CN105843125A - 一种基于状态识别技术的变电站序列操作的系统和方法 - Google Patents

一种基于状态识别技术的变电站序列操作的系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于状态识别技术的变电站序列操作的系统和方法，包括，步骤一，获取三遥表的内容，查询出可设置的变电站名称，绑定到新建方案变电站选择列表中；步骤二，基于状态识别技术自动搜索IEC61970/CIM模型，搜索出符合序列操作的变电站运行模式，并形成方案；步骤三，执行序列操作，选择一个变电站后自动查询最新实时数据来判断当前运行方式，同时提供可执行操作的选项；选中操作项执行后，按接线方式顺序依次执行开关操作，实时显示操作开关的状态同时以信息窗显示操作内容。本发明的变电站序列操作为根据实时数据自动形成的，减少了人工形成方案的主观性，提高了变电站操作方案的准确性。

Description

一种基于状态识别技术的变电站序列操作的系统和方法
技术领域
本发明涉及一种基于状态识别技术的变电站序列操作的系统和方法。
背景技术
近年来，随着科技和社会的发展，人们对电能的依赖性越来越大，保证电力系统的正常运行显得弥足珍贵。而与此同时，电力系统逐步向智能化方向迈进，电力系统的结构日趋复杂、规模更大，各种事故尤其是各种难以预料的因素导致的电力事故是无法避免的，如果不能及时的处理事故必将造成更严重的后果。
由于电网自动化水平的提高，调度员每天面对数以万计的电网故障信息，如何找出准确的信息并及时处理电网故障，对减少经济损失和提高供电可靠性具有十分重要的意义。随着计算机技术、通讯技术和网络技术的飞速发展，许多先进的控制算法得以快速的实现，电网测量数据也能被实时采集分析，这为研究变电站序列操作提供了更多的数据支持，保证了信息的多源性和可靠性。目前的变电站操作这方面主要采用的方法为：
(1)..人工操作方法；
(2).变电站操作票专家系统；
(3).基于Agent的变电站操作序列系统；
以上方法虽然能够基本的实现变电站操作的需求，但人工操作存在较大的弊端，由于电网的信息繁琐容量大很容易造成操作上的失误；基于专家系统的变电站操作主要依靠经验，由于每个操作人员的操作习惯不同，可能造成专家系统库的规则混乱；基于Agent的变电站操作序列系统的主要缺点是Agent系统占用较大的CPU运行空间，不宜运行较长时间，且其部署起来麻烦。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种基于状态识别技术的变电站序列操作的系统和方法，对变电站建立了序列操作方案，通过获取电网的CIM模型，自动识别变电站的各电压等级的接线方式，根据接收的实时信息监测设备的运行状态，确认变压器线路处于运行状态，还是停运状态。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于状态识别技术的变电站序列操作方法，包括，
步骤一，获取三遥表的内容，查询出可设置的变电站名称，绑定到新建方案变电站选择列表中；
步骤二，基于状态识别技术自动搜索IEC61970/CIM模型，搜索出符合序列操作的变电站运行模式，并形成方案；
步骤三，执行序列操作，选择一个变电站后自动查询最新实时数据来判断当前运行方式，同时提供可执行操作的选项；选中操作项执行后，按接线方式顺序依次执行开关操作，实时显示操作开关的状态同时以信息窗显示操作内容。
所述步骤二中，形成方案的接线方式包括，电源侧的接线方式包括内桥式、单母线分段式、线路主变组方式、双母线方式；负荷侧包括分段式和双母式。
根据变压器与开关的关联方式预先设置变压器的表示符号；根据输电线路关联开关与否预先设置输电线路的表示符号；根据母线是否为分段方式预先设置母线的表示符号；根据隔离开关的设置位置预先设置断路器的表示符号；基于状态识别技术和所述步骤一获取的数据自动填充变压器、输电线路、母线及断路器的符号，形成数字化的操作方案。
所述步骤二包括识别接线方式和检测设备运行状态，根据识别检测的数据结果形成序列操作的svg图。
