CN104914813B - 静态安全分析系统中备自投模型的多平台同步方法 - Google Patents

Abstract

一种静态安全分析系统中备自投模型的多平台同步方法，属控制领域。其在调度员培训仿真系统及在线静态安全分析模块中，设置一个备自投模型，提供备自投自动安全装置动作模拟功能；所述备自投模型在线静态安全分析模块和调度员培训仿真系统平台之间采用如下的同步方法：在调度员培训仿真系统的工作站上，通过备自投维护界面实现对备自投装置的维护；调度员培训仿真系统的备自投模型发生改变后，会自动将当前的备自投模型导入到XML文件中，并发送到静态安全分析的主备机上；在静态安全分析模块中，设置监控程序监视XML文件的导出时间，如果发现XML文件中的导出时间比当前模型的模型时间要新，则自动将XML文件导入到静态安全分析的模型中。

Description

静态安全分析系统中备自投模型的多平台同步方法

技术领域

本发明属于控制领域，尤其涉及一种用于静态安全分析系统中备自投模型的多平台同步方法。

背景技术

随着现代电力技术的不断发展，电力网络的规模越来越大，复杂程度也越来越高。

随着地区自然灾害、地质灾害、环境灾害以及外力破坏对电网安全的影响越来越大，对电网安全稳定运行提出了更高要求，现有的电网监控技术手段尚不能完全适应电网发展需求。鉴于这种情况，迫切需要在智能调度技术支持系统上研发一系列实用性和操作性兼备的智能化高级应用，为电网监控员快速处理故障、恢复供电以及制定设备检修计划提供有力支持，并进一步提高事故异常处理的准确性和快速性，保障电网安全稳定运行。

国网某市供电公司目前使用的地调调度系统为某科技有限股份公司的地调调度系统系统。该平台采用遵循IEC 61970标准的CIM/CIS数据模型定义，并采用CORBA技术，设计了遵循IEC 61970组件参考模型的系统集成框架，并实现了IEC 61970 CIS接口。该系统采用服务器/客户机(C/S)结构，支持多上下文，可以跨UNIX和PC硬件平台，并具有不同UNIX服务器任意混合的跨平台能力。

虽然该系统提供了一系列如在线静态安全分析(SA)、调度员培训仿真系统(DTS)等高级应用功能，旨在方便调度员分析和模拟不同运行方式下的电网潮流情况，提高调度员在面对电网事故时的故障分析和处置能力，但在实际应用中，仍然存在诸多问题。比如，在变电站主变故障发生时，静态安全分析模块与DTS无法正确模拟现实电网的备自投动作情况，并合理计算相应的潮流变化，同时也无法生成合理可用的事故预想文本。此外，备自投模型的维护功能未在该系统中开放，调度员无法对备自投运行方式进行自主维护。

此外，由于备自投模型将嵌入DTS和静态安全分析两大模块，由于DTS与静态安全分析分别属于安全II区与安全I区，两大安全区之间配有防火墙。如果通过数据库方式实现模型的交互，在每次计算前都要查询和比对商用库中的模型与当前的模型是否一致，耗时较长，效率较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种静态安全分析系统中备自投模型的多平台同步方法，其在在线静态安全分析进行N-1扫描中可便捷地设置备自投运行方式，方便分析和模拟不同运行方式下的电网潮流分布情况，提高实时在线研究电网的安全稳定性，并为调度员生成科学、可用的事故预想文本；为地区电网监控人员提供更科学实用的调度支持系统高级应用功能，提升调控人员对事故的判断处理能力，提高事故异常处理的准确性和快速性，进一步提升电网集约化管理水平，为电网的安全稳定运行提供有力的技术支撑。

本发明的技术方案是：提供一种静态安全分析系统中备自投模型的多平台同步方法，包括静态安全分析系统的在线静态安全分析模块和调度员培训仿真系统，其所述的调度员培训仿真系统至少包括数个工作站，所述的静态安全分析系统至少包括静态安全分析的主备机和其中的静态安全分析模型，其特征是：

在调度员培训仿真系统及在线静态安全分析模块中，设置一个备自投模型，提供备自投自动安全装置动作模拟功能；

其所述的备自投模型在所述的在线静态安全分析模块和调度员培训仿真系统平台之间采用如下的同步方法：

A、在调度员培训仿真系统的工作站上，通过备自投维护界面实现对备自投装置的维护；

B、调度员培训仿真系统的备自投模型发生改变后，会自动将当前的备自投模型导入到XML文件中，并发送到静态安全分析的主备机上；

C、在静态安全分析模块中，设置监控程序监视XML文件的导出时间，如果发现XML文件中的导出时间比当前模型的模型时间要新，则自动将XML文件导入到静态安全分析的模型中。

