CN107357985A - 一种关于配电主站馈线拓扑模型的校核方案 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种关于配电主站馈线拓扑模型的校核方案。包括如下步骤：(1) 定义配电线路的静态拓扑、动态拓扑以及微元拓扑模型作为配电主站馈线拓扑模型校核的基础。(2) 当静态拓扑或拓扑运行方式发生变化，馈线侧拓扑由主控配电终端(STU)启动拓扑查询功能，查询各配电终端的局部网络拓扑、相邻配电终端的通信地址以及开关状态信息。(3) 根据查询结果，主控配电终端生成拓扑文件，并经扩展IEC60870‑5‑104协议将该馈线拓扑文件上传至配电主站。（4）校核程序启动校核功能，从EMS/DMS数据库抽取该馈线的同时间层次拓扑模型并与来自主控配电终端的拓扑文件校核。（5）根据校核结果，对配电主站EMS/DMS数据库的拓扑模型信息进行更新，消息中心向高级应用分析软件推送校核信息。

Description

一种关于配电主站馈线拓扑模型的校核方案
技术领域
本发明涉及配电主站馈线拓扑模型的校核技术，提出一种关于配电主站馈线拓扑模型的校核方案，属于电力系统及其自动化领域。
背景技术
智能分布式馈线自动化(FA)与主站集中式FA协同控制能够实现故障的最优处理。在协同控制下，馈线侧拓扑来源于配电终端的自动识别，主站侧拓扑由地理信息系统(GIS)或生产管理系统(PMS)通过增量导入，存在连通混乱，与实际的拓扑运行方式不一致等问题。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是为实现基于智能分布式FA与主站后备的故障隔离和非故障区域恢复供电技术，使得拓扑模型统一。在静态拓扑与动态拓扑的基础上，定义了微元拓扑模型，从整体和局部分别进行拓扑校核。
为了实现上述的发明目的，本发明采用下述的技术方案：
本发明提供一种关于配电主站馈线拓扑模型的校核方案，包括如下步骤：
(1)静态拓扑指馈线正常运行时的网络元件的连接关系，静态拓扑的变化表现在网络元件的连接关系的变化，譬如开关的增减；动态拓扑指电网发生故障或者其运行方式发生变化，通过开关开合的倒闸操作形成的电网动态组合关系。在两者的基础上，又定义了微元拓扑模型，其指包含线路具有直接电气连接的相邻节点的对象描述，当配电线路拓扑发生变化时，仅需修改变化点及相邻节点的模型信息，而其他节点模型则完全保持不变。
(2)当配电线路静态拓扑或者拓扑运行方式发生变化，馈线侧拓扑由主控智能配电终端(STU)启动拓扑查询功能。主控配电终端其主要负责本馈线的拓扑识别，选取的主控STU为出线断路器邻接的开关所对应，主控智能配电终 端向相邻的配电终端发送查询信息，查询内容包括配电终端的局部网络拓扑、开关状态以及其相邻的配电终端通信地址。
(3)根据查询结果，主控智能配电终端生成该馈线的拓扑模型文件，并将该馈线的拓扑模型文件上传至配电主站，在拓扑查询以及拓扑上传主站的过程均采用扩展的IEC60870-5-104传输协议。
(4)以C++编程的校核程序启动校核功能，从拓扑数据库抽取该馈线的同时间层次的拓扑信息并与来自主控智能配电终端的拓扑模型文件校核。
(5)根据校核结果，对配电主站拓扑数据库的拓扑模型信息进行必要的更新，由消息中心推送校核结果以及更新信息。
与现有技术相比，本发明达到的有益效果是：
本发明提出一种关于配电主站馈线拓扑模型的校核方案，通过设计静态拓扑和动态拓扑的校核算法，确保拓扑模型的统一和准确，实现基于智能分布式FA与主站后备的故障隔离和非故障区域恢复供电技术，提高故障处理性能。
附图说明
图1为本发明的流程图。
图2为典型的配电线路。
图3为静态的微元拓扑模型。
图4为微元拓扑变更模型。
图5为实时的微元拓扑模型。
图6为校核项目表。
