CN103151775B - 基于局部信息的配电网分布式馈线自动化拓扑计算方法 - Google Patents

Abstract

一种基于局部信息的配电网分布式馈线自动化拓扑计算方法，包括：在一配电网的自动化装置中仅存储当地的开关参数以及与当地开关有直接电气连接的开关的参数;在自动化装置之间建立通信链路，实现设备数据的同步；连接电源的开关定时向与该开关连接的其他开关发送电源消息，电源消息包括主供电电源消息和备用电源消息，通过电源消息的传送以及开关处电源类型的转换，实现主供电电源消息与备用电源消息在每个开关实例处存储，实现对配电网络拓扑状态的计算，作为分布式馈线自动化的拓扑基础。

Description

基于局部信息的配电网分布式馈线自动化拓扑计算方法

技术领域

本发明涉及电力技术，特别是涉及一种基于局部信息的配电网分布式馈线自动化拓扑计算方法。

背景技术

传统的配电网络拓扑计算方法，需要在一个全局统一的数据库中存储所有的设备参数及其连接关系，并通过数据采集与监控系统通过通信网络与设备现场的自动化装置建立通信联系，采集现场数据，从而进行网络拓扑分析，得出供电路径与电气岛等网络拓扑信息，这种集中式拓扑计算方式在配电线路发生变更时，维护工作量大，且容易出错。

电网智能化要求电网的控制结构从传统的中央决策方式转向分布式决策,这需要各自动化装置之间加强横向通信、协调与合作。各种分布式应用得到广泛的发展，同时，配电网络经常变更，从全局来看，设备参数及其连接关系是动态，而且单个现场的自动化装置的信息处理能力有限，无法存储与处理全局的配电网络参数信息。所以传统的基于统一数据库与集中式数据采集与监控系统的网络拓扑计算方法无法应用到这种分布式应用中；同时将全局参数下移到自动化装置中，又难以应对网络变化与规模增长的问题。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种基于局部信息的配电网分布式馈线自动化拓扑计算方法，与传统集中式拓扑信息处理相比，具有维护量小，局部处理不影响全局运行，可靠性高的优点。

本发明通过以下技术方案实现：

一种基于局部信息的配电网分布式馈线自动化拓扑计算方法，包括：

在一配电网的自动化装置中仅存储当地的开关参数以及与当地开关有直接电气连接的开关的参数;

在自动化装置之间建立通信链路，实现设备数据的同步；

连接电源的开关定时向与该开关连接的其他开关发送电源消息，电源消息包括主供电电源消息和备用电源消息，通过电源消息的传送以及开关处电源类型的转换，实现主供电电源消息与备用电源消息在每个开关实例处存储，实现对配电网络拓扑状态的计算。

较佳的，通过自动化装置之间的通信链路，实现设备数据的同步包括：

管理有公共开关的自动化装置之间必须建立通信链路；

自动化装置的嵌入式程序，为管理的本地开关建立设备服务实例，为外部设备建立设备代理实例；

自动化装置之间通过通信链路为同一个设备的设备服务实例与设备代理实例之间进行数据与消息的同步，代理实例之间不通信。

较佳的，电源消息的传送依照以下规则：

一个合闸的开关收到电源消息，在另一端立即转发；

任何开关收到电源消息时，立即保存在设备服务实例中，同时记录消息类型、收到消息的时间与消息来源对应的区段，以判别电源在左端还是右端；

联络开关收到主供电电源消息时，先存储主供电电源；再将主供电电源消息自动转换为备用电源消息，改变其中控制开关标识号为本开关标识号，并初始化电源电气距离为1，再在另一端转发备用电源消息；

存储消息时，对于具有同一个电源控制开关标示的信息仅保留最新的一个；

设备服务实例与设备代理实例之间通过信息的同步，传递信息，设备服务实例与设备代理实例中存储的主供电电源消息与备用电源消息也是完全一致的；

设备服务实例定时检查存储的主供电电源消息与备用电源消息，超过一定时间的消息自动删除。

较佳的，拓扑结果按如下方式表达：

一个开关的设备服务实例存有0或多个主供电电源消息以及0或多个备用电源消息，以及这些电源的控制开关信息、控制开关与本开关的电气距离信息；

所有具有同一个主供电电源消息的开关属于同一个电气岛；

处于同一个区段的开关属于同一个电气岛，而且电气距离小的开关为上游开关，电气距离大的开关为下游开关。

较佳的，主供电电源消息包括：

本地电源信息，包括电源容量、实时负荷；

本地电源的控制开关标识号；

电源电气距离，电源消息发送时，电源电气距离为0，消息每经过一个设备服务实例的传递，电气距离自动加1，电源电气距离因子越小，离供电电源的控制开关越近，反之越远，电气相邻的开关，它们对同一个电源点的电源电气距离之差不大于1。

