CN104348153B - 地区电网主设备故障自动转供电控制执行方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种地区电网设备故障时的电网转供电控制执行方法，特别是一种地区电网主设备故障自动转供电控制执行方法，其根据在递进式主网重构技术和转供电恢复路径的基础上获得的自动转供电策略，所获得的自动转供电策略具有逻辑化、条理化、有效化的特点，然后采用分轮次、包含反馈解锁逻辑的复合式串并行遥控方式遥控地区主网开关，快速消除或限制主设备的过载，提高了执行的效率，保证执行的时限和电网运行的安全性，从而保证了电网主设备的安全运行，达到辅助调度监控人员进行电网故障分析判断，提高故障处理效率的目的。

Description

地区电网主设备故障自动转供电控制执行方法

技术领域

本发明涉及一种地区电网设备故障时的电网转供电控制执行方法，特别是一种地区电网主设备故障自动转供电控制执行方法。

背景技术

地区电网主设备(220kV主变或线路)故障引起设备过载，需要快速消除或限制主设备过载，按照调度监控人员的以往经验，处理此故障无非是通过转供电或者限电拉闸这两种方法。电网重大事故情况需要快速恢复停电的负荷或对部分负荷转电限电以限制主设备的超载，目前惯用方式是调度员电话通知运行所或监控人员遥控操作，速度慢。切荷不及时往往导致电网过载而产生震荡、低频，甚至电网崩溃，因此需要凭借自动化手段在线实时实现快速切荷，避免人工处理造成的时延，一般单一的采用串行遥控方式执行或者并行遥控方式执行。

地区电网主设备故障自动转供电控制如果按照传统的串行遥控方式执行,其优点是：一次只允许动作一个主网开关，遥控安全；缺点是：遥控完所有的主网开关需要时间较长，效率较低。如果按照传统的并行遥控方式执行,其优点是：一次允许同时动作多个主网开关，执行时间短，效率较高；缺点是：同时动作多个主网开关，增加了遥控安全性的风险。

然而，根据地区电网主设备故障时要求最短时间快速消除故障或限制主设备过载，同时保证电网安全运行的原则，单一采用串行遥控方式或并行遥控方式都无法满足要求。

发明内容

本发明的目的在于根据现有技术的不足之处而提供一种以地区主网调控一体系统平台为基础，包含反馈解锁逻辑的复合式串并行遥控方式对地区主网开关进行分轮次遥控，达到快速消除或限制主设备过载目的的地区电网主设备故障自动转供电控制执行方法。

本发明的目的是通过以下途径来实现的：

地区电网主设备故障自动转供电控制执行方法，其要点在于，包括如下步骤：

地区电网主设备故障发生时，从调控一体系统平台获取故障点信息，包故障设备、设备过载点以及故障设备关联的厂站信息；

对地区电网进行递进式主网重构：对地区主网进行网络拓扑分析时，自行断开所有的220kV电压等级线路开关，从而将整个电网划分成若干个220kV电压等级子系统，根据获得的故障点信息把由于主设备故障引起的设备过载点定位到具体的220kV电压等级厂站及此厂站所归属的220kV电压等级子系统；

对转供电恢复路径进行选择：根据220kV电压等级子系统内的110kV电压等级线路运行状态对电网潮流影响最大的特点，首先考虑两个220kV电压等级子系统内有关系的110kV电压等级联络线路，通过此联络线路把设备过载的220kV电压等级子系统内超过设备最大容量而引起设备过载的那部分负荷转由110kV电压等级联络线路对侧厂站所归属的220kV电压等级子系统供电；