根据馈线定义，图1有两条馈线分别是馈线F1和馈线F2，其中K1、K1′为出线断路器，K2、K3、K4为负荷开关，K5为联络开关。
具体实施方式
下面结合附图对本方案的实施方式做进一步详细说说明。
本发明提出一种关于配电主站馈线拓扑模型的校核方案。在静态拓扑、动态拓扑基础上，定义微元拓扑模型作为配电主站馈线拓扑模型校核的基础。当静态拓扑或者拓扑运行方式发生变化，馈线侧拓扑由主控智能配电终端启动拓扑查询功能，查询内容包括各配电终端的局部网络拓扑、相邻配电终端的通信地址以及开关状态等信息。据查询结果，主控智能配电终端生成馈线拓扑文件， 并通过扩展IEC60870-5-104将该馈线的拓扑模型文件上传至配电主站。校核程序启动校核功能，从拓扑数据库抽取该馈线的同时间层次的拓扑信息并与来自主控智能配电终端的拓扑模型文件校核。根据校核结果，对配电主站拓扑数据库的拓扑模型信息进行必要的更新，由消息中心推送校核结果以及更新信息。下面展开详细具体的说明。
1.静态拓扑指馈线正常运行时的网络元件的连接关系，静态拓扑的变化表现在网络元件的连接关系的变化，譬如开关的增减；动态拓扑指电网发生故障或者其运行方式发生变化，通过开关开合的倒闸操作形成的电网动态组合关系。在两者的基础上，又定义了微元拓扑模型，其指包含线路具有直接电气连接的相邻节点的对象描述，当配电线路拓扑发生变化时，仅需修改变化点及相邻节点的模型信息，而其他节点模型则完全保持不变。对应于图1的馈线F1正常运行时包含分别以K2、K3、K4为中心的微元拓扑模型，见图2。静态拓扑矩阵和微元拓扑矩阵描述如下，式(1)对应图1馈线F1的静态拓扑，式(2)式(3)式(4)对应F1的静态微元拓扑模型。
矩阵中的Jij取值如下：
B2＝B3＝B4 (5)
矩阵中的Bij取值如下：
线路F点故障：如图2所示，当F点发生故障，K3、K4断开，K5闭合。此时原馈线分别以K2、K3、K4为中心节点的微元拓扑发生变化，如图4所示。用S来表示开关状态，0表示断开，1表示闭合。按照以下形式定义得：
S2＝(K2 K1 K3) (6)
S3＝(K3 K2 K4) (7)
S4＝(K4 K3 K5) (8)
分别将其构建为对角矩阵
以式(10)为例，C3为实时的微元拓扑模型，C12＝-1，其余均为0。结合B3可知，K2-K3段处于连通状态，由C21＝0可知，K2或K3某个开关处于断开状态。再由C13＝0，C31＝0可知，K3-K4段是故障区域。
2.当配电线路静态拓扑或者拓扑运行方式发生变化，馈线侧拓扑由主控智 能配电终端启动拓扑查询功能。主控配电终端其主要负责本馈线的拓扑识别，选取的主控智能配电终端为出线断路器邻接的开关所对应，向相邻的配电终端发送查询信息，查询内容包括配电终端的局部网络拓扑、开关状态以及其相邻的配电终端通信地址。如图1所示，STU2与STU1通信，判断出STU1监测的为出线断路器，该侧查询结束。STU2同STU3进行通信，获取STU3的局部网络拓扑、开关状态以及STU4的通信地址等信息，接着与STU4通信，获取其局部网络拓扑、开关状态以及STU5的通信地址等信息，之后与STU5通信，得知其监测的开关为联络开关，该侧查询结束。查询完毕后，主控STU生成拓扑文件，其中文件包含该馈线拓扑信息以及各开关状态信息。
3.根据查询结果，该馈线的拓扑模型文件由主控智能配电终端生成，将该馈线的拓扑模型文件上传至配电主站，在拓扑查询以及拓扑上传主站的过程均采用IEC60870-5-104扩展协议。
4.以C++编程的校核程序启动校核功能，从EMS/DMS拓扑数据库抽取该馈线的同时间层次的拓扑信息并与来自主控智能配电终端的拓扑进行校核。
a.静态拓扑校核算法描述如下
①根据主控STU上传至主站的拓扑信息，构建静态微元拓扑模型集A和静态拓扑矩阵J。
