CN106602549A - 电气主接线分析系统、分析方法和操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电气主接线分析系统、分析方法和操作方法，该系统包括输入输出模块、主接线分析模块和典型接线模型库；典型接线模型库包含若干个不同典型接线模型；该系统读取包含有设备类型和设备连接关系的主接线数据，通过主接线分析模块将主接线数据拆分成多个接线间隔，并与典型接线模型相比较，从而快速获得主接线数据的分析结果。本发明中作为接线识别标准的典型接线模型，具有可视化和可审核的特点，该电气主接线分析系统所给出的识别结果的正确性是可证明的、可信赖的，与现有技术中采用程序黑盒分析导致不可证明等方式具有明显的优势，同时典型接线模型可根据实际情况需要灵活设置，具有广泛的通用性和实用性。

Description

电气主接线分析系统、分析方法和操作方法

技术领域

本发明涉及电力系统自动化技术领域，尤其涉及一种电气主接线分析系统、分析方法和操作方法。

背景技术

目前，电厂、变电站一般安装有微机五防系统及倒闸操作票系统，其中防误闭锁逻辑公式以及倒闸操作票编写等都是人工编写的，整个编写过程效率低，花费时间成本高，并且遗漏易错，存在较大安全风险，因此业内一直研究如何实现防误闭锁逻辑公式以及操作票的自动生成。不管是人工编写还是自动编写防误闭锁逻辑公式和倒闸操作票，首要步骤都要实现电气主接线接线方式及各设备运行属性信息的识别。由于现在变电站多数的软件应用系统都是满足CIM模型规范的，所以业内一般是在这个基础之上进行研究。

在现有技术中，实现主接线设备运行属性信息的识别，主要包括：有通过厂站CIM模型获取设备间连接关系并形成拓扑连接网络，从而得出设备所在的位置，并进一步建立“电气岛”，用于识别设备有电无电情况等；还有的针对具体厂站，在现有的CIM模型中增加所需要的主接线设备运行属性信息，这样由于制图时模型本身已经包含所需要的设备属性信息，也就能达到所需要的识图要求；再有的就是利用上述两种方法的结合，用于获得更多的设备运行属性信息。

在电气主接线自动分析识别上，虽然现有技术方案面已经有较大进步，但是仍然存在诸多不足。一方面，使用拓扑连接网络分析方法大多只能识别设备连接关系，其它属性信息很难识别，不足以支持防误闭锁逻辑公式和倒闸操作票的自动生成；另一方面，在现有的CIM模型中增加所需要的主接线设备运行属性信息，存在模型完善和维护工作的诸多困难，因此导致现有电气主接线自动分析识别技术很难实用化。

发明内容

基于现有技术存在电气主接线识别能力不足，以及运行维护困难无法实用化等问题，本发明提供一种电气主接线分析系统，该系统能对包含设备类型和连接关系的主接线数据进行可靠识别，能为防误闭锁逻辑公式和倒闸操作票的自动生成提供数据基础，同时该系统的运行维护相对简单，有利于电气主接线分析系统的实用化。

一方面，本发明提供一种电气主接线分析系统，该系统包括输入输出模块、主接线分析模块和典型接线模型库；

所述输入输出模块，用于读取包含有设备类型和设备连接关系的主接线数据，以及输出所述主接线数据的分析结果；

所述典型接线模型库，用于存储有若干个不同典型接线模型；所述典型接线模型包含接线类型信息，所述典型接线模型还包括开关、刀闸、间隔类型标识设备；所述开关、刀闸、间隔类型标识设备均包含有设备运行属性信息，所述设备运行属性信息为开关、刀闸、间隔类型标识设备在不同典型接线中所具有的特征信息；

所述主接线分析模块，用于将所述主接线数据以主变、母线、所变、线路负载和架空线路作为边界拆分成若干个接线间隔，并将所述接线间隔与所述典型接线模型库中的典型接线模型进行比较分析；还用于将主接线数据的分析结果通过所述输入输出模块进行输出；

在所述接线间隔与所述典型接线模型比较时，若所述接线间隔与所述典型接线模型中开关、刀闸、间隔类型标识设备的设备类型一致，且相互之间的设备连接关系一致，则判定所述接线间隔的接线类型信息和设备运行属性信息与所述典型接线模型的接线类型信息和设备运行属性信息一致。

