CN104201766B - 基于电源点追踪确定备自投时序及组合的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种基于电源点追踪确定备自投时序及组合的方法，从电网中的电源点开始搜索，一直搜索到所有的低电压等级母线为止，对于出现在同一供电路径中的备自投即认为备自投之间具有时序关系，对于属于同一供电路径同时电压等级又相同的备自投，其时序顺序为用户提供的时序参数得到。再将不同路径的第一个且属于N-1故障设备引起的动作的备自投组中的备自投进行组合，从而得到具体某个N-1故障引起的所有应动作的备自投信息。此方法大大减轻了用户对备自投时序特性的维护量，同时对电网运行方式的变化有很好的自适应性。
Description
技术领域
本发明涉及一种在N-1分析中确定备自投时序及组合的方法。属于电力系统自动化技术领域。
背景技术
随着地区电网的高速发展，电力系统的调度和控制变得越来越复杂。当前我国的电网结构仍较薄弱，地区电网的联系还不够紧密，互供能力不足，电网抵御故障能力、供电可靠性有待提高，发生大面积停电事故的可能性还存在。因此，积极开展地区电网实时安全分析工作，在线评估电网安全运行状况及事故隐患，从而及时提醒调度员采取必要的措施，将大面积停电的可能性及时消除或降低到最小程度，大幅度提高供电可靠性显得非常必要，静态安全分析中的N-1分析模块在地区电网中的应用也因此非常重要。
与网、省调电网不同，地区电网的特点是其管辖范围通常包括220kV及以下的主变及线路及部分500kV主变。其中220kV线路一般以环网供电方式运行，110kV主变或线路等通常按辐射网供电方式运行。为保证供电可靠性，地区电网在变电站内部通常装设大量的备自投装置（BATS）。BATS是保证供电可靠性的重要措施，当电网发生故障从而导致母线停电时，满足条件的BATS就会动作，断开工作母线所连的开关，合上备用电源的开关，给停电母线供电，这样就能大大减少了母线停电的可能，保证了供电的可靠性。可见，在地调电网中，BATS对保证可靠供电有着重要的作用。
N-1分析中，在确定某个具体的设备发生故障是否会引起备自投动作及引起动作的备自投的个数时，即确定某个N-1设备故障后引起哪些备自投动作时，通常需要首先模拟将故障设备断开，然后进行拓扑分析，得到所有满足动作条件的备自投信息。然后在满足动作条件的备自投中按备自投设置的时序参数分轮次顺序检测，得到每一轮应动作的备自投，直到所有的备自投均检测完毕。由于电网的运行方式不同，电网中不同的备自投的时序参数可能随之发生变化，这需要检测者根据电网的运行方式的变化来不断地对备自投的时序参数进行调整，维护量巨大并且容易出错。
发明内容
本发明旨在提供一种应用于电力系统N-1分析中的基于电源点追踪确定备自投时序及组合的方法，根据供电路径上的备自投的关系确定此N-1故障设备引起哪些备自投动作，以减轻检测者对备自投时序参数的维护工作量，同时对电网运行方式的变化有很好的自适应性，避免频繁的拓扑计算。
一种基于电源点追踪确定备自投时序及组合的方法，其特征在于：以220kV作为根节点进行供电路径搜索，根据供电路径与备自投的关系得到备自投的时序顺序；在供电路径中进行搜索，得到包含N-1某个具体设备引起的动作的备自投的一部分或全部的供电路径分支，由不同路径上的第一个备自投进行组合最终得到此N-1故障设备所引起的最终的动作的备自投。
按照以下步骤进行：
1）、确定某个具体的N-1设备发生故障引起的所有的满足动作条件的备自投信息；并
2）、基于电源点进行搜索得到供电路径信息：在处理中将220kV线路开关模拟断开，将所有的220kV母线作为电源点进行供电路径的搜索；在以220kV母线为根节点进行搜索时，只要搜索到35kV母线或10kV母线就将记录搜索路径信息，包括供电路径包含的设备信息及供电路径上经过的母线信息；搜索完后，得到所有电源点的所有供电路径信息；然后