识别接线方式包括，基于CIM模型数据自动识别变电站中各电压等级的接线方式，读取操作的厂站，读取CIM模型数据，获取站内设备的组成；确定各电压等级的开关、刀闸设备关联的遥信信号后获得变压器的运行状态，并进一步确定变压器各侧电压、电流量关联的遥测信号。
检测设备运行状态包括检测变压器运行状态和检测线路运行状态。
变压器运行状态的检测方法为，首先根据断路器两侧关联的隔离开关的状态判断出断路器的状态，再根据断路器的状态判断出变压器的运行状态；通过检测线路关联的断路器的状态判断线路的状态。
所述步骤三中执行序列操作包括包括自动和半自动，自动执行序列操作时自动的执行全部的操作过程，操作的全过程实时显示在系统接线图中；半自动执行序列操作时给出全部的操作步骤，每步在收到确认信息后单步执行。
一种基于状态识别技术的变电站序列操作系统，包括，
实时数据采集模块，获取三遥表的内容，查询出可设置的变电站名称，绑定到新建方案变电站选择列表中；
方案自动形成模块，基于状态识别技术自动搜索IEC61970/CIM模型，搜索出符合序列操作的变电站运行模式，并形成方案，
执行模块，执行序列操作，选择一个变电站后自动查询最新实时数据来判断当前运行方式，同时提供可执行操作的选项；选中操作项执行后，按接线方式顺序依次执行开关操作，实时显示操作开关的状态同时以信息窗显示操作内容。
还包括数据存储模块，用于存储运行过程中产生的数据。
本发明的有益效果：
1.本发明采用状态识别的算法自动获电网的CIM模型，建立操作方案，对开关的动作进行有序操作。
2.该系统保证了操作过程中的对变电站的操作遵循“电源安全并列、负荷不停电”的原则，同时考虑了变电站的接线方式类型等的影响。
3.本发明对序列操作的变电站运行方案作了详细的介绍和说明，并且考虑到了序列操作的各种运行状态，完成了一种一体化的、可在线运行的序列操作系统，不但实现对变电站开关的自动开合，而且有效地提高了电网故障恢复的效率。
4.本发明基于CIM模型的序列操作方案，可适用较广泛地电网接线方式。
5.本发明的变电站序列操作为根据实时数据自动形成的，减少了人工形成方案的主观性，提高了变电站操作方案的准确性。
附图说明
图1为系统结构图；
图2为内桥双圈变压器接线；
图3为线路主变组接线；
图4为分段式三圈变接线；
图5为内桥式三圈变接线；
图6为双母线三圈变接线；
图7(a)为单元式电气主接线方式；图7(b)为内桥式电气主接线方式；图7(c)为单母线分段式电气主接线方式；图7(d)为双母线电气主接线方式；
图8为本发明的主接线方式的判断框图；
图9为变压器T1运行状态判断逻辑图；
图10是开关B11的两侧刀闸状态检测的逻辑图；
图11为线路L1运行状态检测图；
图12为序列操作流程；
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
序列操作的意义就是在于从繁多复杂的电网故障信息中，通过获取电网的CIM模型，自动识别变电站的各电压等级的接线方式，根据接收的实时信息监测设备的运行状态，确认变压器线路处于运行状态，还是停运状态。用户在选择一个变电站后进入方案执行，系统会按照接线方式依次执行开关操作，从而实现自动进行开关序列操作的目的，减小调度人员分析电网故障信息的时间，及时恢复供电；同时也避免了人工误操作的情形。
一种基于状态识别技术的变电站序列操作系统，包括，
实时数据采集模块，获取三遥表的内容，查询出可设置的变电站名称，绑定到新建方案变电站选择列表中；
方案自动形成模块，基于状态识别技术自动搜索IEC61970/CIM模型，搜索出符合序列操作的变电站运行模式，并形成方案，
执行模块，执行序列操作，选择一个变电站后自动查询最新实时数据来判断当前运行方式，同时提供可执行操作的选项；选中操作项执行后，按接线方式顺序依次执行开关操作，实时显示操作开关的状态同时以信息窗显示操作内容。
还包括数据存储模块，用于存储运行过程中产生的数据。
一种基于状态识别技术的变电站序列操作方法，包括，
步骤一，导入三遥表，根据导入三遥表的内容查询出可设置的变电站名称，绑定到新建方案变电站选择列表中；