具体的，其所述单个备自投装置的动作逻辑如下：

首先，判断主电源是否失电，如果失电，则进入下一步判断，否则结束；

其次，判断备用电源是否带电，如果带电则进入下一步判断，如果不带电，则所有电源均实效，备自投动作无意义，结束判断；

第三，判断当前的运行方式是否满足备自投的动作要求，该运行方式需要在备自投模型维护功能中完成设置。如果满足，则备自投满足动作条件，进行动作，否则判断结束。

进一步的，所述的静态安全分析系统在静态安全分析模块中实现对备自投动作后的潮流计算以及输出相应事故预案文本功能。

其所述的静态安全分析系统对备自投动作后的潮流进行计算，按照下列步骤进行：

首先，在基态潮流的基础上，停运电力系统中的开断设备并开始网络拓扑，在拓扑过程中，判断有哪些备自投装置满足动作条件，把这些装置筛选出来；

筛选结束后，在所有符合条件的备自投装置中选择动作时间最短的一个或者一批装置进行投切动作，完毕后闭锁这些已动作备自投装置；

一轮备自投动作后，重新开始网络拓扑，检查网络中的开断设备，并检测是否有满足动作条件的备自投装置，如果存在满足动作条件的备自投装置，则重复上一项动作，直到没有备自投装置负荷动作条件为止；

最后，进行潮流计算，并输出结果。

进一步的，所述的静态安全分析模块在进行潮流计算时，在对每个开断分析结束以后，除了检查线路电流、变压器容量、发电机出力和母线电压等单个设备的越限情况以外，还监视由线路和变压器组成的稳定断面有功。

本发明技术方案所述的静态安全分析模块对预想故障扫描中，增加了备自投动作分析功能，实现备自投动作之后的N-1扫描，并基于分析结果生成事故预想文本，以方便调度员开展事故预想工作，并得到更为准确可用的计算数据。

与现有技术比较，本发明的优点是：

1.通过设置备自投模型，提供备自投自动安全装置动作模拟功能，本技术方案在静态安全分析和调度员培训仿真系统环境下实现了备自投模拟应用；开放了模型维护功能；可实现重要电力用户的供电连续性分析；实现了调度员事故预想支持功能；

2.采用文件交互方式实现备自投模型在多平台之间的同步，使调度员能够自主维护备自投模型，自由设置备自投装置的运行方式，以方便模拟和分析不同运行方式下的电网潮流分布情况，使调度员能实时、在线地对地区电网的安全稳定情况进行研究，并提高其对于电网事故的应急处置能力；

3.采用文件交互方式实现备自投模型在多平台之间的同步，对提高自动化维护水平、监控员工作效率、事故异常处理的准确性和快速性、以及保障电网安全运行方面有着重要意义。

附图说明

图1是本发明备自投模型在多平台之间的同步流程示意图；

图2是本发明单个备自投动作逻辑的流程示意图；

图3是本发明考虑备自投动作的潮流计算流程图；

图4是本发明静态安全分析初始状态取值方式示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

图1中，本发明的技术方案，提供了一种静态安全分析系统中备自投模型的多平台同步方法，包括静态安全分析系统的在线静态安全分析模块和调度员培训仿真系统，其所述的调度员培训仿真系统至少包括数个工作站，所述的静态安全分析系统至少包括静态安全分析的主备机和其中的静态安全分析模型，其特征是：

在调度员培训仿真系统及在线静态安全分析模块中，设置一个备自投模型，提供备自投自动安全装置动作模拟功能；

其所述的备自投模型在所述的在线静态安全分析模块和调度员培训仿真系统平台之间采用如下的同步方法：

A、在调度员培训仿真系统的工作站上，通过备自投维护界面实现对备自投装置的维护；

B、调度员培训仿真系统的备自投模型发生改变后，会自动将当前的备自投模型导入到XML文件中，并发送到静态安全分析的主备机上；

C、在静态安全分析模块中，设置文件生成时间监控程序，来监视或比较XML文件的导出时间，如果发现XML文件中的导出时间比当前模型的模型时间要新，则自动将XML文件导入到静态安全分析的模型中。

