CN102508059A

CN102508059A - 基于智能识别设备状态的拓扑防误校核方法

Info

Publication number: CN102508059A
Application number: CN2011103168782A
Authority: CN
Inventors: 余建明; 金芬兰; 赵林; 盛爽
Original assignee: Beijing Kedong Electric Power Control System Co Ltd
Current assignee: Beijing Kedong Electric Power Control System Co Ltd
Priority date: 2011-10-18
Filing date: 2011-10-18
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2031-10-18
Also published as: CN102508059B

Abstract

本发明基于智能识别设备状态的拓扑防误校核方法，所述方法在电网实时数据的基础上，结合SCADA监控系统，进行面向对象的局部拓扑分析得到设备间隔内所有的断路器、隔离开关、旁路刀闸、接地刀闸/地线的信息及实时开合状态，然后通过逻辑分析得到电气设备的状态，分析设备的状态是否正常：通过分析设备操作前后电力系统的变化，得出设备操作对电网带来的影响，从而推出校验结果并给出提示实现拓扑防误校验。本发明实现了设备状态智能识别功能，实时监控设备间隔的运行情况，一旦发现了错误的状态，系统会发出报警提示，促使用户及时发现并纠正错误，保证了电网的安全运行。通过比较设备操作前后的电网变化进行校验，保证了校验操作的准确性。

Description

基于智能识别设备状态的拓扑防误校核方法

技术领域

本发明涉及电力系统调度自动化领域，尤其涉及电力系统拓扑防误技术领域。

背景技术

电力系统的安全运行至关重要，对电气设备的正确操作是电力系统安全运行的重要保障，因此需要采取一定的技术方法有效的防止误操作。电力系统中主要防止以下五种误操作：(1)防止带负荷分合隔离开关；(2)防止误断、误合断路器；(3)防止带电装设地线；(4)防止带地线合闸；(5)防止误入带电隔离区间。简称“五防”。

目前，变电站的防误系统主要有微机五防和拓扑五防。微机五防是通过维护人员定义设备之间的操作闭锁关系实现。在电网越来越庞大的今天，电气设备不仅数量大而且变动频繁，微机五防的维护量增加巨大，维护日益困难。此外，微机五防只能实现本站设备之间的操作闭锁，无法实现与对端站设备之间的操作闭锁，且不能判断操作后对变电站及系统的影响。拓扑五防是结合数据采集与实时监控系统SCADA，根据电网内电气设备间的拓扑关系来自动实现设备操作的五防闭锁。专利[拓扑五防装置]中提到采用了通用五防规则的拓扑五防规则库及拓扑分析得到的电气岛状态，将两者结合起来形成拓扑五防规则进行防误校验。实现了对本变电站设备进行操作闭锁以及对全网设备的操作进行防误判断。但是，这种方法通过对全网拓扑分析得到电气岛状态，针对性不强且分析速度也受到局限；主要是依据防误规则库，而规则库的维护量大、效率较低且自适应性不强。

发明内容

本发明的目的在于提供一种灵活的智能识别与人工设置相结合的拓扑防误校验方法。利用一种面向对象的局部拓扑分析方法得到设备的运行状态，通过对操作前后设备状态的比较分析实现对设备操作的防误闭锁。这种方法通过结合SCADA监控系统进行拓扑分析得到设备间隔内所有的断路器、隔离开关、旁路刀闸、接地刀闸/地线的信息及实时开合状态，然后通过逻辑分析得到设备的状态。

为了实现本发明的目的，提出一种基于智能识别设备状态的拓扑防误校核方法，所述方法在电网实时数据的基础上，结合SCADA监控系统，进行面向对象的局部拓扑分析得到设备间隔内所有的断路器、隔离开关、旁路刀闸、接地刀闸/地线的信息及实时开合状态，对此进行逻辑分析得到电气设备的状态，通过分析设备的状态是否正常以及操作前后电力系统的变化对电网带来的影响，推出校验结果并给出提示，从而实现拓扑防误校验。

所述电气设备的状态分为运行、热备用、冷备用、检修四种状态，如果设备状态不是运行、热备用、冷备用和检修中的任一种，判断设备的运行状态是异常的；

所述“设备间隔”包含要操作的主设备及与其状态相关的断路器、隔离开关、地刀、旁路刀闸。以母线、变压器、线路、负荷为边界搜索设备的所有节点，，得到关联设备的集合，形成设备间隔。

所述拓扑防误校核方法具体步骤为：

1)对设备进行拓扑分析，生成设备树。

2)分析当前的设备状态，从实时库中取得拓扑分析得到的设备树中各设备的实时状态，利用四位二进制存储，分别为断路器、旁路刀闸、一般刀闸、地线；对于同一支路如果有相同的设备类型用“与”操作，对于不同支路用“或”操作，最后形成一个整数值；

