CN104659920A - 一种配电线路的拓扑配置方法 - Google Patents
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Abstract
一种配电线路的拓扑配置方法，属于电力自动化领域。其特征在于：根据配置规则采用配置语言对如下关系进行描述：用于描述馈线上设备之间连接关系的馈线拓扑关系描述、用于对站所内部的连接细节进行描述的站所内部拓扑关系描述以及站所设备与STU的对应关系。通过采用了IEC61850标准对馈线拓扑关系、站所内部的拓扑关系以及站所设备与STU对应关系进行描述，为现有技术的电网故障诊断技术以及自愈技术提供了技术支持，因此无需依赖于配电自动化主站的分布式智能FA提供拓扑信息，方便实现STU之间的有效自治。
Description
技术领域
一种配电线路的拓扑配置方法，属于电力自动化领域。
背景技术
馈线自动化（FA）功能是配电网自动化的重要功能，利用自动化装置或系统，监视配电线路的运行状况，及时发现线路故障，诊断出故障区间并将故障区间隔离，恢复对非故障区间的供电。馈线自动化可以作为一个独立的系统存在，也可以作为配电自动化主站系统数据采集与监控（SCADA）之上的一个高级应用软件。
常规的FA实现模式可根据是否需要通信条件分为：1）不依赖通信通道，利用出口断路器或重合器与线路分段开关（器）进行顺序重合，完成故障隔离与非故障区段的恢复供电，称为就地控制型馈线FA；2）由控制主站集中处理馈线终端（FTU）的故障检测信息进行故障定位，进行隔离故障与非故障区段恢复供电，称为集中控制型FA；3）相邻的智能型配电终端FTU通过相互通信，完成故障区间的判断，进行隔离故障与非故障区段恢复供电，称为分布智能型FA。而集中型FA供电恢复时间都在分钟级。分布智能型FA的供电恢复时间可在秒级，能够满足对供电质量十分敏感的负荷（如半导体集成电路制造厂、有重要赛事的体育场馆）的需求。
分布式智能FA依赖于相邻的STU（Smart Terminal Unit智能配电终端）之间进行故障信息的交互和控制命令的传递，馈线上一次设备的相邻关系、STU之间的相邻关系，是分布式智能FA的基础。中压配电网包含的电压等级较少，没有连接不同电压等级的变压器，设备一般属于线路（馈线），不同线路之间的连接关系少，设备之间的连接比较松散，设备之间主要通过配电线路连接。在现有技术中，分布式FA要么缺乏拓扑关系的配置，要么拓扑关系的配置只能满足自身的需求，无法形成与配电主站之间、配电终端与配电终端之间的模型的相互匹配和相互验证。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种不依赖于配电自动化主站的分布式智能FA提供的拓扑信息，实现STU之间有效自治的配电线路的拓扑配置方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该配电线路的拓扑配置方法，其特征在于：根据IEC61850规范，通过配置规则采用配置语言对如下关系进行描述：
馈线拓扑关系描述，用于描述馈线上设备之间的连接关系；
站所内部拓扑关系描述，用于对站所内部的连接细节进行描述；
站所设备与STU的对应关系。
优选的，所述的配置规则包括：
初始化配置，用于生成配置文件；
以及如下配置中的至少一个：
校核配置，对STU对配置文件进行校核和修正；
异动配置，在配电线路改变后对应修改的，涉及线路的连接拓扑和STU的相邻关系。
优选的，所述的配置语言为IEC61850中定义的SCL语言。
优选的，所述的配置文件为用于描述所监控的站所内的设备相连关系的cid文件以及描述馈线上相邻设备、站所之间的相连关系的fcd文件。
优选的，在进行所述的站所设备与STU的对应关系的描述时，站所设备与STU遵循如下对应规则：站所设备与STU一一对应时，站所设备通过相对应的STU连接至IP网络；站所设备内存在有多个智能电子设备时，选取任意一个作为STU连接至IP网络。
优选的，在进行所述的馈线拓扑关系描述时，连接在馈线上的站所设备均看作为一个多端口的整体。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：