本技术方案采用文件交互方式实现备自投模型在多平台之间的同步。

本技术方案的核心在于实现备自投功能，而实现备自投功能需要备自投模型的支持。

备自投模型主要涉及两个问题：一是在何种平台上开发备自投模型的维护功能，二是由于应用将嵌入电力系统的多个平台，因此需要确定多平台之间备自投模型的同步方式。

1)确定备自投模型维护平台

在实际中，备自投的正常动作可能会被某些保护所闭锁，备自投动作后也会闭锁某些保护。为了真实模拟这种现实情况，应用必须具备“保护闭锁备自投”和“备自投闭锁保护”的配置功能，而该功能需要保护设备模型的支持。为了避免繁重的二次保护维护量，确定在DTS工作站上构造备自投模型的维护功能。

2)备自投模型维护的接口与工具

本技术方案为调度员自主维护备自投模型提供了两个接口，接口一为调度员培训仿真系统工作站的主控台；接口二为电力管理系统工作站一区工作站的静态安全分析界面。

上述的接口一、二为调度员提供维护工具“保护模型维护工具”，其基本原理如下：

第一，备自投装置信息基于厂站进行配置，如果当前厂站不存在，需先添加厂站。

第二，在完善厂站信息后，可对各厂站相应的备自投装置进行进一步配置。

第三，通过维护工具，用户可对以下备自投信息进行配置，包括：一是备自投的动作时间和运行状态，可输入各个备自投装置的启动时间，以及选择相应备自投装置是否投入。二是备自投的主供电源信息，在工具中添加相关设备的主供电源信息。三是备用电源信息，添加相关设备的备用电源。四是“检查备用电源”选项，使备自投装置在主供电源失电的情况下，先行检查备用电源是否有电才决定备自投是否动作。五是方式开关信息，设置备自投装置在正常状态下的运行方式，即预想事故未发生时的运行方式。六是动作开关信息，选择预想事故发生备自投动作之后的开关动作情况。

3)备自投模型的多平台同步方法

本技术方案将嵌入DTS和静态安全分析两大模块，由于DTS与静态安全分析分别属于安全II区与安全I区，两大安全区之间配有防火墙。如果通过数据库方式实现模型的交互，在每次计算前都要查询和比对商用库中的模型与当前的模型是否一致，耗时较长，效率较低。综合考虑后，本技术方案确定以文件交互方式实现备自投模型在多平台之间的同步。

图2中，为了在静态安全分析中正确模拟备自投装置的动作，需要制定正确的备自投动作逻辑，本发明技术方案中单个备自投装置的动作逻辑如下：

首先，判断主电源是否失电，如果失电，则进入下一步判断，否则结束；

其次，判断备用电源是否带电，如果带电则进入下一步判断，如果不带电，则所有电源均失效，备自投动作无意义，结束判断；

第三，判断当前的运行方式是否满足备自投的动作要求，该运行方式需要在备自投模型维护功能中完成设置。如果满足，则备自投满足动作条件，进行动作，否则判断结束。

本技术方案所述的静态安全分析系统在静态安全分析模块中实现对备自投动作后的潮流计算以及输出相应事故预案文本功能。

其所述的静态安全分析系统对备自投动作后的潮流进行计算，按照下列步骤进行：

首先，在基态潮流的基础上，停运电力系统中的开断设备并开始网络拓扑，在拓扑过程中，判断有哪些备自投装置满足动作条件，把这些装置筛选出来；

筛选结束后，在所有符合条件的备自投装置中选择动作时间最短的一个或者一批装置进行投切动作，完毕后闭锁这些已动作备自投装置；

一轮备自投动作后，重新开始网络拓扑，检查网络中的开断设备，并检测是否有满足动作条件的备自投装置，如果存在满足动作条件的备自投装置，则重复上一项动作，直到没有备自投装置负荷动作条件为止；

最后，进行潮流计算，并输出结果。

图3中给出了本发明考虑备自投动作的潮流计算流程图。

在嵌入备自投装置后，静态安全分析的潮流计算将考虑备自投的动作情况，原理如下。

首先，静态安全分析在基态潮流的基础上，停运电力系统中的开断设备并开始网络拓扑，在拓扑过程中，判断有哪些备自投装置满足动作条件，把这些装置筛选出来。

筛选结束后，在所有符合条件的备自投装置中选择动作时间最短的一个或者一批装置进行投切动作，完毕后闭锁这些已动作备自投装置。

一轮备自投动作后，静态安全分析软件重新开始网络拓扑，检查网络中的开断设备，并检测是否有满足动作条件的备自投装置，如果存在相应装置，则重复上一项动作，直到没有备自投装置负荷动作条件为止。