3)判断当前的设备状态是否正常，如果正常则继续往下执行，如果不正常，则给出提示，系统退出；

4)在当前设备状态正常的情况下，重复步骤2，将带操作设备的实时状态更改为操作后的状态进行综合分析，得出设备操作后的状态，则防误校验通过，允许操作，防误程序退出；如果不正常则执行下一步；

5)分析操作前后的设备状态，分析异常原因并给出提示。

在步骤1中，对设备进行拓扑分析的具体步骤如下：

1.1)根据设备列表查找所有节点，遍历所有节点，如果节点在节点列表中不存在则插入到节点列表中，如果存在直接进入下一步；

1.2)针对各节点查找相连的设备，遇到母线、线路、变压器时结束搜索；

1.3)根据设备类型分别在对应设备列表中查找是否存在此设备，遍历所有设备，如果不存在则将此设备插入到设备列表中，如果已经存在则直接转入步骤1.1。

本发明具有以下有益效果：

本发明的方法不依赖人工定义，自适应电气设备和电网拓扑结构的变化，保证了防误校验的实时性和正确性，也解决了因为电网的日益复杂和电力设备的变动频繁而造成的人工定义设备之间操作逻辑的防误方式维护量巨大的问题。

此外，利用本方法可以对操作前后电网状况进行分析，解决了微机五防只能实现本站设备之间操作闭锁的缺点。

除了系统的智能分析校验之外，本发明也提供了人工配置校验规则的方法，可以用于有特殊需要的设备的防误校验。两者相结合既保证了普通设备的通用防误校验，又保证了对有特殊要求的设备系统无法实现自动五防逻辑判断时用户可以自主编辑设备的操作规则，有效的增加了系统的灵活性与适应性。

本发明的面向对象的局部拓扑的方法具有广泛的应用。将电网一次设备划分为一些相关设备的集合进行分析，将包含大量设备的复杂电网进行了一部分简化，提高了对电网进行拓扑分析的速度。同时，对于间隔的分析可以统一应用到防误校验系统、操作票系统等模块中。

本发明实现了设备状态智能识别功能。根据间隔内设备状态的逻辑判断识别出设备的状态，实时监控设备间隔的运行情况，一旦发现了错误的状态，系统会发出报警提示，促使用户及时发现并纠正错误，保证了电网的安全运行。通过比较设备操作前后的电网变化进行校验，保证了校验操作的准确性。

附图说明

图1功能结构示意图

图2本发明拓扑分析逻辑图

图3本发明拓扑分析流程图

图4本发明拓扑防误流程图

图5本发明具体实例开关间隔接线图

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。

本发明是基于对设备运行状态的智能识别而进行拓扑防误校验。基本思想是在电网实时数据的基础上，通过面向对象的局部拓扑分析得到设备操作前后的状态，分析设备的状态是否正常，即《电力系统调度规程》中规定的，电气设备的状态分为运行、热备用、冷备用、检修四种状态。如果设备状态不是运行、热备用、冷备用和检修中的任一种，那么设备的运行状态是异常的，操作将无法执行。通过分析设备操作前后电力系统的变化，得出设备操作对电网带来的影响，从而推出校验结果并给出提示。这样有效的防止了误操作，并且能够适应电力系统各种运行方式的变化。系统的功能模块如图1所示。

面向对象的局部拓扑分析是根据“设备间隔”进行拓扑分析。“设备间隔”包含要操作的主设备及与其状态相关的断路器、隔离开关、地刀、旁路刀闸。通过搜索设备的所有节点，得到关联设备的集合，形成设备间隔。搜索边界一般为母线、变压器、线路，对于特殊接线方式(如内桥式接线)特殊处理。图2所示为拓扑分析的逻辑图。