3）、不同路径上的第一个备自投的组合：根据步骤1）确定的某个具体的N-1设备发生故障引起的所有的满足动作条件的备自投信息以及步骤2）基于电源点进行搜索得到的供电路径信息，通过组合的方法得到此N-1设备发生故障后最终满足动作条件的备自投。
组合得到N-1设备发生故障后最终满足动作条件的备自投组合的方法为：首先确定分支供电路径，记录包含N-1某个故障引起动作的备自投的一部分或全部的备自投的所有供电路径，再将不同路径上的第一个且为N-1某个故障引起动作的备自投，得到此N-1故障设备最终应触发的备自投信息，路径中其余的备自投信息为因时序关系不再满足条件的备自投。
本发明的积极效果在于：针对地区电网的特点，提出了一种新的处理方法，该方法在基态拓扑的基础上，以电源点为根节点进行搜索，只要搜索到10kV母线或35kV母线，就将搜索过程中的供电路径记录下来，再根据路径上的母线信息得到相应的备自投信息，最后根据不同路径上的第一个备自投信息组合得到某个故障设备引起的动作的备自投的组合，通过本方法可以极大地减轻用户的时序参数的维护量，同时对电网运行方式的变化具有很好的自适应性，大幅度提高了检测准确程度。
附图说明
图1是通用备自投模型图。
图2是本发明供电路径搜索示意图。
图3是本发明同一电压等级备自投时序特性图。
图4是本发明不同电压等级备自投时序特性图。
图5是本发明T接情况的备自投的时序特性图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施对本发明做进一步说明。
本发明的方法由确定某个N-1故障设备发生故障时满足动作条件的备自投，以电源点为根节点进行供电路径搜索的处理、不同路径上的第一个备自投的组合三部分构成。
1）、确定某个具体的N-1设备发生故障引起的所有的满足动作条件的备自投信息：这一步操作与传统的确定N-1故障设备发生故障时有哪些备自投满足动作条件的处理方法是一致的，即首先在基态潮流的基础上，模拟将故障设备断开，然后进行网络拓扑分析计算，计算完成后得到电网中所有母线及设备的带电状态，根据备自投的动作条件表,得到最终满足动作条件的备自投。
2）、基于电源点进行搜索得到供电路径信息：在处理中将220kV线路开关模拟断开，将所有的220kV母线作为电源点进行供电路径的搜索；将220kV线路的开关模拟断开的目的是在以220kV母线为根节点进行搜索时，不会通过220kV线路而搜索到另一个220kV变电站中。在以220kV母线为根节点进行搜索时，只要搜索到35kV母线或10kV母线就将记录搜索路径信息，包括供电路径包含的设备信息及供电路径上经过的母线信息。搜索完后，可以得到所有电源点的所有供电路径信息。
3）、不同路径上的第一个备自投的组合：根据步骤1）确定的某个具体的N-1设备发生故障引起的所有的满足动作条件的备自投信息以及步骤2）基于电源点进行搜索得到的供电路径信息，通过组合的方法得到此N-1设备发生故障后最终满足动作条件的备自投；
组合的方法为首先确定分支供电路径，记录包含N-1某个故障引起动作的备自投的一部分或全部的备自投的所有供电路径，再将不同路径上的第一个且为N-1某个故障引起动作的备自投，即得到此N-1故障设备最终应触发的备自投信息，路径中其余的备自投信息为因时序关系不再满足条件的备自投。
以下是本发明的实施例。
以220kV作为根节点进行供电路径搜索，从而根据供电路径与备自投的关系得到相关的备自投的时序顺序：在处理中将220kV线路开关模拟断开，将所有的220kV母线作为电源点进行供电路径的搜索，将220kV线路的开关模拟断开的目的是在以220kV母线为根节点进行搜索时，不会通过220kV线路而搜索到另一个220kV变电站中。在以220kV母线为根节点进行搜索时，只要搜索到35kV母线或10kV母线就将记录搜索路径信息，包括供电路径包含的设备信息及供电路径上经过的母线信息。搜索完后，可以得到所有电源点的所有供电路径信息，同一供电路径上相关联的备自投中，排在前面的备自投的时序参数低、排在后面的时序参数低。如果同一供电路径上出现不同的备自投的电压等级相同，则对相同电压等级的备自投按备自投固有的时序参数进行排序。