1、通过采用了IEC61850标准对馈线拓扑关系、站所内部的拓扑关系以及站所设备与STU对应关系进行描述，为现有技术的电网故障诊断技术以及自愈技术提供了技术支持，因此无需依赖于配电自动化主站的分布式智能FA提供拓扑信息，方便实现STU之间的有效自治；
2、采用变电站配置语音SCL实现了配电终端监控设备内部拓扑的配置和配电终端之间拓扑的配置。SCL语言以XML语言为基础，增强了配置的可读性和配电终端的自描述能力；
3、SCL语言是IEC 61850定义的标准配置语言，增强了配置文件的规范性。采用IEC 61850 SCL配置语言，提出了完整的配电终端的配置解决方案，同时为配电终端与配电主站之间模型的匹配提供了基础；
4、将配电终端监测的一次设备对象柱上开关、环网柜、开闭所等在进行馈线拓扑配置的时候作为一个整体单位（配电站，Secondary- Substation），对于内部的配置按照IEC 61850中变电站的配置方法进行配置。
附图说明
图1为馈线拓扑网络示意图。
图2为环网柜拓扑网络示意图。
图3为配电网一次设备与STU连接示意图。
其中：1、馈线A 2、第一隔离开关 3、第一配电站所 4、联络开关 5、第二配电站所 6、第二隔离开关 7、馈线B 8、断路器 9、母线 10、柱上开关 11、开闭所 12、智能电子设备IED 13、STU 14、IP网络。
具体实施方式
图1~3是本发明的最佳实施例，下面结合附图1~3对本发明做进一步说明。
配电线路的拓扑配置方法，包括如下三部分：1、馈线拓扑关系的表示；2、站所内部的拓扑关系表示；3、站所设备与STU对应关系的表示。
馈线拓扑关系的表示用于描述馈线上设备之间的连接关系，包括馈线以及接入馈线中的站所设备。站所设备可以是柱上开关、环网柜、开闭所、配电变压器等。在进行馈线拓扑关系的描述时，接入相应馈线段中的站所设备看做是一个整体，作为一个多端口的元件。
以图1所示的馈线为例，在馈线网络中，馈线A1与馈线B7之间依次连接第一隔离开关2、第一配电站所3、联络开关4、第二配电站所5、第二隔离开关6。第一隔离开关2与第一配电站所3之间、第一配电站所3与联络开关4之间、联络开关4与第二配电站所5之间、第二配电站所5与第二隔离开关6之间间隔形成多个馈线段。
在进行馈线拓扑关系描述时，采用IEC61850中定义的SCL语言对馈线的拓扑连接关系进行描述，在进行描述时，需要按照如表1所示的设备类型编码对连接在馈线中的站所设备进行类型定义，同时需要对站所设备之间间隔形成的馈线段进行定义。
表1
站所内部的拓扑关系表示主要对站所内部的连接细节进行描述，主要对环网柜内的开关、母线的连接状态进行描述。站内信息的配置按照变电站的模式进行，同样采用变电站配置语言SCL进行配置。
以图2所示的环网柜为例，在该环网柜中，包括母线9以及连接在母线9上的多个断路器8。当对图2所示的环网柜进行站所内部的拓扑关系表示时，同样可采用表1中所示的代码。
在进行站所设备与STU的对应关系的表示时，对于简单的配电网一次设备，如柱上开关、环网柜等，一次设备与STU之间是一一对应的关系，对于某些复杂的配电网一次设备，如配电站、开闭所等，站所内可能由多个智能电子设备（IED），这时需要选择其中一个智能电子设备（IED）作为STU负责与馈线上相邻的STU或者主站系统进行通信，以实现一次设备与STU之间的一一对应的关系。
在如图3所示的配电网一次设备与STU连接示意图中，两个柱上开关10分别通过一个STU13与IP网络14相连，而开闭所11通过较复杂的一次设备与IP网络连接，在该一次设备中，包括一个STU13以及两个智能电子设备IED12，在进行拓扑关系的表示时，开闭所11通过选择STU13实现与IP网络14的连接。
在配电自动化中，一次设备如柱上开关、环网柜等对应一个智能电子设备IED12，开闭所、配电所内或许会有多个智能电子设备IED12，此时将其内的多个智能电子设备IED12对外看做是一个智能电子设备IED12，这也是与变电站自动化不同之处。通过如上设置，实现了一次设备与STU13之间的一一对应关系，通过一次设备的拓扑连接关系就能查询到相应的STU13，若需要了解站所内部的一次设备拓扑关系，可以查询相应的STU13。
进行上述的馈线拓扑关系的表示、站所内部的拓扑关系表示、站所设备与STU对应关系的表示时，分别需要在相应的配电网终端中进行如下配置：（1）、初始化配置；（2）、校核配置；（3）异动配置。