按照变电站接线方式结合负荷由大到小的顺序逐个进行如下选择：

第一轮分析首先判断与110kV联络线在同一段运行母线上的馈线有功之和是否大于1，满足条件的情况下选择110KV热备用联络线；

第二轮分析按照先桥式接线方式，后线变接线方式，同时潮流由大到小的原则，寻找220kV厂站所供电的110kV厂站进行转供电分析；

第三轮分析重新考虑第一轮分析后无法消除主设备过载的110kV热备用联络线，此时主设备过载的判断以105%为准；

第四轮分析重新考虑第二轮分析后造成轻微过载的厂站，此时主设备过载的判断以105%为准；

第五轮分析再次考虑第一轮操作后无法消除主设备过载的110kV热备用联络线，此时主设备过载的判断以105%为准；

第六轮分析计算出过载的负荷总量，结合“限电序位表”进行切荷；

每轮分析后的转供电策略若能够达到消除主设备过载的目的，则转供电系统停止继续分析，获得转供电实施策略方案，所述的转供电策略方案中包括有对所要遥控的地区主网开关之间存在遥控先后及闭锁逻辑关系，该关系来自电力系统操作规程；

第一轮至第六轮生成的转供电策略按照批次遥控及复合式串并行遥控的原则进行如下控制执行，每一轮的转供电策略都具有多个执行开关项目：

根据转供电策略按照第一轮到第六轮逐轮次串行遥控地区主网开关，前一轮次转供电策略所包含的地区主网开关全部遥控完的情况下，才能执行下一轮次转供电策略所包含的地区主网开关；对同一轮次所包含的转供电策略，包含多个厂站的多个主网开关，这时并行遥控执行不同厂站之间的一个主网开关；而对同一个厂站的多个主网开关，则串行遥控一个一个逐步执行。

其中并行遥控的方式如下：

通过调控一体系统的实时数据库的批次遥控接口将转供电策略方案快速发送到实时数据库模块，实时数据库模块将接收到的方案及单执行项做必要的安全性检查，生成事项，然后分解发送到事项对应的前置模块中的RTU描述结构中；前置模块收到批次遥控的单执行项后，每个RTU描述结构都有单独的线程执行资源，RTU间没有相关性，可以独立执行。

本发明所涉及的技术定义：

批次遥控指的是转供电策略按照第一轮到第六轮逐轮次遥控地区主网开关。

地区主网是由母线、线路、主变压器等组成的网络。地区主网网络重构的主要操作对象是220kV变电站的110kV母联开关、110kV线路开关以及110kV变电站的110kV母联开关、10kV母联开关。

所述的串行遥控是利用调控一体系统的遥控接口，在MMI（人机界面）上调入转供电方案，进程自动循环执行。

本发明所述的递进式主网重构技术的目的是为了缩小转供电或限电拉闸范围，提高计算分析的速度。为了保证地区电网主设备故障后自动生成的转供电策略的合理性，利用递进式主网重构技术可以确定恢复路径，用潮流和灵敏度计算作为恢复控制手段，在此基础上进行恢复控制。转供电恢复路径的选择是递进式主网重构技术的关键，它直接影响到转供电策略的最优性和合理性，而转供电策略的最优性和合理性最终又影响到电网的稳定运行。

事故快速切荷及主要设备N-1超载自动转电切荷功能的方案有非常强的时效性，也就是说在此情况下，转供电方案的执行时限非常严格，转供电方案内的每步遥控命令的执行必须要在规定的时间内执行完毕，否则就会错失事故处理的最佳时机。本发明根据在递进式主网重构技术和转供电恢复路径的基础上获得的自动转供电策略，所获得的自动转供电策略具有逻辑化、条理化、有效化的特点，然后采用分轮次、包含反馈解锁逻辑的复合式串并行遥控方式遥控地区主网开关，快速消除或限制主设备的过载，提高了执行的效率，保证执行的时限和电网运行的安全性，从而保证了电网主设备的安全运行，达到辅助调度监控人员进行电网故障分析判断，提高故障处理效率的目的。