最后，静态安全分析进行潮流计算，并输出结果。

本技术方案对备自投动作后的潮流计算以及输出相应事故预案文本功能，均在静态安全分析模块中实现。

给出了本发明静态安全分析初始状态取值方式。

本技术方案对备自投动作后的潮流计算以及输出相应事故预案文本功能，均在静态安全分析模块中实现。

本技术方案的备自投装置与静态安全分析如下部分密切相关。

1)初始方式准备

对安全分析计算而言，总是在某一个初始的运行方式上进行。有三种初始方式可供选择：一是取实时方式，即状态估计提供的实时运行方式；二是取潮流方式，即通过调度员潮流调整好的特殊方式；三是取历史运行数据方式(亦称为历史CASE)，即以往保存的历史运行数据，在取历史CASE方式下，静态安全分析可以通过起始日期、结束日期和当前应用(一般选择状态估计PAS_RTNET和调度员潮流PAS_DPFLOW)来调取系统保存的CASE断面，并将相关历史CASE断面读到本机对应的静态安全分析研究模式中。

2)运行参数维护

●潮流计算参数

静态安全分析的根本是进行潮流计算，在潮流计算参数画面上可以设置算法、收敛判据、不平衡功率分配方式等运行参数。

平衡机是最大电气岛内的电压相角参考点。不平衡功率分配方式可以在以下四种方式中选择：平衡机吸收，多机容量分配，多机系数分配和多机平均分配。当选择平衡机吸收时，电网的不平衡功率(包括发电、负荷和网损)都将由平衡机吸收。当采用其它三种方式时，电网的不平衡功率将由多台发电机负责平衡，至于到底有哪那些发电机参与功率调节，则由发电机表的“参与有功调节”域决定。多台发电机之间的不平衡功率分配方式包括容量、系数和平均三种方式。选择容量时将根据发电机的可调容量分配，选择系数时根据人工设置的系数按比例分配，选择平均时则平均分配不平衡功率。在分配过程中，确保发电机的出力在最大出力和最小出力范围内。

设置发电机参数，包括节点类型(平衡节点、PQ节点、PV节点等)，对于PV节点可以设定控制机端电压还是高压侧母线电压以及控制的目标电压值，对于按指定系数参与有功调节的机组可以设置比例系数。

●自定义监视功率断面

静态安全分析在对每个开断分析结束以后，除了检查线路电流、变压器容量、发电机出力和母线电压等单个设备的越限情况以外，还监视由线路和变压器组成的稳定断面有功。一般重要的稳定断面已经由SCADA统一设置，安全分析时直接使用。除了这些稳定断面以外，在进行安全分析时，还可以额外定义一些监视断面。

●设备越限告警设置

静态安全分析提供设备越限告警功能，实时模式安全分析在周期运行过程中，如果某个设备在连续几次的开断计算中都越限，可以通过设置将这些设备的越限情况登录到告警窗，供以后查询。分别设置“线路电流告警”、“变压器功率告警”、“发电机出力告警”、“母线电压告警”和“稳定断面告警”等五种不同类型设备越限时是否需要告警，再设置设备越限登录告警需要连续越限的次数，当某种类型的越限告警设为“是”，并且周期计算过程中连续越限的次数等于设定的越限次数，则会将越限的设备登录到告警窗。

3)计算结果分析

本技术方案在成功将备自投功能嵌入静态安全分析之后，其计算结果可以准确反映备自投动作之后的潮流变化，该计算结果负荷电网事故的真实情况。

在一次完整的安全分析结束以后，静态安全分析将输出“越限统计表”，可以对设备和断面的越限情况查询分析，表中将列出每个开断故障的越限情况，包含以下属性：

开断类型：指线路N－1、变压器N－1、发电机N－1、母线N－1或自定义的故障。

厂站名称：N－1开断时指开断设备所属厂站的描述，自定义故障时该项为空。

设备名称：N－1开断时指具体开断设备的描述，自定义故障时表示故障组的名称。

开断结果：显示为越限、失电等。

越限元件：当前开断的越限数量，是随后线路、变压器、发电机、母线和断面越限数量的总和。

越限断面：当前开断的断面有功越限数量。

越限线路：当前开断的线路电流越限数量。

越限变压器：当前开断的变压器容量越限数量。

越限发电机：当前开断的发电机出力越限数量。

越限母线；当前开断的母线电压越限数量。

严重程度指标：反映当前开断后系统的严重程度。

除了给出开断越限概况外，静态安全分析也提供每个设备(断面)的详细越限统计情况，包括越限名称、越限次数、最大开断设备(在多个不同开断情况下对应越限最严重的开断设备)、最大越限值(在多个不同开断情况下对应越限最严重时的越限值)、最大越限率(在多个不同开断情况下对应越限最严重时的越限率)。

