的动作206到208，一旦有故障发生，主控制器104就识别出所述故障的位置并且生成隔离逻辑。图10示出了在负载726处有故障1002的馈电线系统700。在一个实例中，通过搜索封锁开关的下游并且将故障之前与之后的自动重合计数器值进行比较，基于关联矩阵自动生成所述故障位置识别和故障隔离逻辑。
举例来说，当故障1002发生时，可以在一个自动重合序列之后将上游开关708封锁到打开状态。基于这样的开关封锁信息以及该开关的增大的自动重合计数器值，封锁开关708的下游负载726被识别为故障位置。此外，还可以将连接到该节点的其他开关(开关710)识别并考虑为应当被打开以隔离发生故障的馈电线段的隔离开关。
可以利用如下所示的关联矩阵来执行对于封锁开关708的下游节点726和开关710(即故障位置和隔离开关)的搜索。
在图10中示出了隔离后的系统配置。如图所示，负载728、730、732和736失去其电力供应。这些负载所处的区域被称作非故障无服务区域1004。
关于图2的动作212和214，一旦隔离之后，主控制器104就生成并转发恢复逻辑。在一个实例中，这可以自动进行。举例来说，可以使用深度优先搜索来搜索一个或更多个可能的恢复源和路径，并且可以基于从多个恢复子站(源)恢复尽可能多的负载并且在每一条恢复路径中保持负载平衡使用反向搜索来找到适当的恢复路径。
图11示出了可能的电力恢复算法的一个实例。在该例中，对于电力恢复源的搜索从隔离开关710开始。搜索并存储下游节点和相连的开关。所述搜索在通常打开的联络开关处终止或结束。在图11中，所述搜索在两个通常打开的联络开关716和722处停止，这导致两个可能的恢复源，即第二子站704和第三子站706。
在可能的恢复源当中，计算从每一个源向下到所述通常打开的联络开关的等效容量余量(ECM)。举例来说，在为已经存在的负载供电之后，获得每一个源及其在所述通常打开的联络开关之前的有关开关的最小ECM。基于这样的ECM信息，首先将考虑具有最大ECM的恢复源/路径来恢复非故障无服务区域1004内的负载。
在拾起特定数量的负载之后，所述源/路径可能具有小于其他源/路径的ECM。于是将替换地考虑具有最大ECM的另一个恢复源/路径来拾起负载。将重复这一过程，直到所述非故障无服务区域内的整个负载都被恢复，或者直到所有恢复源/路径都用尽其容量为止。基于这种方法的电力恢复路径搜索可以恢复尽可能多的负载，并且同时在其可用容量方面使得每一个恢复源/路径的负载平衡。
应当提到的是，在确定是否可以从特定子站源/路径恢复附加的负载时，只考虑有关路径中的源和开关的容量极限。但是还可以使用其他的或附加的信息。举例来说，在确定恢复源/路径时，与所述源和开关容量极限类似，可以替换地或附加地考虑诸如电压和/或功率流之类的操作约束。
当遇到连接到多于一个恢复源/路径的联合节点时，可以选择具有最高ECM的恢复源/路径来对于该联合节点处及其之后的负载继续所述恢复过程。其他恢复源/路径可以停止针对所述联合节点之前的负载的电力恢复。选择具有最高ECM的源/路径来继续所述联合节点处及其之后的负载恢复可以允许为尽可能多的负载恢复电力。
对于图11的例子，子站704和706以及各开关的容量极限是三百(300)安培。基于获得自阶段1的可能恢复源/路径，第二子站704向下到开关716的ECM是二百一十(210)安培，第三子站706向下到开关722的ECM是二百五十(250)安培。在容量检查之后，两个恢复源在其对应的路径中都能够再拾起一个负载732和736，也就是说假定打开开关714和720并且假定闭合开关716和722，以使得第一和第二子站704和706拾起负载732和736。
在恢复了负载732和736之后，两个恢复源704和706的ECM变为来自第二子站704的一百七十(170)安培和来自第三子站706的一百八十(180)安培。由于来自第三子站706的恢复路径具有高于第二子站704的ECM，并且对于该路径的容量检查表明其具有足够的容量来拾起负载728和730二者，因此选择第三子站706来继续恢复联合负载730和负载728处的负载。因此，所述恢复包括打开开关714并且闭合开关716和722，其中负载728、730和736被从第三子站706恢复，负载732被从第二子站704恢复。对于两个恢复源/路径在最大程度上平衡负载。