步骤二，新建序列操作方案，根据步骤一中的三遥表获取电网的CIM模型，序列操作方案新建选择电压等级、变电站以及接线方式，选择接线方式后，根据svg接线图设置相关开关设备遥信遥测量，并设置主变参数；
步骤三，执行序列操作，选择一个站后进入方案执行后，自动查询最新实时数据来判断当前运行方式，同时提供可执行操作的选项，选中操作项执行后，按接线方式顺序依次执行开关操作，实时显示操作开关的状态同时也会以信息窗显示操作内容。
所述步骤一中导入三遥表，根据导入三遥表的内容查询出可设置的变电站名称，绑定到新建方案变电站选择列表中建立中，系统的整体方案如图1所示。
所述步骤二中，新建序列操作方案，程序根据遥对应关系表中类型为序列操作的数据显示当前可选择的变电站，用户选择变电站后需指定所选择厂站的接线方式。接线方式分为以下5类，如图2-图6所示。
接线方式分析
由图2-图6可知，电源侧的接线方式有：内桥式、单母线分段式(以下简称分段式)、线路主变组方式(以下简称单元式)、双母线方式(简称双母式)。负荷侧主要有两种接线方式：分段式、双母式。接线方式不同，包含的设备不同，对操作过程的要求也不相同。常用的接线方式如图7所示。
A.系统组成描述
a)变压器
变压器是本系统的核心设备和主要操作目标，包括两台变压器分别用T1、T2表示：
T1——变压器1；
T2——变压器2。
变压器关联的设备是开关，根据其绕组个数的不同，每个变压器可能有两组或三组开关。以变压器1为例，本实施例中定义如下：
B11——变压器1电源侧(高压侧)关联开关(内桥式中不存在)；
B12——变压器1负荷1侧(中压侧)关联的开关；
B13——变压器1负荷2侧(低压侧)关联的开关(对于双绕组变压器不存在)。
同理，变压器2的关联开关有：
B21——变压器2电源侧(高压侧)关联的开关(内桥式中不存在)；
B22——变压器2负荷1侧(中压侧)关联的开关；
B23——变压器2负荷2侧(低压侧)关联的开关(对于双绕组变压器不存在)。
注：对于内桥式接线，开关B11、B21不存在，变压器直接与刀闸(B11-1、B21-1)关联。
b)输电线路
输电线路是本系统的另一类操作目标，有两路：
L1——线路1；
L2——线路2。
两条输电线路关联的开关分别是：
B10——线路1关联开关；
B20——线路2关联开关。
注：对于单元式接线，开关B10、B20不存在，线路直接与变压器设备组连接。
c)母线(电压等级)
变压器的每一个绕组都通过一组开关(或刀闸)与一个电压等级相连，当母线的接线方式为分段式时，应考虑分段开关，定义三个：
B01——电源侧(高压侧)分段开关；
B02——负荷1侧(中压侧)分段开关；
B03——负荷2侧(低压侧)分段开关；
每一个分段开关连接一组母线，只有当母线为分段方式时，才存在对应的分段开关，其它的接线方式下都不存在分段开关。
d)开关(断路器)
对于上面列举的所有断路器，都有关联的刀闸(隔离开关)。本实施例中定义如下：
BXX-1——开关与设备(变压器或线路)之间的刀闸；
BXX-2——开关与母线(变压器或线路)之间的刀闸；
BXX-3——开关与设备(变压器或线路)之间的刀闸(只有在双母线中存在)。
开关和刀闸设备都有对应的遥信量，与设备关联的开关(或刀闸)具有对应的遥测量(支路电流)。所有开关可以被遥控。
形成操作方案时，应根据上面的要求，对上述设备及其属性进行填充，以形成操作方案。
B.接线方式的识别
基于CIM模型数据可自动识别变电站中各电压等级的接线方式。启动程序后，选取进行操作的厂站，读取CIM模型数据，获取站内设备的组成；确定各电压等级的开关、刀闸设备关联的遥信信号后获得变压器的运行状态，并进一步确定变压器各侧电压、电流量关联的遥测信号，主线接线方式如图8所示。
C.设备运行状态的检测
程序运行时，应首先根据接收的实时信息检测设备的运行状态，确认变压器、线路处于运行状态，还是停运状态。
通过检测开关、刀闸的状态确定变压器、线路的运行状态。
a)变压器运行状态检测
以变压器T1为例，其运行状态检测按照图9的逻辑进行，当满足该条件时，变压器T1处于运行状态，否则处于停机状态。