较佳的，备用电源消息的消息内容格式与主供电电源消息一致，但其中的电源的控制开关标识号为对应该备用电源的联络开关标识号。

附图说明

图1是本发明应用的典型的配电网络结构示意图；

图2是对于图1网络配置的自动化装置之间的通信链路图；

图3是案例中FTU_2自动化装置内部存储的局部信息；

图4是图1所示网络中在开关2与3之间插入一个箱变示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

本发明所提供的基于局部信息的配电网分布式馈线自动化拓扑计算方法，略去配电网络中不影响拓扑关系的其他设备参数，仅保留开关设备及其连接关系；每个自动化装置仅包含有当地的开关参数、与当地开关有直接电气联系的开关及其连接关系。每个自动化装置仅包含有当地的开关参数、与当地开关有直接电气联系的开关及其连接关系。自动化装置中采用局部拓扑描述电力系统网络可以适应配电网络改动频繁以及网络规模任意扩大。一次系统的物理拓扑发生变化，只要变化点电气相邻的自动化装置参数就可以了，这种便利性如同计算机数据结构中的双向链表一样，仅需修改变化点两侧的指针，就可以完成一个节点的插入、删除与更改，而其他节点则完全保持不变，可以自动适应这种变化。

开关之间的连接关系通过区段来表达，如S（1,2）表示开关1与开关2是连接在一起的并构成区段S(1,2)。每个开关有两个区段，分别对应左端与右端。跨自动化装置的区段会在这些自动化装置中同时存在。

如图1和图2所示配电网络及通信链路，仅保留了开关及其连接关系信息，包括从3个变电站、1个开闭所，共有16个开关组成4条馈线，图中的方块为断开的开关，圆圈为闭合的开关；如图2表示了在不同的地点配置的自动化装置以及相互之间的通信链路，有通信链路的自动化装置可以相互通信，实现数据、消息的交互。对于图1网络每种自动化装置内部存储的开关以及区段信息如表1所示。

表1各DFA内部的开关与区段列表

通过设备服务实例与设备代理实例之间的同步，这些局部的设备参数与区段信息协同描述了整个网络拓扑。略去配电网络中不影响拓扑关系的其他设备参数，仅保留开关设备及其连接关系；每个自动化装置仅包含有当地的开关参数、与当地开关有直接电气联系的开关及其连接关系。自动化装置中采用局部拓扑描述电力系统网络可以适应配电网络改动频繁以及网络规模任意扩大。一次系统的物理拓扑发生变化，只要变化点电气相邻的自动化装置参数就可以了，这种便利性如同计算机数据结构中的双向链表一样，仅需修改变化点两侧的指针，就可以完成一个节点的插入、删除与更改，而其他节点则完全保持不变，可以自动适应这种变化。

以开关2处自动化装置为例，其内部仅保存有如图3所示的拓扑参数，其中开关2为本地开关，1、3、8是与本地开关2有直接电气连接的开关。参照图4，若线路发生改造在图1网络的开关2与3之间添加了一个箱变，仅需要修改FTU_2与FTU_3中的拓扑参数与通信参数，其他所有自动化装置参数都不需要修改。

连接电源的开关定时向与该开关有连接的其他开关的发送一个主供电电源消息，主供电电源消息内容包含如下几个部分：

本地电源信息，如电源容量、实时负荷等；

本电源的控制开关标识号，对于供电电源消息而言就是连接电源的开关标识号；

电源电气距离：表示离电源控制开关的电气距离。消息发送时，电源电气距离为0。消息每经过一个设备服务实例的传递，电气距离自动加1。电源电气距离因子越小，离供电电源的控制开关越近，反之越远。电气相邻的开关，它们对同一个电源点的电源电气距离之差不大于1。

除了主供电电源消息，还有一个备用电源消息，描述了主电源不能供电时可能可以替代的电源信息。备用电源消息内容格式与主供电电源一致，但其中的电源的控制开关标识号，是对应该备用电源的联络开关标识号。

本发明中其他开关的设备服务实例收到主供电电源消息或备用电源消息时按如下规则处理：

一个合闸的开关收到消息，在另一端立即转发。

任何开关收到电源消息时，立即保存在设备服务实例中，同时需要记录消息类型、收到消息的时间与消息来源对应的区段，以判别电源在左端还是右端。

联络开关收到主供电电源消息时，先存储主供电电源；再将主供电电源消息自动转换为备用电源消息，改变其中控制开关标识号为本开关标识号，并初始化电源电气距离为1。再在另一端转发备用电源消息；