在供电路径中进行搜索，得到包含N-1某个具体设备引起的动作的备自投的一部分或全部的供电路径分支，由不同路径上的第一个备自投进行组合最终得到此N-1故障设备所引起的最终的动作的备自投：根据第一步通过供电路径确定的备自投的时序信息及某个具体的N-1设备发生故障引起的所有的满足动作条件的备自投信息，可以通过组合的方法得到此N-1设备发生故障后最终满足动作条件的备自投，组合的方法为首先确定分支供电路径，记录包含某个N-1设备故障导致动作的备自投的中的一部分或全部的供电路径，再将不同路径上的第一个且出现在N-1故障引起的备自投组中的备自投进行组合，得到此N-1故障设备最终应触发的备自投信息，路径中其余的备自投信息为因时序关系不再满足条件的备自投。
计算过程如下：
1）、建立备自投通用模型。在图1所显示的通用模型中，备自投包含的信息有：设备1、
设备2、开关1、开关2、母线1、母线2及母联开关、备自投的类型（母联备自投或设备备自投）、备自投的动作条件表，针对某个故障，只有满足动作条件的备自投才能动作。在图1中，可以构造四个备自投，备自投的信息及动作条件如表1：
表1
| 备自投 | 备自投1 | 备自投2 | 备自投3 | 备自投4 |
| 设备1 | 设备A | 设备B | 设备A | 设备B |
| 设备2 | 设备B | 设备A | 设备B | 设备A |
| 开关1 | 开关A | 开关B | 开关A | 开关B |
| 开关2 | 开关B | 开关A | 开关B | 开关A |
| 母线1 | 母线A | 母线B | 母线A | 母线B |
| 母线2 | 母线B | 母线A | 母线B | 母线A |
| 母联开关 | 开关C | 开关C | 开关C | 开关C |
| 备自投类型 | 母联备自投 | 母联备自投 | 设备备自投 | 设备备自投 |
| 动作条件 | 母线1不带电&&母线B带电&&母联开关热备用 | 母线1不带电&&母线B带电&&母联开关热备用 | 母线1不带电&&母线B不带电&&开关B热备用 | 母线1不带电&&母线B不带电&&开关B热备用 |
2）、确定N-1设备对应的备自投信息。确定N-1故障设备发生故障时有哪些备自投满足
动作条件的处理方法是，首先在基态潮流的基础上，模拟将故障设备断开，然后进行网络拓扑分析计算，计算完成后得到电网中所有母线及设备的带电状态，根据备自投的动作条件得到所有满足动作条件的备自投。
3）、将220kV母线作为电源点并作为根节点进行供电路径的搜索。在处理中将220kV
线路开关模拟断开，将220kV线路的开关模拟断开的目的是在以220kV母线为根节点进行搜索时，不会通过220kV线路而搜索到另一个220kV变电站中。在以220kV母线为根节点进行搜索时，只要搜索到35kV母线或10kV母线就将记录搜索路径信息，包括供电路径包含的设备信息及供电路径上经过的母线信息。搜索完后，可以得到所有电源点的所有供电路径信息。如图2，220kV母线的供电路径共计有8条，即：
第1条：220kV母线（经变压器A）->110kV母线(经线路A,变2)->10kV母线2；
第2条：220kV母线（经变压器A）->110kV母线(经线路B,变4)->10kV母线4；
第3条：220kV母线（经变压器A）->110kV母线(经线路B,变6)->10kV母线6；
第4条：220kV母线（经变压器A）->110kV母线(经线路C,变1)->10kV母线1；
第5条：220kV母线（经变压器A）->110kV母线(经线路C,变3)->10kV母线3；
第6条：220kV母线（经变压器A）->110kV母线(经线路C,变5)->10kV母线5；