进一步地，所述典型接线模型由开关、刀闸、间隔类型标识设备组成。

进一步地，所述典型接线模型包括出线间隔、主变间隔、分段间隔、母联间隔、旁路间隔、出线带旁路间隔、电压互感器间隔和所变间隔模型中部分或全部的接线模型。

进一步地，所述设备运行属性信息包括电气五防规则判断所依赖的属性信息。

进一步地，所述设备运行属性信息包括电气倒闸操作票操作规则判断所依赖的属性信息。

进一步地，还包括模型编辑模块，用于增加、删除和/或修改典型接线模型。

进一步地，所述输入输出模块接入外部系统，用于接收外部主接线数据，以及发送所述外部主接线数据的分析结果。

另一方面，本发明还提供一种电气主接线分析方法，该分析方法包括以下步骤：步骤S1、读取包含有设备类型和设备连接关系的主接线数据；步骤S2、将所述主接线数据以主变、母线、所变、线路负载、架空线路作为边界拆分成若干个接线间隔；步骤S3、将所述接线间隔与典型接线模型库中的典型接线模型进行比较分析，若所述接线间隔与所述典型接线模型中的开关、刀闸、间隔类型标识设备的设备类型一致，且相互之间的设备连接关系一致，则判定所述接线间隔的接线类型信息和设备运行属性信息分别与相应典型接线模型的接线类型信息和设备运行属性信息一致；步骤S4、输出主接线数据的分析结果。

进一步地，还包括步骤S3＇：在步骤S3中，若所述接线间隔与所述典型接线模型均不一致，则检测所述接线间隔中是否有串联的刀闸，若有则将所述串联的刀闸合并，然后继续进行步骤S3的比较分析。

进一步地，输出的比较分析结果包括分级信息，所述分级信息包含错误信息和/或警告信息。

再一方面，本发明还提供一种电气主接线分析系统的操作方法，所述电气主接线分析系统为上述方案中的电气主接线分析系统，该操作方法包括以下步骤：步骤S10、在所述电气主接线分析系统中预置典型接线模型，建立典型接线模型库；步骤S20、审核所述典型接线模型的正确性；步骤S30、使用所述电气主接线分析系统获取主接线数据的分析结果。

本发明的电气主接线分析系统和分析方法，通过获取主接线数据，比较主接线数据和预置的典型接线模型的一致性，可得出主接线关键设备如开关、刀闸、间隔类型标识设备的属性信息，从而实现主接线数据的识别。本发明电气主接线分析系统，基于典型接线模型进行电气主接线分析，具有广泛的通用性，所需典型接线及设备属性信息可灵活配置。

通过本发明电气主接线分析系统的操作方法，使得相应典型接线模型具有可视化和可审核的特点，电气主接线分析系统所给出的主接线识别结果的正确性是可证明的、可信赖的，与现有技术采用程序黑盒分析导致不可证明等方式具有明显的优点。

此外，本发明电气主接线分析系统通过预置典型接线模型，能够应用在不同的厂站，接入不同的应用软件系统，用于检验这些系统中已有主接线数据的正确性，或者将主接线分析结果提供给这些系统以实现更高的应用，比如电气倒闸操作票自动生成、防误闭锁逻辑自动生成、设备台账自动分类功能等。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一实施例的系统结构示意图；

图2为本发明一实施例的一种典型接线模型示意图；

图3为本发明一实施例的另一种典型接线模型示意图；以及

图4为本发明另一实施例的系统结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的基于典型接线模型的电气主接线分析系统及方法的具体实施方式进行说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明一实施例的基于典型接线模型的电气主接线分析系统，首先，该系统需要建立单元电气设备的对象建模，其中，单元电气设备包括开关、隔离开关、接地开关、主变、母线、线路负载、负荷、电容器组、电抗器组、所变、PT、空气开关、切换开关、压板、连接片、跌落保险、灯光信号等等；其次，前述单元电气设备对象具有设备类型信息，能够输入编号、名称、属性等信息，同时还具有拓扑连接能力。目前，电力系统已能够实现此类单元电气设备的建模，本实施例将在满足IEC61970标准的单元电气设备建模基础上进行，对设备对象属性信息进行处理分析。

如图1所示，本发明电气主接线分析系统包括输入输出模块、主接线分析模块、典型接线模型库。输入输出模块读取包含有设备类型和设备连接关系的主接线数据，然后主接线分析模块将主接线数据拆分成若干个接线间隔，接着将接线间隔与典型接线模型库中的典型接线模型相比较，获得分析结果，最终再通过输入输出模块输出主接线数据的分析结果。