存储消息时，对于具有同一个电源控制开关标示的信息仅保留最新的一个；

设备服务实例与设备代理实例之间通过信息的同步，传递信息，设备服务实例与设备代理实例中存储的主供电电源消息与备用电源消息也是完全一致的；

设备服务实例定时检查存储的主供电电源消息与备用电源消息，超过一定时间的消息自动删除。

通过消息的传递与存储，可以得到如下网络拓扑计算结果：

一个开关的设备服务实例可能存有0个或多个主供电电源信息以及0个或多个的备用电源信息，以及这些电源的控制开关信息、控制开关与本开关的电气距离信息；

所有具有同一个主供电电源信息的开关属于同一个电气岛；

处于同一个区段的开关，肯定属于同一个电气岛，而且电气距离小的开关为上游开关，电气距离大的开关为下游开关；

如图1所示配电系统中，与电源连接的开关101将定时的发送主供电电源消息给开关1，开关1转发给开关2与开关8，开关8收到开关1的后，将其转变为备用电源控制开关，带电信息，电源性质，所属端子。

控制开关	性质	所属端子	是否带电
				101	主	左	是
5	备	右	是
				8	备	左	是
12	备	右	是

表2.开关2保存的电源信息

表3是图1各个开关存储的与开关101控制的电源的电气距离信息。

开关	101	1	2	3	4	5	6	102	8	7	103	12	11	10	9	104
																	电气距离	0	1	2	3	4	5	1	2	2	1	2	4	1	1	2	3
性质	主	主	主	主	主	主	备	备	主	备	备	主	备	备	备	备

表3各个开关与电源101控制开关的电气距离

本发明提供的基于局部信息的配电网分布式馈线自动化拓扑计算方法，是在局部参数及其连接关系的基础上，通过自动化装置之间的水平通信，实现全局的网络拓扑表达与计算。通过这种方式，可以保证在分布式馈线自动化中极大的降低对现场自动化装置的硬件配置要求，并可以适应网络规模的扩大以及有效降低参数变更的影响范围。提高分布式馈线自动化的应用范围与适应性。

以上公开的仅为本申请的一个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。

Claims (2)

1.一种基于局部信息的配电网分布式馈线自动化拓扑计算方法，其特征在于，包括：

在一配电网的自动化装置中仅存储当地的开关参数以及与当地开关有直接电气连接的开关的参数;

在所述自动化装置之间建立通信链路，实现设备数据的同步；

连接电源的开关定时向与该开关连接的其他开关发送电源消息，所述电源消息包括主供电电源消息和备用电源消息，通过电源消息的传送以及开关处电源类型的转换，实现主供电电源消息与备用电源消息在每个开关实例处存储，实现对配电网络拓扑状态的计算；

所述通过所述自动化装置之间的通信链路，实现设备数据的同步包括：

管理有公共开关的自动化装置之间必须建立通信链路；

自动化装置的嵌入式程序，为管理的本地开关建立设备服务实例，为外部设备建立设备代理实例；

自动化装置之间通过通信链路为同一个设备的设备服务实例与设备代理实例之间进行数据与消息的同步，代理实例之间不通信；

所述电源消息的传送依照以下规则：

一个合闸的开关收到电源消息，在另一端立即转发；

任何开关收到电源消息时，立即保存在设备服务实例中，同时记录消息类型、收到消息的时间与消息来源对应的区段，以判别电源在左端还是右端；

联络开关收到主供电电源消息时，先存储主供电电源；再将主供电电源消息自动转换为备用电源消息，改变其中控制开关标识号为本开关标识号，并初始化电源电气距离为1，再在另一端转发备用电源消息；

存储消息时，对于具有同一个电源控制开关标示的信息仅保留最新的一个；

设备服务实例与设备代理实例之间通过信息的同步，传递信息，设备服务实例与设备代理实例中存储的主供电电源消息与备用电源消息也是完全一致的；

设备服务实例定时检查存储的主供电电源消息与备用电源消息，超过一定时间的消息自动删除；

拓扑结果按如下方式表达：

一个开关的设备服务实例存有0或多个主供电电源消息以及0或多个备用电源消息，以及这些电源的控制开关信息、控制开关与本开关的电气距离信息；

所有具有同一个主供电电源消息的开关属于同一个电气岛；

处于同一个区段的开关属于同一个电气岛，而且电气距离小的开关为上游开关，电气距离大的开关为下游开关；

所述主供电电源消息包括：

本地电源信息，包括电源容量、实时负荷；

本地电源的控制开关标识号；

电源电气距离，电源消息发送时，电源电气距离为0，消息每经过一个设备服务实例的传递，电气距离自动加1，电源电气距离因子越小，离供电电源的控制开关越近，反之越远，电气相邻的开关，它们对同一个电源点的电源电气距离之差不大于1。

2.如权利要求1所述的基于局部信息的配电网分布式馈线自动化拓扑计算方法，其特征在于，所述备用电源消息的消息内容格式与所述主供电电源消息一致，但其中的电源的控制开关标识号为对应该备用电源的联络开关标识号。

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