同理可得到变压器T2的检测逻辑图。
对每个开关，检测其两侧刀闸的状态，同理可得到其它开关的刀闸检测逻辑。
这样，根据上面的逻辑，可判断变压器T1、T2的运行状态。
同时，为安全起见，还应检测开关上的负荷电流，其值应与运行状态一致，两者可互相验证。
当B11不存在时，应检测B10和B01及其两侧刀闸，二者只要一组满足条件即可。
b)线路运行状态检测
线路运行状态通过检测其关联开关的状态进行。例如，对于线路L1，应检测开关B01及其两侧刀闸的状态，如图10所示，当满足该条件时，线路L1处于运行状态，否则，为停运状态，线路L1运行状态检测如图11所示。
同理，可得到线路L2的运行状态。
通过对变压器、线路的检测，可得到以下几种结果：
两条线路带两台变压器运行：
设备的运行状态应满足：L1运行，L2运行，T1运行，T2运行。
一条线路带两台变压器运行：
设备的运行状态应满足：T1、T2运行；L1运行、L2停运，或L1停运、L2运行。
一条线路带一台变压器运行：
设备的运行状态应满足：T1运行，T2停运，L1运行、L2停运；或T1停运，T2运行，L1停运、L2运行。
上述三种结果，分别称为状态1、状态2、状态3。序列操作，实质上就是使电网从一种运行状态变为另一种运行状态的过程。
选择接接线方式后，程序会弹出相应的参数列表，以下拉框形式供用户选择。用户根据接线图将遥信、遥测量一一对应，其中开关需设置遥信量而且必须选择至少一个遥测量，刀闸只设置遥信量。同时需要设置主变的高、中(三圈)、低额定电流以及高压侧分接头位置的遥测量。然后保存方案(与主变相连的开关遥测量必须选择三相电流，用于对过载情况进行判断)。方案列表可按照电压等级和变电站显示。
所述步骤三中，序列操作执行。用户选择一个站进行序列操作时，程序会在svg图中绑定设备名称、设备状态，同时在右侧状态信息栏显示当前运行状态以及可执行的序列操作。
运行方式及可执行操作的判断逻辑：
操作条件1：如果是模式1或2，则b20-1必须在合位；
如果是模式3，则b20-1和b30-1必须在合位；
如果是模式4，则b20-1、b20-2和b30-1必须在合位；
如果是模式5，则b30-1必须在合位；
如果操作条件1不合要求则提示当前不可操作。如果符合要求则向下进行。
A.运行状态监测：
检测线路运行：
如果开关b11在合位，b11-1在合位并且b11-2或b11-3在合位则认为#1主变高压侧线路运行。模式三中开关b1在合位认为是线路1运行。同理可验证线路2。如果b10在合位且对应负荷大于门槛值，b10-1、-2在合位，则认为高压侧内桥运行。
检测主变运行状态：主变高压侧运行，中压侧或低压侧运行则视为主变运行。
高压侧运行：开关b11在合位，b11-1在合位并且b11-2(或b11-3)在合位则认为高压侧运行。(模式2中为b11在合位，b11-3刀闸在合位即可。)如果内桥运行则认为高压侧为运行。
中压侧运行：开关b21在合位，b21-1在合位并且b21-2或b21-3在合位则认为中压侧运行。
低压侧运行：开关b31在合位则认为低压侧运行。
如果高压侧运行并且中压侧或低压侧运行，则认为#1主变运行，同理可验证#2主变。
运行过程中第一步为检测操作条件，检测逻辑如下：
①档位检测：档位遥测量不能为空，为空提示不符合并列条件，不为空且转为double值相等时，判为档位一致。
②如果档位一致，则判断过载条件：
#1主变高压侧电流值-Ia+#2主变高压侧电流值-Ia<运行主变高压侧额定电流
#1主变高压侧电流值-Ib+#2主变高压侧电流值-Ib<运行主变高压侧额定电流
#1主变高压侧电流值-Ic+#2主变高压侧电流值-Ic<运行主变高压侧额定电流
有一项不符合有求即为false，以上两步全为true则符合并列条件。同理验证中压侧和低压侧。
不同接线方式有不同操作顺序，基本原则为：所有模式先检测档位，过载；双主变运行切换为单主变时，先合高压侧内桥，切换电源(可先可后)，然后用内桥(分段)切换负荷侧，保证负荷侧不停电，退出主变时先退中压侧再退低压侧最后退高压侧。单主变运行主变转另一台主变时，先合高压侧，检测档位，然后切换中压侧、低压侧。最后退出高压侧。