典型接线模型库预置并存储有若干个不同典型接线模型。典型接线模型主要用于对厂站中常见的典型接线间隔进行建模，比如单母线路接线、双母线路接线、单母带旁线路接线、双母带旁线路接线等，并记载有对应不同的接线类型信息。不同的典型接线模型具有不同的接线形式，也就对应不同的电气设备连接关系。典型接线模型的建模元素包括开关、刀闸、间隔类型标识设备，同时这些设备之间存在预定的设备连接关系。开关、刀闸、间隔类型标识设备包含有各自设备类型的参数信息，其中，间隔类型标识设备，用于直观表示接线间隔类型的设备，主要是指线路负载、主变、所变、PT、电容器组、电抗器组、母线等设备，用于表征该典型接线模型的电气功能，并且使用这些间隔类型标识设备能够直观表示该典型接线模型的接线类型信息。

通过以上方式，能够建立不同的典型接线模型，下面具体阐述典型接线模型的实例：如图2所示，对于典型单母线路间隔模型，该间隔模型包含开关、刀闸、母线、线路负载。首先，通过该间隔模型中设置的线路负载表示该间隔类型为线路间隔；其次，该间隔模型中开关线路侧通过刀闸连着线路负载，开关母线侧通过刀闸连着母线，通过这种连接关系表示单母接线方式，综合起来，便得出整个典型单母线路间隔模型；然后，结合该典型接线模型的特点，设置各个设备的设备运行属性信息，比如设置开关1具有线路开关属性，刀闸2具有线路间隔刀闸属性及母线侧刀闸属性，刀闸3具有线路间隔刀闸及线路侧刀闸属性，母线5具有主母线的属性。

如图3所示，在另一外一种典型接线模型的实例中，对于典型单母主变间隔模型，该间隔模型包含开关、刀闸、母线和主变，并具有如图3中所示的接线关系。其中，通过该间隔模型中设置的主变表示该间隔类型为主变间隔，然后结合该典型接线模型的特点，设置各个设备的设备运行属性信息，比如设置开关1具有主变开关属性，刀闸2具有主变间隔刀闸属性及母线侧刀闸属性，刀闸3具有主变间隔刀闸属性及主变侧刀闸属性，刀闸4具有主变间隔刀闸属性及旁刀属性，母线6具有主母线的属性，母线7具有旁母线的属性。

可见，通过上述方法能够创建并在本发明电气主接线数据分析系统中预置各类典型接线模型，这些典型接线模型都具有表示本间隔的接线类型信息及间隔中设备的设备运行属性信息。

输入输出模块能够读取包含设备类型和设备连接关系的主接线数据，并能够输出主接线数据的分析结果。在本发明电气主接线数据分析系统中预置好典型接线模型之后，利用输入输出模块读取主接线数据，主接线数据包含厂站设备类型和相互间的设备连接关系信息。

主接线分析模块获取完整的主接线数据之后，随机地从该主接线数据中的某个设备出发，搜索与该设备存在设备连接关系的设备，搜索时以主变、母线、所变、线路负载、架空线路、所变、电压互感器、电容器组、电抗器组等作为边界，这样能够在对应边界内搜索到一组设备，称之为接线间隔。除去已搜索到的设备，再次随机从另一个设备出发执行上述步骤，这样就能够将若干个不同的接线间隔一一搜索并拆分出来。再将拆分后的接线间隔与典型接线模型库中的典型接线模型进行比较分析；比较时，仅对开关、刀闸、间隔类型标识设备的设备类型和相互之间的设备连接关系进行比较分析，若接线间隔与典型接线模型中的开关、刀闸、间隔类型标识设备的设备类型一致，且相互之间的设备连接关系一致，则可判定接线间隔的接线类型信息和设备运行属性信息与所述典型接线模型的接线类型信息和设备运行属性信息一致。最后，将主接线数据的分析结果通过输入输出模块进行输出。在本实施例中，设备类型一致，指的是实质上的一致，比如系统中设备类型为PT，而外部主接线数据设备类型为电压互感器，则两者认为是一致的，可通过设备类型的映射表来实现两者的一致关系。

