CN102437654B - 一种基于监控系统的站域控制实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于变电站监控系统的站域控制系统及其实现方法。整个站域控制功能由站控层的监控系统和间隔层装置和过程层合并单元和智能单元共同完成。各分散的测控单元负责完成各元件的电压电流采集，通过MMS协议传输给监控系统。监控系统负责定值压板的设定，实现有压/无压、有流/无流等判别、动作逻辑的判别。判别结果由监控系统遥控通过数字传输网络传送给分散的测控单元驱动智能开关完成整个逻辑功能。本发明的基于监控系统的站域控制系统和方法可实现变电站内的备自投、过负荷联切、低周减载等功能。减少或替代传统的备自投装置，降低变电站建设成本，提高电网运行可靠性。

Description

一种基于监控系统的站域控制实现方法
技术领域
本发明涉及基于智能变电站的站域控制实现方法, 属于电力系统自动化工程领域。
背景技术
备自投是备用电源自动投入使用装置的简称。在变电站内配置备自投装置是保证供电可靠性的一种重要方法，当电网发生故障而导致母线停电时，满足条件的备自投就会动作，合上备用电源开关，给停电母线供电，这样就能大大减少母线停电的可能，提高供电可靠性。在当前电力系统中，变电站中的自动装置功能大多采用专用的独立装置来完成，如备自投装置。实现方式是通过信号电缆或者GOOSE网络将交流量、开关位置、闭锁信号传给相应的自动装置，再由装置完成动作逻辑判别，动作逻辑输出经电缆或GOOSE网络传输给相应的开关，完成开关的分合。
在一些高等级或接线复杂的变电站中通常存在多个备投点，如主变、进线备投、分段备投。如果用装置实现，则每一个备投点都需要设置独立装置，这种方式需要在现场安装较多的信号电缆和采集动作回路，接线复杂，施工调试周期长，成本较高。
随着计算机硬件性能的快速提升，网络传输能力的大大提高，硬件网络技术的可靠性、双网、热备的技术应用使得基于监控系统的应用可以满足原先必须由独立装置完成的应用技术要求。基于61850技术的智能变电站技术的推广，各种不同厂家的设备的互操作性问题取得了突破性进展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于监控系统的站域控制实现方法，可以减少变电站的装置配置，取消备自投装置与各保护、测控直接的采样、跳闸回路，降低智能变电站的建设成本。
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于监控系统的站域控制实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)由逻辑配置工具完成备自投逻辑建模；
2)在站控层系统的监控系统中嵌入站域控制子系统；
3)间隔层中各分散的测控单元负责完成各元件的电压电流采集，将采集的遥测量和开关量通过MMS协议传输给监控系统； 
4)采用状态估计和数据质量属性对由61850规约进程采集的遥测、遥信数据进行数据预处理；
5)利用校核后的数据进行充电条件、放电条件判别；
6) 判别结果由监控系统遥控通过数字化传输网络传送给分散的测控单元驱动智能开关进行分合动作完成整个逻辑功能，在满足逻辑的动作条件时生成控制指令，由61850规约以并行直控操作的方式切除工作电源、联切容抗性负荷和过载负荷，投入备用电源。
前述的基于监控系统的站域控制实现方法，其特征在于：在所述步骤1）中，所述逻辑配置工具为基于SAMA标准的逻辑图配置工具。
前述的基于监控系统的站域控制实现方法，其特征在于：在站控层系统的监控系统中，对多个独立的站域控制分别由立的进程解析逻辑完成,对多个逻辑站域控制装置进行控制。
前述的基于监控系统的站域控制实现方法，其特征在于：在所述步骤3）中，对每一个智能开关的出口，在保留传统选择/执行的控制出口的同时，由测控装置配置独立的直控出口完成遥控，减少动作时间；并且在同一变电站内,在没有联闭锁关系的多个并行负荷间隔进行负荷联切时，全站并发遥控多个出口,缩短动作时间。
前述的基于监控系统的站域控制实现方法，其特征在于：在所述步骤4）中，数据质量参与逻辑运算，监控系统的状态估计模块对采集的实时数据进行辨识后提供给逻辑引擎进行动作逻辑判断，如果获取的数据质量标识存疑，则备投逻辑立即放电，避免由于不可靠数据带来的误判断。