所述的反馈解锁逻辑是指地区主网转供电策略所要遥控的地区主网开关之间存在遥控先后及闭锁逻辑关系。对同一轮次同一厂站的转供电策略来说，如果前一个主网开关遥控不成功，则与它存在闭锁逻辑关系的下一个主网开关则应该自动闭锁不遥控，否则会有可能造成变电站失电等风险。因此，本发明结合串并行遥控，提出地区主网转供电策略的执行采用分轮次、包含反馈解锁逻辑的复合式串并行遥控方式遥控地区主网开关。

故障信号能否正常捕捉到，是保证本发明能否正确辨识故障，能否正确生成方案至关重要的一个环节。本发明采用多线程技术防止故障信号的误报和漏报。其中故障事项接收线程用于时刻捕捉故障信号，在捕捉到故障信号后触发主计算线程自动进行转供电分析；而另外一条辅计算线程主要目的是在故障发生后，故障事项接收线程无法捕捉到故障信号而无法触发主计算线程自动进行转供电分析的情况下，可人工操作进行补救完成转供电分析。

当地区电网主设备发生故障后造成设备过载，地区主网调控一体系统发来的开关动作信号会触发系统中的主计算线程自动进行转供电分析，而后生成转供电策略。但是，如果由于站端装置异常造成故障跳闸信号的误报，触发系统中的主计算线程按照错误的故障辨识结果进行转供电分析，就会干扰调度监控人员的日常工作，从而产生的影响是非常严重的。因此，我们辨识故障不能仅根据事故跳闸信号来判断，而应该结合遥测数据变化来共同作为判断故障的依据。这样才能防止信号误报造成的不良影响。

当地区电网主设备发生故障后造成设备过载，由于站端装置异常造成故障跳闸信号的漏报，从而无法触发主计算线程的计算分析，会错过故障处理的最佳时机，影响电网设备的安全运行。这个时候如果调度监控人员发现没有转供电策略生成，可以通过人工操作的方式进行补救，人工启动辅计算线程进行转供电分析，最短时间内使故障得以处理。

综上所述，本发明以地区主网调控一体系统平台为基础，根据在递进式主网重构技术和转供电恢复路径的基础上获得的自动转供电策略，然后采用分轮次、包含反馈解锁逻辑的复合式串并行遥控方式遥控地区主网开关，快速消除或限制主设备的过载，提高了执行的效率，保证执行的时限和电网运行的安全性，从而保证了电网主设备的安全运行，达到辅助调度监控人员进行电网故障分析判断，提高故障处理效率的目的。

具体实施方式

最佳实施例：

本发明所述的地区电网主设备故障自动转供电控制执行方法采用包含反馈解锁逻辑的复合式串并行遥控方式对地区主网开关进行分轮次遥控，达到快速消除或限制主设备过载的目的，实现目标：第一、要提供转供电方案的批次遥控自动执行功能；第二、要在规定的时限内将转供电方案内的执行完毕。所涉及的串行遥控和并行遥控的内容如下：

为达到转供电方案的批次遥控自动执行功能最简单的实现方案是利用调控一体系统的遥控接口，在MMI上调入转供电方案，进程自动循环执行，称为串行遥控。理论上单遥控耗时=8秒，那么方案耗时=8*N。明显的当方案中的执行条目越多，方案耗时越长，而且方案耗时很难达到事故拉闸操作的限时要求。

串行遥控可以实现第一目标：提供转供电方案的批次遥控自动执行功能，但无法达到第二目标：要在规定的时限内将转供电方案执行完毕。为此，提出并行遥控, 其步骤为：

人机界面（MMI模块）利用实时数据库（DBADM模块）的批次遥控接口功能将转供电方案快速发送到实时数据库模块，实时数据库模块将接收到的方案及单执行项做必要的安全性检查，生成事项，然后分解发送到对应的前置模块中的RTU描述结构中。前置模块收到批次遥控的单执行项后，每个RTU描述结构都有单独的线程执行资源，RTU间没有相关性，可以独立执行。