在配电网终端上进行配置时，会出现如下两种配置文件：cid文件和fcd文件，其中cid文件用于描述终端本身的配置信息，终端本身的功能信息；fcd文件用于描述馈线的连接关系信息，一次设备的相邻关系，终端设备的相邻关系。
初始化配置为工程安装初期，由工程人员根据馈线自动化的要求，完成终端功能的设置（cid文件），馈线功能的设置（fcd文件）。cid文件拓扑信息主要描述所监控的站所内的设备相连关系，fcd文件主要描述馈线上相邻设备、站所之间的相连关系。
工程人员可以在现场对STU13进行配置，也可以远程进行STU13的配置。考虑到工程实施的标准化，大多数配电终端的功能要求都基本一致，配电终端的接线基本一致，定制有若干配置信息的模版，通过配置工具由工程人员选择使用。工程人员需要配置终端的IP、一次设备的名称、相邻一次设备的名称等，完成这些信息的设置后，通过配置工具生成cid和fcd文件。
在完成初始化配置之后，STU13的配置信息里包含了相邻的设备信息和STU信息，在将这些信息汇总到主站后，或者配电终端之间相互通信后，如果发现某些终端的相邻关系信息是错误的，此时需要需要对配置文件进行校核和修正，及校核配置。信息的校核配置一般需要人为干预，根据主站信息或者相关的多个STU13的信息，修正某个错误的STU13的配置信息，校核配置一般只针对fcd文件，cid文件一般不参与信息校核。
配电线路发生改变后，相应的STU的配置也要发生改变，主要涉及线路的连接拓扑和STU的相邻关系。线路的改变主要包括（1）改线，某段线路改变连接关系，连接到另外的一条线路上；（2）新增环网柜、柱上开关，或者线路上原来未安装STU的环网柜、柱上开关，加装了相应的STU等。
通过采用了IEC61850标准对馈线拓扑关系、站所内部的拓扑关系以及站所设备与STU对应关系进行描述，为现有技术的电网故障诊断技术以及自愈技术提供了技术支持，因此无需依赖于配电自动化主站的分布式智能FA提供拓扑信息，方便实现STU之间的有效自治。
采用变电站配置语音SCL实现了配电终端监控设备内部拓扑的配置和配电终端之间拓扑的配置。SCL语言已XML语言为基础，增强了配置的可读性和配电终端的自描述能力。SCL语言是IEC 61850定义的标准配置语言，增强了配置文件的规范性。采用IEC 61850 SCL配置语言，提出了完整的配电终端的配置解决方案，同时为配电终端与配电主站之间模型的匹配提供了基础。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (6)
1. 一种配电线路的拓扑配置方法，其特征在于：根据IEC61850规范，通过配置规则采用配置语言对如下关系进行描述：
馈线拓扑关系描述，用于描述馈线上设备之间的连接关系；
站所内部拓扑关系描述，用于对站所内部的连接细节进行描述；
站所设备与STU的对应关系。
2.根据权利要求1所述的配电线路的拓扑配置方法，其特征在于：所述的配置规则包括：
初始化配置，用于生成配置文件；
以及如下配置中的至少一个：
校核配置，对STU（13）对配置文件进行校核和修正；
异动配置，在配电线路改变后对应修改的，涉及线路的连接拓扑和STU（13）的相邻关系。
3. 根据权利要求1所述的配电线路的拓扑配置方法，其特征在于：所述的配置语言为IEC61850中定义的SCL语言。
4. 根据权利要求2所述的配电线路的拓扑配置方法，其特征在于：所述的配置文件为用于描述所监控的站所内的设备相连关系的cid文件以及描述馈线上相邻设备、站所之间的相连关系的fcd文件。
5. 根据权利要求1所述的配电线路的拓扑配置方法，其特征在于：在进行所述的站所设备与STU的对应关系的描述时，站所设备与STU（13）遵循如下对应规则：站所设备与STU（13）一一对应时，站所设备通过相对应的STU（13）连接至IP网络（14）；站所设备内存在有多个智能电子设备时，选取任意一个作为STU（13）连接至IP网络（14）。
6. 根据权利要求1所述的配电线路的拓扑配置方法，其特征在于：在进行所述的馈线拓扑关系描述时，连接在馈线上的站所设备均看作为一个多端口的整体。
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