在另一实施例中，对接线间隔的比较识别存在先后关系，比如对于分段间隔、母联间隔等的识别，需要首先完成单母出线间隔、单母带旁主变间隔等的识别，用于确定主接线中各母线的主母线、旁母线设备运行属性，然后在此基础上再比较设备类型与相互之间连接关系是否一致，从而实现分段间隔、母联间隔等的识别。

本发明电气主接线分析系统，是基于典型接线模型设计的，为了使所述典型接线模型更简洁、更具有特征性，在对典型接线模型建模时，仅使用开关、刀闸、间隔类型标识设备来建模。其中，典型接线模型包括出线间隔、主变间隔、分段间隔、母联间隔、旁路间隔、出线带旁路间隔、电压互感器间隔、所变间隔模型中的部分或全部接线模型。

设备运行属性信息是指电气设备在不同典型接线中所具有的特征信息。在其中一实施例中，设备运行属性信息包括电气五防规则判断所依赖的属性信息。例如，线路开关、主变开关、旁路开关、电容器组开关、高压设备、低压设备、线路侧刀闸、母线侧刀闸、双母出线母线侧刀闸等，如果是主变开关，则考虑操作时判断中性点地刀位置，如果是电容器组开关，则考虑操作时所处母线是否处于运行状态，如果是线路侧刀闸与母线侧刀闸，则考虑所处间隔由运行转冷备或冷备转运行的操作顺序关系。

在其中另一实施例中，设备运行属性信息包括电气倒闸操作票操作规则判断所依赖的属性信息。例如，线路开关、主变开关、旁路开关、电容器组开关、高压设备、低压设备、线路侧刀闸、母线侧刀闸、双母出线母线侧刀闸等属性，以及还可能有带位置指示灯开关、带准同期装置开关等属性，若开关含带位置指示灯属性，则操作时需考虑检查位置指示灯的信号，若开关含带准同期装置属性，则操作时需考虑准同期的判断。

如图4所示，在其中一实施例中，本发明电气主接线分析系统还包括模型编辑模块，用于增加、删除和/或修改典型接线模型。

在其中另一实施例中，输入输出模块能够接入外部系统，用于接收主接线数据和发送主接线数据的分析结果。此方案在通信双方约定好协议之后按要求开发相应通信接口即可实现。

基于上述电气主接线分析系统同一发明构思，本发明电气主接线分析方法，能够实现系统对电气主接线的自动分析，包括以下步骤：步骤S1、读取包含有设备类型和设备连接关系的主接线数据；步骤S2、将所述主接线数据以主变、母线、所变、线路负载、架空线路作为边界拆分成若干个接线间隔；步骤S3、将所述接线间隔与典型接线模型库中的典型接线模型进行比较分析，若所述接线间隔与所述典型接线模型中的开关、刀闸、间隔类型标识设备的设备类型一致，且相互之间的设备连接关系一致，则判定所述接线间隔的接线类型信息和设备运行属性信息分别与相应典型接线模型的接线类型信息和设备运行属性信息一致；步骤S4、输出主接线数据的分析结果。

本发明的电气主接线分析方法，通过获取主接线数据，比较主接线数据和预置的典型接线模型的一致性，可得出主接线关键设备如开关、刀闸、间隔类型标识设备的属性信息，从而实现主接线数据的识别。本发明电气主接线分析方法，基于典型接线模型进行电气主接线分析，具有广泛的通用性，所需典型接线及设备属性信息可灵活配置。

在其中一实施例中，本发明电气主接线分析方法，还包括步骤S3＇、在步骤S3中，若接线间隔与所述典型接线模型均不一致，则检测接线间隔中是否有串联的刀闸，若有则将串联的刀闸合并，然后继续进行步骤S3的比较分析。

在其中另一实施例中，输出的比较分析结果包括分级信息，所述分级信息包含错误信息和/或警告信息。通过预置错误模型，当接线间隔与该错误模型比较相一致时，输出错误信息。当然，也可以根据需要将这种信息以警告信息的级别进行输出。

基于上述电气主接线分析系统同一发明构思，本发明的电气主接线分析系统的操作方法，用于实现电气主接线自动分析，包括以下步骤步骤S10、在所述电气主接线分析系统中预置典型接线模型，建立典型接线模型库；步骤S20、审核所述典型接线模型的正确性；步骤S30、使用所述电气主接线分析系统获取主接线数据的分析结果。

通过本发明电气主接线分析系统的操作方法，使得相应典型接线模型具有可视化和可审核的特点，电气主接线分析系统所给出的主接线识别结果的正确性是可证明的、可信赖的，与现有技术采用程序黑盒分析导致不可证明等方式具有明显的优点。