相比较串行遥控，并行遥控的批次命令执行的效率很高，可以保证执行的时限。一般情况下，方案执行时间= 转供电方案中同站单执行项最大个数*8秒。

结合发明内容，地区电网主设备故障自动转供电控制执行方法，包括如下步骤：

步骤一：故障发生，获取故障点信息；

步骤二： 递进式主网重构技术：根据地区电网主设备故障自动转供电系统主要考虑220kV电压等级变压器和线路故障的特点，网络拓扑分析前自行断开所有的220kV电压等级线路开关，从而将整个电网划分成若干个220kV电压等级子系统。同时，根据前面故障在线智能辨识所得到的故障点信息把由于主设备故障引起的设备过载点定位到具体的220kV电压等级厂站及此厂站所归属的220kV电压等级子系统；

步骤三：转供电恢复路径的选择：根据220kV电压等级子系统内的110kV电压等级线路运行状态对电网潮流影响最大的特点，首先考虑两个220kV电压等级子系统内有关系的110kV电压等级联络线路，通过此联络线路把设备过载的220kV电压等级子系统内超过设备最大容量而引起设备过载的那部分负荷转由110kV电压等级联络线路对侧厂站所归属的220kV电压等级子系统供电，能够起到很明显的消除或限制设备过载的作用。其次，考虑220kV电压等级子系统内的110kV电压等级变电站内个别负荷的转供。

步骤四：按照变电站接线方式（内桥接线、3台主变扩大外桥接线、2台主变扩大外桥接线、线变组）结合负荷由大到小的顺序逐个进行选择。

步骤五：在通过操作上述两个步骤后还无法完全消除主设备过载的情况下才考虑限电拉闸，根据主设备过载量计算出需要切除负荷的大小，结合地区直拉限电序位表自动选择主设备过载所在的220kV电压等级子系统内相关的10kV馈线负荷，保证切除最小的负荷后就能够达到消除或限制设备过载的目的。

技术方案步骤四之转供电策略的生成步骤如下：

地区电网主设备故障自动转供电系统最多经过六轮分析生成转供电策略，每轮分析后的转供电策略若能够达到消除主设备过载的目的，则转供电系统停止继续分析：

第一轮分析首先判断与110kV联络线在同一段运行母线上的馈线有功之和是否大于1，满足条件的情况下选择110KV热备用联络线。

第二轮分析按照先桥式接线方式，后线变接线方式，同时潮流由大到小的原则，寻找220kV厂站所供电的110kV厂站进行转供电分析。

第三轮分析重新考虑第一轮分析后无法消除主设备过载的110kV热备用联络线，此时主设备过载的判断以105%为准。

第四轮分析重新考虑第二轮分析后造成轻微过载的厂站，此时主设备过载的判断以105%为准。

第五轮分析再次考虑第一轮操作后无法消除主设备过载的110kV热备用联络线，此时主设备过载的判断以105%为准。

第六轮分析计算出过载的负荷总量，结合调控一体化系统中的“限电序位表”进行切荷。输出转供电策略。

地区电网主设备故障自动转供电系统生成转供电策略的执行采用反馈解锁逻辑的复合式串并行遥控方式分轮次遥控地区主网开关，达到快速消除或限制设备过载的目的。批次遥控指的是转供电策略按照第一轮到第六轮逐轮次遥控地区主网开关，不允许前一轮转供电策略所包含的地区主网开关没全部遥控完的情况下就执行下一轮转供电策略所包含的地区主网开关。对同一轮次所包含的转供电策略，可能包含多个厂站的多个主网开关，这时可同时执行不同厂站之间的一个主网开关，我们称之为并行遥控。而对同一个厂站的多个主网开关，必须一个一个逐步执行，不允许此厂站内的多个主网开关同时执行，我们称之为串行遥控。因此，第一轮至第六轮生成的转供电策略按照批次遥控及复合式串并行遥控的原则。