由拓扑分析可以得到设备间隔内各设备的信息，通过实时监控数据可获得各设备的分合状态。进行综合逻辑分析即可以得出各种设备的运行状态。

电气设备“四态”的定义如下：

运行：是指电气设备的隔离开关及断路器都在合闸状态且带有电压。

热备用：是指电气设备具备送电条件和起动条件，断路器一经合闸就转变为运行状态。

冷备用：电气设备除断路器在断开位置，隔离开关也在分闸位置。

检修：是指电气设备的所有断路器、隔离开关均断开。

电气设备的倒闸操作规律就是基于上述四个阶段进行。各种电气设备的“四态”规定如下：

(1)断路器

运行：指有关刀闸及开关都在合上位置。

热备用：指仅开关断开而有关刀闸仍在合上位置。

冷备用：指开关及各侧刀闸都在断开位置。

检修：指开关在冷备用状态，开关两则地刀闭合或两侧挂接地线，不需要判断线路的地刀是否合上。

(2)线路

运行：与开关状态一致。

热备用：与开关状态一致。

冷备用：在开关状态的基础上，如果旁刀断开是冷备用；如果旁刀合上了则表示旁带运行。

检修：在线路冷备用的基础上合线路侧刀闸。不需要判断开关两旁的地刀是否合上。

(3)母线

母线可以分为一般母线和旁路母线。针对其“四态”的规定分别描述如下。

1)一般母线

运行：指母线上所属设备(线路、主变、旁联、联变等)任何一个开关在运行状态。

热备用：所有开关分，至少有一个是热备用(其它开关设备可以冷备用)，且pt刀闸合，pt端地刀分。

冷备用：指母线上所属设备的开关都在冷备用状态。

检修：指母线上所属的开关都在冷备用或检修状态，且可用刀闸断开的避雷器及电压互感器应在冷备用或检修状态，母线地刀闭合或母线上挂接地线。

2)旁路母线

运行：有一旁路刀闸合，且该间隔开关运行。

热备用：所有旁刀分，且旁路开关在热备用状态。

冷备用：在热备用的基础上，旁路开关冷备用。

检修：在冷备用基础上，且可用刀闸断开的避雷器及电压互感器应在冷备用或检修状态，旁路母线地刀闭合或旁路母线上挂接地线。

(4)变压器

运行：指(主)变压器任意一侧的有关刀闸和开关都在合上位置。

内桥接线方式时，高压侧的判断是否运行需要的知道开关的状态或者是母联在的状态。如果开关闭合，则也是运行，如果母联合也是运行。

热备用：指(主)变压器各侧开关断开而刀闸仍在合上位置。

冷备用：(主)变压器各侧开关和刀闸都在断开位置，但不包括中性点接地刀闸。

检修：(主)变压器在冷备用状态，并按工作票要求布置好安全措施。

(5)手车开关

手车式配电装置各种位置的定义为：工作位置是指主回路隔离触头及二次插头可靠接触；试验位置是指主回路隔离触头脱离接触，但二次插头在可靠接触状态；检修位置是指主回路隔离触头和二次插头均脱离接触。

运行：手车在工作位置，开关合上。

热备用：手车在工作位置，开关断开。

冷备用：手车在试验位置，开关断开。

检修：手车在检修位置，开关断开，按检修工作票要求布置好安全措施，程序只要判断手车开关推出了开关柜就可以。

(6)电压互联器(PT)

1)普通刀闸关联的PT

运行：pt刀闸闭合，pt带电压。

热备用：电压互感器无此运行状态。

冷备用：pt刀闸断开。

检修：在冷备用基础上，地刀闭合或地线挂接。

2)手车刀闸的PT

运行：手车刀闸合。

冷备用：手车刀闸分

检修：手车及PT推出在柜外。因为PT在刀闸上面。

(7)电容器

运行：与关联的开关一样。

热备用：与关联的开关一样

冷备用：与关联的开关一样。

检修：本体检修时，开关冷备用(或检修)基础、电容器地刀合。

根据以上描述可以得出各种设备不同状态时设备间隔内所有设备的开合状态的逻辑关系，由此分析出设备的状态。

本发明提出的防误校验系统是基于对设备状态的智能识别基础上，比较分析操作前后的设备状态差别及对变电站和电网的影响而进行的。包括对设备进行局部拓扑得到设备间隔内各设备信息及状态、综合分析设备间隔内各设备的状态而得到设备的状态、分析操作前后的设备状态进行防误校验三个主要模块。根据图3所示的拓扑流程图和图4所示的防误校验流程图，将本发明的具体实现步骤表述如下。

根据图3所示的拓扑流程图，对设备进行拓扑分析的具体步骤如下：

步骤1：根据设备查找所有节点，节点个数为N；

步骤2：遍历节点，如果其中的某节点在节点列表中不存在则插入到节点列表中并进入下一步，如果已经存在于节点列表中则遍历下一节点，当所有节点都已遍历则结束；

步骤3：针对这一节点查找相连的设备，设备个数为M；

步骤4：遍历设备，如果其中的某设备是母线、线路、变压器、负荷则返回继续遍历下一设备，否则根据设备类型分别在对应设备列表中查找是否存在此设备，如果不存在则将此设备插入到设备列表中并进入下一步，如果已经存在则遍历下一个设备，如果所有设备都遍历结束则转入步骤2；