第7条：220kV母线（经变压器A）->110kV母线(经线路C,变7)->10kV母线7；
第8条：220kV母线（经变压器A）->110kV母线(经线路C,变9)->10kV母线9；
供电路径搜索完后，根据供电路径上的母线信息转换为相应的备自投信息，这样排在前面的备自投时序参数小，排在后面的备自投的时序参数大，如果出现电压等级相同的备自投，则需要根据备自投本身提供的时序参数进行修正，将时序参数小的备自投排在时序参数大的备自投的前面。
4）、同一电压等级的时序确定,如图3，图中包含了2个备自投，分别为母联备自投及设
备备自投，其中设备备自投的时序参数为T，母联备自投的时序参数为T+△T，由于2个备自投是同一电压等级，所以供电路径中设备备自投应排在母联备自投的前面，从而如果A1发生故障，则最终动作的备自投应该是设备备自投，母联备自投不再满足动作条件。
5）、不同电压等级的时序确定，如图4，图中包含了2个备自投，分别为高压母联备自
投（K3备K1）及低压设备备自投(K5备K4)，其中高压母联备自投的时序参数为T，低压设备备自投的时序参数为T+△T，由于在供电路径搜索过程中，必然要先经过母线A,再经过母线C,所以高压母联备自投K3备K1排在低压设备备自投K5备K4前面，即如果在如果所示的位置发生故障时，则最终动作的备自投为K3备K1,而K5备K4不会动作。
6）、T接线方式下的备自投的时序的确定，如图5所示，供电路径有2条，第一条为L1->L2-
母线B1->母线E1,路径上有2个备自投，即为C1备B1,第2个为F1备E1;第二条路径为L1->L3->母线B2->母线E2,路径上有2个备自投，即为C2备B2,F2备E2。假设在L1发生故障，则初步确定满足条件的备自投为4个，即包括C1备B1,F1备E1,C2备B2,F2备E2。由于C1备B1与F1备E1在同一供电路径上,C2备B2与F2备E2在同一供电路径上，所以最终确定L1发生故障后取2个路径中包含L1故障能动作的备自投并且排在路径前面的备自投，即最终确定的备自投为C1备B1和C2备B2。
Claims (2)
1.一种基于电源点追踪确定备自投时序及组合的方法，其特征在于：以220kV作为根节点进行供电路径搜索，根据供电路径与备自投的关系得到备自投的时序顺序；在供电路径中进行搜索，得到包含某个具体的N-1故障设备引起的动作的备自投的一部分或全部的供电路径分支，由不同路径上的第一个备自投进行组合最终得到此N-1故障设备所引起的最终的动作的备自投；按照以下步骤进行：
1）、确定某个具体的N-1故障设备发生故障引起的所有的满足动作条件的备自投信息；并
2）、基于电源点进行搜索得到供电路径信息：在处理中将220kV线路开关模拟断开，将所有的220kV母线作为电源点进行供电路径的搜索；在以220kV母线为根节点进行搜索时，只要搜索到35kV母线或10kV母线就将记录搜索路径信息，包括供电路径包含的设备信息及供电路径上经过的母线信息；搜索完后，得到所有电源点的所有供电路径信息；然后
3）、不同路径上的第一个备自投的组合：根据步骤1）确定的某个具体的N-1故障设备发生故障引起的所有的满足动作条件的备自投信息以及步骤2）基于电源点进行搜索得到的供电路径信息，通过组合的方法得到此N-1故障设备发生故障后最终满足动作条件的备自投。
2.如权利要求1所述的基于电源点追踪确定备自投时序及组合的方法，其特征在于得到N-1故障设备发生故障后最终满足动作条件的备自投组合的方法为：首先确定分支供电路径，记录包含某个具体的N-1故障设备引起动作的备自投的一部分或全部的备自投的所有供电路径，再将不同路径上的第一个且为某个具体的N-1故障设备引起动作的备自投，得到此N-1故障设备最终应触发的备自投信息，路径中其余的备自投信息为因时序关系不再满足条件的备自投。
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