此外，本发明电气主接线分析系统通过预置典型接线模型，能够应用在不同的厂站，接入不同的应用软件系统，用于检验这些系统中已有主接线数据的正确性，或者将主接线分析结果提供给这些系统以实现更高的应用，比如电气倒闸操作票自动生成、防误闭锁逻辑自动生成、设备台账自动分类功能等。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种电气主接线分析系统，包括输入输出模块、主接线分析模块和典型接线模型库，其特征在于：

所述输入输出模块，用于读取包含有设备类型和设备连接关系的主接线数据，以及输出所述主接线数据的分析结果；

所述典型接线模型库，用于存储有若干个不同典型接线模型；所述典型接线模型包含接线类型信息，所述典型接线模型还包括开关、刀闸、间隔类型标识设备；所述开关、刀闸、间隔类型标识设备均包含有设备运行属性信息，所述设备运行属性信息为开关、刀闸、间隔类型标识设备在不同典型接线中所具有的特征信息；

所述主接线分析模块，用于将所述主接线数据以主变、母线、所变、线路负载和架空线路作为边界拆分成若干个接线间隔，并将所述接线间隔与所述典型接线模型库中的典型接线模型进行比较分析；还用于将主接线数据的分析结果通过所述输入输出模块进行输出；

在所述接线间隔与所述典型接线模型比较时，若所述接线间隔与所述典型接线模型中开关、刀闸、间隔类型标识设备的设备类型一致，且相互之间的设备连接关系一致，则判定所述接线间隔的接线类型信息和设备运行属性信息与所述典型接线模型的接线类型信息和设备运行属性信息一致。

2.根据权利要求1所述的电气主接线分析系统，其特征在于，所述典型接线模型由开关、刀闸、间隔类型标识设备组成。

3.根据权利要求1所述的电气主接线分析系统，其特征在于，所述典型接线模型包括出线间隔、主变间隔、分段间隔、母联间隔、旁路间隔、出线带旁路间隔、电压互感器间隔和所变间隔模型中部分或全部的接线模型。

4.根据权利要求1所述的电气主接线分析系统，其特征在于，所述设备运行属性信息包括电气五防规则判断所依赖的属性信息。

5.根据权利要求1所述的电气主接线分析系统，其特征在于，所述设备运行属性信息包括电气倒闸操作票操作规则判断所依赖的属性信息。

6.根据权利要求1至5任一项中所述的电气主接线分析系统，其特征在于，还包括模型编辑模块，用于增加、删除和/或修改典型接线模型。

7.根据权利要求1至5任一项中所述的电气主接线分析系统，其特征在于，所述输入输出模块接入外部系统，用于接收外部主接线数据，以及发送所述外部主接线数据的分析结果。

8.一种电气主接线分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、读取包含有设备类型和设备连接关系的主接线数据；

步骤S2、将所述主接线数据以主变、母线、所变、线路负载、架空线路作为边界拆分成若干个接线间隔；

步骤S3、将所述接线间隔与典型接线模型库中的典型接线模型进行比较分析，若所述接线间隔与所述典型接线模型中的开关、刀闸、间隔类型标识设备的设备类型一致，且相互之间的设备连接关系一致，则判定所述接线间隔的接线类型信息和设备运行属性信息分别与相应典型接线模型的接线类型信息和设备运行属性信息一致；

步骤S4、输出主接线数据的分析结果。

9.根据权利要求8所述的电气主接线分析方法，其特征在于，还包括步骤S3＇：

在步骤S3中，若所述接线间隔与所述典型接线模型均不一致，则检测所述接线间隔中是否有串联的刀闸，若有则将所述串联的刀闸合并，然后继续进行步骤S3的比较分析。

10.根据权利要求8或9所述的电气主接线分析方法，其特征在于，输出的比较分析结果包括分级信息，所述分级信息包含错误信息和/或警告信息。

11.一种电气主接线分析系统的操作方法，其特征在于，所述电气主接线分析系统为权利要求1-7任一项中所述的电气主接线分析系统，该操作方法包括以下步骤：

步骤S10、在所述电气主接线分析系统中预置典型接线模型，建立典型接线模型库；

步骤S20、审核所述典型接线模型的正确性；

步骤S30、使用所述电气主接线分析系统获取主接线数据的分析结果。