本发明的技术方案，通过设置备自投模型，提供备自投自动安全装置动作模拟功能，在静态安全分析和调度员培训仿真系统环境下实现了备自投模拟应用；开放了模型维护功能；可实现重要电力用户的供电连续性分析；实现了调度员事故预想支持功能；

本发明的技术方案，采用文件交互方式实现备自投模型在多平台之间的同步，使调度员能够自主维护备自投模型，自由设置备自投装置的运行方式，以方便模拟和分析不同运行方式下的电网潮流分布情况，使调度员能实时、在线地对地区电网的安全稳定情况进行研究，并提高其对于电网事故的应急处置能力；

本发明的技术方案，采用文件交互方式实现备自投模型在多平台之间的同步，对提高自动化维护水平、监控员工作效率、事故异常处理的准确性和快速性、以及保障电网安全运行方面有着重要意义。

本发明可广泛用于地区级电力调度系统的静态安全分析领域。

Claims (6)

1.一种静态安全分析系统中备自投模型的多平台同步方法，包括静态安全分析系统的在线静态安全分析模块和调度员培训仿真系统，其所述的调度员培训仿真系统至少包括数个工作站，所述的静态安全分析系统至少包括静态安全分析的主备机和其中的静态安全分析模型，其特征是：

在调度员培训仿真系统及在线静态安全分析模块中，设置一个备自投模型，提供备自投自动安全装置动作模拟功能；

其所述的备自投模型在所述的在线静态安全分析模块和调度员培训仿真系统平台之间采用如下的同步方法：

A、在调度员培训仿真系统的工作站上，通过备自投维护界面实现对备自投自动安全装置的维护；

B、调度员培训仿真系统的备自投模型发生改变后，会自动将当前的备自投模型导入到XML文件中，并发送到静态安全分析的主备机上；

C、在静态安全分析模块中，设置监控程序监视XML文件的导出时间，如果发现XML文件中的导出时间比当前模型的模型时间要新，则自动将XML文件导入到静态安全分析的模型中。

2.按照权利要求1所述的静态安全分析系统中备自投模型的多平台同步方法，其特征是其所述备自投自动安全装置的动作逻辑如下：

首先，判断主电源是否失电，如果失电，则进入下一步判断，否则结束；

其次，判断备用电源是否带电，如果带电则进入下一步判断，如果不带电，则所有电源均实效，备自投动作无意义，结束判断；

第三，判断当前的运行方式是否满足备自投的动作要求，该运行方式需要在备自投模型维护功能中完成设置；如果满足，则备自投满足动作条件，进行动作，否则判断结束。

3.按照权利要求1所述的静态安全分析系统中备自投模型的多平台同步方法，其特征是所述的静态安全分析系统在静态安全分析模块中实现对备自投动作后的潮流计算以及输出相应事故预案文本功能。

4.按照权利要求1所述的静态安全分析系统中备自投模型的多平台同步方法，其特征是所述的静态安全分析系统对备自投动作后的潮流进行计算，按照下列步骤进行：

首先，在基态潮流的基础上，停运电力系统中的开断设备并开始网络拓扑，在拓扑过程中，判断有哪些备自投自动安全装置满足动作条件，把这些装置筛选出来；

筛选结束后，在所有符合条件的备自投自动安全装置中选择动作时间最短的一个或者一批装置进行投切动作，完毕后闭锁这些已动作备自投自动安全装置；

一轮备自投动作后，重新开始网络拓扑，检查网络中的开断设备，并检测是否有满足动作条件的备自投自动安全装置，如果存在满足动作条件的备自投自动安全装置，则重复上一项动作，直到没有备自投自动安全装置负荷动作条件为止；

最后，进行潮流计算，并输出结果。

5.按照权利要求1所述的静态安全分析系统中备自投模型的多平台同步方法，其特征是所述的静态安全分析模块在进行潮流计算时，在对每个开断分析结束以后，除了检查线路电流、变压器容量、发电机出力和母线电压单个设备的越限情况以外，还监视由线路和变压器组成的稳定断面有功。

6.按照权利要求1所述的静态安全分析系统中备自投模型的多平台同步方法，其特征是所述的静态安全分析模块对预想故障扫描中，增加了备自投动作分析功能，实现备自投动作之后的N-1扫描，并基于分析结果生成事故预想文本，以方便调度员开展事故预想工作，并得到更为准确可用的计算数据。