总的来说序列操作的主要步骤为：
假设需要退出运行的变压器为T，另一台为T′。序列操作的过程如图12所示，主要步骤有：
a)运行状态检测，确定设备处于哪种运行状态(状态1、状态2，或状态3)。
b)操作类型、操作对象设置。
c)操作条件检测。
d)线路(停运)切换操作。
e)变压器高压侧投运操作。
f)高压侧并列操作。
g)并列条件检测。
h)负荷切换操作。
变压器电源切除操作。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种基于状态识别技术的变电站序列操作方法，其特征是，包括，
步骤一，获取三遥表的内容，查询出可设置的变电站名称，绑定到新建方案变电站选择列表中；
步骤二，基于状态识别技术自动搜索IEC61970/CIM模型，搜索出符合序列操作的变电站运行模式，并形成方案；
步骤三，执行序列操作，选择一个变电站后自动查询最新实时数据来判断当前运行方式，同时提供可执行操作的选项；选中操作项执行后，按接线方式顺序依次执行开关操作，实时显示操作开关的状态同时以信息窗显示操作内容。
2.如权利要求1所述的一种基于状态识别技术的变电站序列操作方法，其特征是，所述步骤二中，形成方案的接线方式包括，电源侧的接线方式包括内桥式、单母线分段式、线路主变组方式、双母线方式；负荷侧包括分段式和双母式。
3.如权利要求1所述的一种基于状态识别技术的变电站序列操作方法，其特征是，根据变压器与开关的关联方式预先设置变压器的表示符号；根据输电线路关联开关与否预先设置输电线路的表示符号；根据母线是否为分段方式预先设置母线的表示符号；根据隔离开关的设置位置预先设置断路器的表示符号；基于状态识别技术和所述步骤一获取的数据自动填充变压器、输电线路、母线及断路器的符号，形成数字化的操作方案。
4.如权利要求1所述的一种基于状态识别技术的变电站序列操作方法，其特征是，所述步骤二包括识别接线方式和检测设备运行状态，根据识别检测的数据结果形成序列操作的svg图。
5.如权利要求4所述的一种基于状态识别技术的变电站序列操作方法，其特征是，识别接线方式包括，基于CIM模型数据自动识别变电站中各电压等级的接线方式，读取操作的厂站，读取CIM模型数据，获取站内设备的组成；确定各电压等级的开关、刀闸设备关联的遥信信号后获得变压器的运行状态，并进一步确定变压器各侧电压、电流量关联的遥测信号。
6.如权利要求4所述的一种基于状态识别技术的变电站序列操作方法，其特征是，检测设备运行状态包括检测变压器运行状态和检测线路运行状态。
7.如权利要求6所述的一种基于状态识别技术的变电站序列操作方法，其特征是，变压器运行状态的检测方法为，首先根据断路器两侧关联的隔离开关的状态判断出断路器的状态，再根据断路器的状态判断出变压器的运行状态；通过检测线路关联的断路器的状态判断线路的状态。
8.如权利要求1所述的一种基于状态识别技术的变电站序列操作方法，其特征是，所述步骤三中执行序列操作包括包括自动和半自动，自动执行序列操作时自动的执行全部的操作过程，操作的全过程实时显示在系统接线图中；半自动执行序列操作时给出全部的操作步骤，每步在收到确认信息后单步执行。
9.一种基于状态识别技术的变电站序列操作系统，其特征是，包括，
实时数据采集模块，获取三遥表的内容，查询出可设置的变电站名称，绑定到新建方案变电站选择列表中；
方案自动形成模块，基于状态识别技术自动搜索IEC61970/CIM模型，搜索出符合序列操作的变电站运行模式，并形成方案，
执行模块，执行序列操作，选择一个变电站后自动查询最新实时数据来判断当前运行方式，同时提供可执行操作的选项；选中操作项执行后，按接线方式顺序依次执行开关操作，实时显示操作开关的状态同时以信息窗显示操作内容。
10.如权利要求9所述的一种基于状态识别技术的变电站序列操作系统，其特征是，还包括数据存储模块，用于存储运行过程中产生的数据。
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