本发明未述部分与现有技术相同。

Claims (3)

1.地区电网主设备故障自动转供电控制执行方法，其特征在于，包括如下步骤：

地区电网主设备故障发生时，从调控一体系统平台获取故障点信息，包括故障设备、设备过载点以及故障设备关联的厂站信息；

对地区电网进行递进式主网重构：对地区主网进行网络拓扑分析时，自行断开所有的220kV电压等级线路开关，从而将整个电网划分成若干个220kV电压等级子系统，根据获得的故障点信息把由于主设备故障引起的设备过载点定位到具体的220kV电压等级厂站及此厂站所归属的220kV电压等级子系统；

对转供电恢复路径进行选择：根据220kV电压等级子系统内的110kV电压等级线路运行状态对电网潮流影响最大的特点，首先考虑两个220kV电压等级子系统内有关系的110kV电压等级联络线路，通过此联络线路把设备过载的220kV电压等级子系统内超过设备最大容量而引起设备过载的那部分负荷转由110kV电压等级联络线路对侧厂站所归属的220kV电压等级子系统供电；

按照变电站接线方式结合负荷由大到小的顺序逐个进行如下选择：

第一轮分析首先判断与110kV联络线在同一段运行母线上的馈线有功之和是否大于1MW，满足条件的情况下选择110KV热备用联络线；

第二轮分析按照先桥式接线方式，后线变接线方式，同时潮流由大到小的原则，寻找220kV厂站所供电的110kV厂站进行转供电分析；

第三轮分析重新考虑第一轮分析后无法消除主设备过载的110kV热备用联络线，此时主设备过载的判断以105%为准；

第四轮分析重新考虑第二轮分析后造成轻微过载的厂站，此时主设备过载的判断以105%为准；

第五轮分析再次考虑第一轮操作后无法消除主设备过载的110kV热备用联络线，此时主设备过载的判断以105%为准；

第六轮分析计算出过载的负荷总量，结合“限电序位表”进行切负荷；

每轮分析后的转供电策略若能够达到消除主设备过载的目的，则转供电系统停止继续分析，获得转供电实施策略方案，所述的转供电策略方案中包括有对所要遥控的地区主网开关之间存在遥控先后及闭锁逻辑关系，该关系来自电力系统操作规程；

第一轮至第六轮生成的转供电策略按照批次遥控及复合式串并行遥控的原则进行如下控制执行，每一轮的转供电策略都具有多个执行开关项目：

根据转供电策略按照第一轮到第六轮逐轮次串行遥控地区主网开关，前一轮次转供电策略所包含的地区主网开关全部遥控完的情况下，才能执行下一轮次转供电策略所包含的地区主网开关；对同一轮次所包含的转供电策略，包含多个厂站的多个主网开关，这时并行遥控执行不同厂站之间的一个主网开关；而对同一个厂站的多个主网开关，则串行遥控一个一个逐步执行。

2.根据权利要求1所述的地区电网主设备故障自动转供电控制执行方法，其特征在于，并行遥控的方式如下：

通过调控一体系统的实时数据库的批次遥控接口将转供电策略方案快速发送到实时数据库模块，实时数据库模块将接收到的方案及单执行项做必要的安全性检查，生成事项，然后分解发送到事项对应的前置模块中的RTU描述结构中；前置模块收到批次遥控的单执行项后，每个RTU描述结构都有单独的线程执行资源，RTU间没有相关性，能够独立执行。

3.根据权利要求1所述的地区电网主设备故障自动转供电控制执行方法，其特征在于，还包括有故障事项接收线程和辅计算线程，故障事项接收线程用于时刻捕捉故障信号，在捕捉到故障信号后触发主计算线程自动进行转供电分析；辅计算线程是在故障发生后，故障事项接收线程无法捕捉到故障信号而无法触发主计算线程自动进行转供电分析的情况下，人工操作进行补救完成转供电分析。