图12-图16示出了用于生成这里所描述的馈电线自动化逻辑的示例性开发环境。图12描绘了示例性基础设施1200。在一个实例中，基础设施1200允许将低端软PLC技术与高端组成部分集成。举例来说，可以将低端软PLC技术与高端图形用户接口1202、高端仿真模块1204(二者都可以基于高级编程语言)以及一个或更多软PLC插件1206集成，所述软PLC插件1206将诸如PLC/IED 1208之类的各种软PLC产品与高端组成部分1202、1204集成。
GUI 1202，除其他之外，特别允许用户输入系统拓扑并且配置系统组件，以及开发基于PLC语言的馈电线自动化逻辑。通过允许用户在GUI 1202中开发逻辑，所述用户不需要访问在后台运行的软PLC软件。这样，软PLC软件对于用户就变为透明或不可见，并且用户不需要熟悉软PLC软件编程环境即可开发所述逻辑。仿真模块1204允许用户仿真不同系统操作状况下的馈电线自动化功能，和/或在用户将所述逻辑提供给软PLC插件1206之前检验所述逻辑。
软PLC插件1206允许用户向软PLC产品传送用户接口信息，从而允许在所述馈电线自动化应用中使用不同的软PLC产品并且不再限于将所述馈电线自动化解决方案捆绑到特定的软PLC产品。基于获得自用户接口的信息，每一个软PLC插件组件(其对应于软PLC产品)可以生成用于馈电线自动化应用的软PLC项目，并且将这样的项目下载到PLC或IED 1208。这种框架具有开放结构设计并且可以容纳多个软PLC插件组件。
图13和图14示出了GUI 1202的示例性窗口1302，用户可以在其中输入馈电线拓扑和/或配置系统组件参数。在该例中，窗口1302包括用于激活功能的各个区域或按钮，比如至少有子站按钮1304、负载按钮1306、开关按钮1308、馈电线按钮1310、故障仿真按钮1312以及连接到后端按钮1314。窗口1302还包括编程区域1316。在编程区域1316中示出了示例性馈电线系统1318。
用户可以例如通过在所述系统中的负载节点处放置故障标签1402来仿真故障情况，正如图14中所示出的那样。通过按下故障仿真按钮1312，用户可以仿真故障状况下的馈电线自动化逻辑，并且确认所生成的逻辑的有效性。通过按下连接到后端按钮1314，用户可以将所述逻辑下载到(多个)目标。
通过点击负载节点，逻辑引擎窗口1502(图15)打开并且允许用户以IEC 61131-3标准PLC编程语言(比如功能方框图(FBD))的形式输入逻辑。出于解释的目的示出了示例性FBD 1504。逻辑引擎窗口1502可以为用户提供功能方框库以供拖放功能方框来开发所述逻辑引擎。此外，基于窗口1302中的馈电线系统，用户可以很容易地为所述逻辑引擎选择系统输入和输出变量。
可以将其他预先定义的馈电线自动化逻辑与每一个软PLC插件组件集成。举例来说，对于故障仿真，用户可以通过激活默认逻辑按钮1506利用预先定义的/默认逻辑来运行仿真。如果用户对于获得自所述预先定义的逻辑的结果不满意，则用户可以开发逻辑并且激活用户定义逻辑按钮1508。所述环境是用户可配置的，从而用户可以设定优选项，包括为用户定义的逻辑指派高于预先定义的逻辑的优先级。当把逻辑传送到各软PLC插件组件时，所传送的逻辑将替换预先定义的逻辑。
在一个实例中，软PLC插件1206被用作中间件以便将用户接口信息传送到各软PLC产品并且生成相应的软PLC项目，可以将所述软PLC项目下载到使用软PLC目标支持包的低端控制器。这种框架可以利用XML或其他格式来实施。举例来说，可以将用户接口信息转换成具有可以为相应的软PLC产品所接受的句法的XML格式。可以在XML格式下包裹用于不同对象的数据以便创建软PLC项目。
下面提供软PLC插件1206中的利用XML的系统信息传送的实例。参照图13，可以从用户接口1302提取系统连接矩阵以表示系统组件连接信息。正如前面所提到的那样，所述连接矩阵中的各行对应于开关，各列对应于负载和子站。