步骤5：针对这一设备查找对端节点，重复步骤2；

根据图4所示的防误校验流程图，对设备进行防误校验的步骤如下：

步骤1：根据图3所述步骤对设备进行拓扑分析，生成设备树。

步骤2：根据设备树中各设备的开合状态信息分析得出主设备当前的状态，分析方法如下：从实时库中取得拓扑分析得到的设备树中各设备的实时状态，利用四位二进制存储，分别为断路器、旁路刀闸、一般刀闸、接地刀闸/地线；对于同一支路相同的设备类型用“与”操作，对于不同支路用“或”操作，形成一个整数值。

步骤3：根据电气设备四种状态的定义进行逻辑分析，判断当前的设备状态是否正常，如果正常则继续执行下一步，如果不正常则抛出设备状体异常的提示，系统退出。

步骤4：将待操作设备的状态更改为将要进行的操作后的状态进行分析，重复步骤2得出主设备操作后的状态。如果此时状态正常，则防误校验通过允许此操作，防误程序退出；如果不正常则执行下一步；

步骤5：搜索设备状态列表，取得满足此操作后状态的所有正确设备状态列表，并得出可能动作的设备位；

步骤6：分析可能动作的设备的各种状态组合得出待操作设备的动作条件；

步骤7：将所有动作条件合并，对比设备操作前的初始状态分析异常原因并给出提示。

将不同设备的各种错误操作进行分析总结，得出下表。

表1操作前后状态变化与五防分析表

由于设备的状态与其所连接的开关状态想关联，所以以图5所示断路器接线图为例，按照上述步骤得出开关所关联设备的开合状态与开关运行状态的逻辑表(0为开，1为合)：

表2开关运行状态逻辑分析表

注：当断路器运行，热备用时线路器侧的地刀不应该闭合，否则要报出异常状态。

根据图5所示，断路器148的状态为运行，各设备开合状态对应表2中结果为10的行。在此状态上进行如下：

1)拉开隔离开关1482，此时对应表2中结果为8的行，状态无效，给出提示：“不允许带负荷断开刀闸”；

2)合上旁路刀闸1487，此时对应表2中结果为14的行，状态为运行且旁代运行，可以执行操作变位；

3)合上线路侧地刀1526b，此时对应表1中结果为11的行，状态为无效，给出提示：“不允许带负荷闭合地刀”；

4)设当前设备的状态为表1中结果为1的行，状态为“检修”，此时操作刀闸1483合，对应表2中结果为3的行，状态为“无效”，此时给出提示“不允许带地刀或地线合闸”。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于智能识别设备状态的拓扑防误校核方法，其特征在于，所述方法在电网实时数据的基础上，结合SCADA监控系统，进行面向对象的局部拓扑分析得到设备间隔内所有的断路器、隔离开关、旁路刀闸、接地刀闸/地线的信息及实时开合状态，对此进行逻辑分析得到电气设备的状态，通过分析设备状态是否正常以及操作前后电力系统的变化对电网带来的影响，推出校验结果并给出提示，从而实现拓扑防误校验。

2.根据权利要求1所述的拓扑防误校核方法，其特征在于，所述电气设备的状态分为运行、热备用、冷备用、检修四种状态，如果设备状态不是运行、热备用、冷备用和检修中的任一种，判断设备的运行状态是异常的；

所述“设备间隔”包含要操作的主设备及与其状态相关的断路器、隔离开关、地刀、旁路刀闸；以母线、变压器、线路、负荷为边界搜索设备的所有节点，得到关联设备的集合，形成设备间隔。

3.根据权利要求1或2所述的拓扑防误校核方法，其特征在于，所述拓扑防误校核方法具体步骤为：

1）对设备进行拓扑分析，生成设备树；

2）分析当前的设备状态，从实时库中取得拓扑分析得到的设备树中各设备的实时状态，利用四位二进制存储，分别为断路器、旁路刀闸、一般刀闸、地线；对于同一支路如果有相同的设备类型用“与”操作，对于不同支路用“或”操作，最后形成一个整数值；

3）判断当前的设备状态是否正常，如果正常则继续往下执行，如果不正常，则给出提示，系统退出；

4）在当前设备状态正常的情况下，重复步骤2，将带操作设备的实时状态更改为操作后的状态进行综合分析，得出设备操作后的状态，则防误校验通过，允许操作，防误程序退出；如果不正常则执行下一步；

5）分析操作前后的设备状态，分析异常原因并给出提示。

4.根据权利要求3所述的拓扑防误校核方法，其特征在于，步骤1中，对设备进行拓扑分析的具体步骤如下：

1.1）根据设备列表查找所有节点，遍历所有节点，如果节点在节点列表中不存在则插入到节点列表中，如果存在直接进入下一步；

1.2）针对各节点查找相连的设备，遇到母线、线路、变压器时结束搜索；

1.3）根据设备类型分别在对应设备列表中查找是否存在此设备，遍历所有设备，如果不存在则将此设备插入到设备列表中，如果已经存在则直接转入步骤1.1。