本发明所达到有益效果：与传统的基于装置的备自投实现比较，基于监控系统实现的备自投可以复用已经接入监控系统的全站信息量，智能识别变电站所处运行方式，自动判断充放电条件动作逻辑，完成备用电源自动投入动作。还能根据负载均衡情况、负载重要度，自动切除过载负荷。传统需要多个装置实现的备投点可以由监控系统的多个独立应用进程实现。基于并发直控的动作模式可以减轻由于后台实现带来的动作速度影响，性能接近装置实现。减少变电站的装置配置，取消备自投装置与各保护、测控直接的采样、跳闸回路，降低智能变电站的建设成本。
附图说明
图1 为本发明中的备自投充放电动作逻辑图；
图2 为本发明中的并发直控示意图；
图3 为本发明中的多进程实现多个备投点示意图。
具体实施方式
在所述步骤1）中，工程配置人员使用SAMA图工具利用元件图符配置备自投逻辑，相关的逻辑元件包括：
1）输入输出功能元件：引入位置信号的数字量输入模块、定值输入模块、模拟量输入模块、品质检测模块、数字量分/合输出模块、常数模块；
2）逻辑功能元件：与逻辑模块、或逻辑模块、大于/小于比较模块延时模块；
3）时间功能元件：脉冲、开延时定时器、关延时定时器等；
配置工具对逻辑进行链接有效性、数据关联正确性进行分析、编译处理后形成符合规范的逻辑配置，通过FTP方式将逻辑、数据定义下载到运行引擎的数据区。
如图1所示，在所述步骤5）中，在引擎中，根据所采集的全站开关位置的开入和线路母线的模拟量，与定值比较，进行母线失压或者线路无流的检测；进行开关位置和闭锁信号的比较，跟踪变电站系统当前运行方式，自动判断是否满足充电、放电及动作条件，决定是否经延时后进行充电/放电以及后续的出口动作，一旦工作电源失电，引擎按照预先定义好的动作逻辑、联锁、负荷均衡情况，跳开工作电源、合上备用电源，联切过载负荷。
如图3所示，备自投实例的建模设计包括一个唯一的备自投实例对象和作为容器的IED、LD逻辑设备对象，线路电压、电流定值、时间定值、功能投退压板、出口指示灯对象、由多个轮次的负荷联切对象及其投退压板、出口对象构成的联切矩阵。
传统利用装置实现的备自投应用中，如果站内存在多个备投点，如主变、联络线、分段。则需要分别配置对应的备投装置，敷设相应的采集控制电缆或者光纤，有些复杂的备投如三卷变由于接入端子的限制，甚至需要由多台装置配合完成。接线复杂，成本较高，遇到扩建或者改变运行方式时，需要更改接线，给运行和维护带来很大的工作量，也给安全运行带来隐患。在本发明的方法中每个备投点由统一实现的引擎实例化一个独立的操作系统进程，加载对应的逻辑配置和数据配置，各个引擎相互独立互相透明运行。即在站控层系统的监控系统中，对多个独立的站域控制由独立的进程解析逻辑完成,对多个逻辑站域控制装置进行控制，模拟实现多个物理控制装置。
备投引擎实时运行需要的各种实时电压、电流、开关位置信号由各个间隔（如主变三侧、母线、分段、进线、联络线）的测控装置分别采集后通过MMS协议上送到监控系统。监控系统的状态估计模块对采集的实时数据进行辨识后提供给逻辑引擎进行动作逻辑判断。如果获取的数据质量标识存疑，则备投逻辑立即放电，避免由于不可靠数据带来的误判断。
备自投子系统部署在监控系统中，遥控出口通过MMS协议传输到各测控装置驱动智能开关。复用了站控层的控制通道，减少了装置实现备投需要独立设置出口控制链路的施工、调试和维护成本。监控系统对出口对象的控制为保证安全性，通常采用先选择后执行的方式选控方式，在操作员人工执行的应用场景下有利于减少误操作的可能。而对于预定义的备投逻辑而言，所有的操作均经过施工调试期间的试验验证，可以排除误选择控点的可能性。为提高整个动作的响应速度，减少先选择后执行的时间开销，逻辑需要控制的一次设备对应的控点，在保留原有选择控制点的供常规手控使用的同时，增加一个同等的直控点，供备自投遥控使用，如图2所示。备自投应用经常附带有容抗性负荷的切除和过载切除负荷的需求，这些负荷所在的间隔通常相对独立，之间通常不存在联锁关系，具备并发遥控条件。控制子系统对这种负荷的控制采取并发遥控方式，提高动作的响应速度，以典型的一个备投动作序列切除工作电源、投入备用电源、联切10路负荷为例。若一个命令序列耗时T，则顺序选控模式需要耗时2T+2T+10*2T，总计24T。而并发直控模式仅需3T。效率提升明显，且随着需要联切的间隔增加，效果愈发显著。