通过使用高级编程工具，可以在XML格式下包裹提取自用户接口的所述连接矩阵，其句法可以为软PLC产品所接受以作为项目对象。下面示出了用于上述矩阵的示例性XML包裹。在图16中示出了软PLC项目中的包括所述连接矩阵的示例性对象。
利用另一个实例来说明通过XML技术将图15中所示的示例性隔离逻辑1504变换成软PLC对象。可以如下所示将逻辑1504打包在XML格式下。在图17中示出了包括所述逻辑的示例性对象。
类似地，可以将其他用户接口信息传送到所述软PLC项目以作为不同的对象。在获得所有必要对象之后，就准备好将软PLC项目下载到各目标。基于所选择的目标平台，与软PLC产品相关联的适当的目标支持包将被用来生成可以在所述目标中运行的代码。
对于目标PLC，可以将所生成的代码直接下载到PLC中。关于目标智能电子器件(IED)，由于通常是通过诸如保护和控制IED管理器(PCM)之类的特定工具来对其进行配置的，并且所得到的配置文件通常与XML格式兼容，因此可以利用XML技术来打包所生成的逻辑引擎代码，以便所生成的代码可以被集成到所述配置文件中并且与其他配置结果一起被所述IED平台所接受。
前述内容可以通过计算机可读指令来实施，当所述计算机可读指令由(多个)计算机处理器执行时，其使得所述(多个)处理器施行所描述的技术。在这种情况下，所述指令被存储在与有关计算机相关联或者可以由有关计算机通过其他方式访问的计算机可读存储介质中。
当然，在阅读并理解前面的描述之后，其他人将会想到各种修改和变更。意图在于本发明应被理解成包括落在所附权利要求书或其等效表述的范围内的所有这种修改和变更。

Claims (19)

1.一种控制具有一个或更多智能电子器件IED的配电系统的计算机实施的方法，其包括：
基于系统拓扑生成用于所述配电系统的连接矩阵；
基于对所述连接矩阵的深度优先搜索和关于所述配电系统的信息更新用于所述配电系统的系统配置关联矩阵，其中所述信息至少包括关于所述配电系统的一个或更多开关的状态信息，其中更新所述关联矩阵包括：
(a)在栈矢量中插入表明所述配电系统的未经调查的子站节点的标记并且递增栈顶索引；
(b)识别出所述子站节点下游的未经调查的闭合的开关；
(c)识别出与所识别出的闭合的开关相对应的未经调查的负载节点；
(d)在所述栈矢量中插入表明所识别出的负载节点的标记并且递增所述栈顶索引；
(e)在所述关联矩阵的相应元胞中插入表明所识别出的负载节点的状态的标记；以及
(f)对于所述子站节点下游的所有未经调查的闭合的开关重复(b)-(e)；
基于所述关联矩阵检测所述配电系统中的故障；
基于所述关联矩阵生成隔离控制逻辑；
将所述隔离控制逻辑发送到所述一个或更多IED；
基于对所述关联矩阵的宽度优先搜索生成恢复控制逻辑；以及
将所述恢复控制逻辑发送到所述一个或更多IED。
2.权利要求1的计算机实施的方法，其中，所述配电系统包括分别对应于所述一个或更多IED的一个或更多开关，并且其中所述方法还包括获得关于与所述一个或更多IED相对应的所述一个或更多开关的状态信息。
3.权利要求1的计算机实施的方法，其中，位于所述配电系统的子站中的计算系统执行所述计算机实施的方法。
4.权利要求1的计算机实施的方法，其中，所述计算机实施的方法基于IEC61131-3标准PLC编程语言并且基于软PLC技术。
5.权利要求1的计算机实施的方法，其中，所述关联矩阵是二维矩阵，其在所述二维矩阵的第一维中存储关于所述配电系统负载节点和所述配电系统子站节点的信息，并且在所述二维矩阵的第二维中存储关于所述配电系统开关的信息。
6.权利要求5的计算机实施的方法，其中，所述关联矩阵的元胞包括表明负载/子站节点处在相应开关的上游还是下游的值。
7.权利要求1的计算机实施的方法，还包括对于所述配电系统的所有未经调查的子站节点重复步骤(a)-(f)。
8.权利要求1的计算机实施的方法，其中，基于所述关联矩阵检测系统中的故障包括：
从所述关联矩阵识别出故障位置；
从所述关联矩阵识别出相应的隔离开关；以及