    以某220kV变电站为例，该站共设置3个备投点，分别是主变、10kV分段、110kV联络线。实施工程中，在监控系统配置3个备自投实例，实例下挂载对应的压板、定值、负荷联切等对象。系统运行备自投程序的三个副本引擎进程，分别名为rps-tranformer,rps-section,rps-interconnect加载对应的逻辑配置和实例对象信息。各进程除共用监控系统的采集信息和控制出口，其他逻辑判别独立运行，互不干扰。以下以10kV分段备投为例阐述充放电及动作过程。
某站双主变运行带全部负荷：1#主变带中压侧I母和低压侧I段母线负荷、2#主变带中压侧II母和低压侧II段母线负荷、中压侧并列运行、低压侧分列运行。
充电启动逻辑：1#主变运行，07、15、32开关在合位；2#主变运行，09、19、37开关在合位；中压侧并列运行，24开关在合位；低压侧分列运行，52开关在分位；低压侧I段母线、II段母线均有压。
放电闭锁逻辑：当出现备投总投压板未投入、主变各侧后备保护动作、母差保护动作、主变各侧断路器手跳动作，备自投采集数据质量异常、各侧信号采集装置通讯中断等闭锁条件均立即放电闭锁备自投。
备投动作逻辑：
低压侧I段母线电压小于定值，判定为低压侧I段母线失压，跳开1#主变低压侧32开关。如果联切I母容抗压板投入，且I母容抗未切除，在主变低压侧I母失压且1#主变低压侧32开关已跳开的情况下，经延时确认后切除低压侧I母容抗。在低压侧II段母线有压的情况下，合上低压侧分段开关52。如果此时低压侧开关电流大于低压侧段母线过负荷电流I段定值，经延时T5，采用并发直控方式进行第一轮联切出口动作。（此动作逻辑由联切1压板进行投退）。低压侧开关电流大于低压侧段母线过负荷电流II段定值，经延时T5，采用并发直控方式进行第二轮联切出口动作（此动作逻辑由联切2压板进行投退）。 

Claims (5)

1.一种基于监控系统的站域控制实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)由逻辑配置工具完成备自投逻辑建模；
2)在站控层系统的监控系统中嵌入站域控制子系统，在站控层系统的监控系统中，对多个独立的站域控制分别由独立的进程解析逻辑完成,对多个逻辑站域控制装置进行控制；
3)间隔层中各分散的测控单元负责完成各元件的电压电流采集，将采集的遥测量和开关量通过MMS协议传输给监控系统； 
4)采用状态估计和数据质量属性对由61850规约进程采集的遥测、遥信数据进行数据预处理；
5)利用校核后的数据进行充电条件、放电条件判别；
6) 判别结果由监控系统遥控通过数字化传输网络传送给分散的测控单元驱动智能开关进行分合动作完成整个逻辑功能，在满足逻辑的动作条件时生成控制指令，由61850规约以并行直控操作的方式切除工作电源、联切容抗性负荷和过载负荷，投入备用电源。
2.根据权利要求1所述的基于监控系统的站域控制实现方法，其特征在于：在所述步骤1）中，所述逻辑配置工具为基于SAMA标准的逻辑图配置工具。
3.根据权利要求1所述的基于监控系统的站域控制实现方法，其特征在于：在所述步骤3）中，对每一个智能开关的出口，在保留传统选择/执行的控制出口的同时，由测控装置配置独立的直控出口完成遥控，减少动作时间；并且在同一变电站内,在没有联闭锁关系的多个并行负荷间隔进行负荷联切时，全站并发遥控多个出口,缩短动作时间。
4.根据权利要求1所述的基于监控系统的站域控制实现方法，其特征在于：在所述步骤4）中，数据质量参与逻辑运算，监控系统的状态估计模块对采集的实时数据进行辨识后提供给逻辑引擎进行动作逻辑判断，如果获取的数据质量标识存疑，则备投逻辑立即放电，避免由于不可靠数据带来的误判断。
5.根据权利要求1所述的基于监控系统的站域控制实现方法，其特征在于：在所述步骤5）中，根据所采集的全站开关位置的开入和线路母线的模拟量，与定值比较，进行母线失压或者线路无流的检测；进行开关位置和闭锁信号的比较，跟踪变电站系统当前运行方式，自动判断是否满足充电、放电及动作条件，决定是否经延时后进行充电/放电以及后续的出口动作，一旦工作电源失电，引擎按照预先定义好的动作逻辑、联锁、负荷均衡情况，跳开工作电源、合上备用电源，联切过载负荷。
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