向负责控制所述相应开关的IED发送信息以使得该相应的隔离开关打开，从而将所述配电系统的故障馈电线段与该配电系统的一个或更多非故障段隔离。
9.权利要求8的计算机实施的方法，其中，识别所述故障位置包括：在所述关联矩阵中识别出在自动重合序列之后被封锁在打开状态下的开关。
10.权利要求9的计算机实施的方法，其中，识别所述隔离开关包括：
基于所述关联矩阵识别出所述封锁开关下游的故障负载节点；
基于所述关联矩阵识别出连接到所识别出的下游负载节点的一个或更多开关；以及
将所识别出的一个或更多开关识别为隔离开关。
11.权利要求1的计算机实施的方法，其中，基于对所述关联矩阵的宽度优先搜索生成恢复控制逻辑包括：
从所述关联矩阵识别出可用的电力恢复子站；以及
基于所识别出的可用电力恢复子站识别出一条或更多条电力恢复路径。
12.权利要求11的计算机实施的方法，其中，识别一条或更多条电力恢复路径包括：基于所识别出的可用电力恢复子站的电容量识别出一条或更多条电力恢复路径。
13.权利要求11的计算机实施的方法，还包括通过以下步骤确定所识别出的可用电力恢复子站的电容量：
(a)识别出连接到未经调查的子站节点的一个或更多开关；
(b)在队列矢量中插入表明所识别出的一个或更多开关的标记，并且基于所识别出的开关的数目递增队列尾索引；
(c)在所述队列矢量中搜索对应于其中一个所述开关的负载节点，并且递增队列头索引；
(d)确定对应于所搜索到的负载节点的负载电流；以及
(e)重复(b)-(d)，直到队列头索引的值等于队列尾索引的值为止。
14.权利要求13的计算机实施的方法，还包括对于所有未经调查的子站重复步骤(a)-(e)。
15.权利要求14的计算机实施的方法，其中，确定对应于所搜索到的负载的负载电流包括：确定其中一个开关的电负载电流与流经连接到所搜索到的负载的各闭合的开关的电流之和之间的差。
16.权利要求1的计算机实施的方法，其中，基于所述恢复控制逻辑恢复所述系统包括：选择性地打开和/或闭合一个或更多开关，以便为所述配电系统的非故障无服务区域恢复电力。
17.权利要求1的计算机实施的方法，其中，基于所述恢复控制逻辑恢复所述系统包括：
执行深度优先搜索以便定位可能的恢复源；
反向进行所述搜索以便找到恢复路径，所述恢复路径恢复负载并且保持每一条恢复路径中的负载平衡。
18.权利要求17的计算机实施的方法，其中，基于所述恢复控制逻辑恢复所述系统包括：基于每一个源的等效容量余量(ECM)来恢复所述系统。
19.权利要求18的计算机实施的方法，还包括利用具有最大等效容量余量的恢复子站来恢复所述系统。
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Study of Shipboard Power System Intelligent Network Reconfiguration;XIUXIA YANG;《INTELLIGENT SYSTEMS DESIGN AND APPLICATIONS,2006.ISDA‘06.SIXTH INTERNATIONAL CONFERENCE ON IEEE》;20061001;第1055-1060页 *
XIUXIA YANG.Study of Shipboard Power System Intelligent Network Reconfiguration.《INTELLIGENT SYSTEMS DESIGN AND APPLICATIONS,2006.ISDA‘06.SIXTH INTERNATIONAL CONFERENCE ON IEEE》.2006,第1055-1060页.
大型舰船电力系统网络重构研究;杨秀霞等;《海军工程大学学报》;20040430;第16卷(第2期);第44-47页 *
杨秀霞等.大型舰船电力系统网络重构研究.《海军工程大学学报》.2004,第16卷(第2期),第44-47页.
说明书第3、5、11、15、37-59段
附图1-2.

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