②根据主站EMS/DMS数据库的拓扑信息，构建静态微元拓扑模型集A'和J'。③比较J和J'，若J＝J'，则静态拓扑未发生变化，若J！＝J'，则核实主控STU的身份信息，若身份无误，则静态拓扑发生变化，将J保存至EMS/DMS数据库并转至第四步。若主控STU身份变化，将该代理配电终端记为主控STU并发出“原主控STU异常”信息，对异常终端进行人工维护。
④比较A和A'，若cardA＝cardA'，说明开关数量一致；若cardA！＝cardA'，说明开关数量发生变化，静态拓扑结构有变；对集合A和A'中的每个静态微元拓扑模型B和B'，检查其所属终端设备；对同属某个终端设备的B和B'进行校核，若B＝B'，则合法，否则将其记录在异常集H中。
b.动态拓扑校核算法描述如下
①根据主控STU上传的拓扑文件及开关位置信息，构建待校核的实时微元拓扑模型集T和开关状态集S，供电电源点对应的开关设备集M。
②根据主站EMS/DMS数据库的信息，构建待校核的实时微元拓扑模型集 T'和开关状态集S'，供电电源点对应的开关设备集M'。
③比较S和S'，对集合S和S'中的每个开关状态检查其所属开关设备。对同属某个开关K的状态s和s'(取0或1)进行校核，若s＝s'，则合法，否则将其记录在异常集E中。
④比较T和T'，对集合T和T'中的每个微元拓扑模型C和C'，检查其所属终端设备。对同属某个终端设备的C和C'进行校核，若C＝C'，则合法，否则将其记录在异常集F。
⑤比较M和M'，若M＝M'，则合法，否则将满足k∈M且的k置于M'以及满足且k'∈M'的k'于M'删除。
根据获取的异常集合，进行馈线拓扑分析，对EMS/DMS数据库进行选择性的更新，人工确认后，生成新的网络拓扑模型，将由消息中心通知高级应用软件关于网络模型更新的信息。

Claims (6)

1.一种关于配电主站馈线拓扑模型的校核方案，其特征在于：包括下述步骤：
（1）在静态拓扑、动态拓扑基础上，再定义微元拓扑模型作为配电主站馈线拓扑模型校核的基础；
（2）当静态拓扑或者拓扑运行方式发生变化，馈线侧拓扑由主控智能配电终端启动拓扑查询功能，查询内容包括各配电终端的局部网络拓扑、相邻配电终端的通信地址以及开关状态信息；
（3）根据查询结果，主控智能配电终端生成馈线拓扑文件，将该馈线拓扑文件上传至配电主站；
（4）校核程序启动校核功能，从拓扑数据库抽取该馈线的同时间层次的拓扑信息并与来自主控智能配电终端的拓扑模型文件校核；
（5）根据校核结果，对配电主站拓扑数据库的拓扑模型信息进行必要的更新，由消息中心推送校核结果以及更新信息。
2.如权力要求1所述一种关于配电主站馈线拓扑模型的校核方案，其特征在于，所述步骤（1）中所述的微元拓扑模型，包含线路具有直接电气连接的相邻节点的对象描述，当配电线路拓扑发生变化时，仅需修改变化点及相邻节点的模型信息，而其他节点模型则完全保持不变。
3.如权力要求1所述一种关于配电主站馈线拓扑模型的校核方案，其特征在于，所述步骤（2）中，当增减开关导致静态拓扑发生变化或者由于线路故障导致拓扑运行方式发生变化，馈线侧的主控智能配电终端启动拓扑查询功能，查询内容包括各配电终端的局部网络拓扑、相邻配电终端的通信地址以及开关状态信息。
4.如权力要求1所述一种关于配电主站馈线拓扑模型的校核方案，其特征在于，所述步骤（3）中，根据拓扑查询结果，主控智能配电终端自动生成馈线拓扑文件，并通过扩展IEC60870-5-104规约将该馈线的拓扑模型文件上传至配电主站。
5.如权力要求1所述一种关于配电主站馈线拓扑模型的校核方案，其特征在于，所述步骤（4）中，以C++程序编写的校核程序启动校核功能，从拓扑数据库抽取该馈线的同时间层次下的拓扑信息并与来自主控智能配电终端的拓扑模型文件校核。
6.如权力要求1所述一种关于配电主站馈线拓扑模型的校核方案，其特征在于，所述步骤（5）中，根据校核程序的校核结果，对配电主站拓扑数据库的拓扑模型信息进行必要的更新，由消息中心推送校核结果以及拓扑数据库的更新信息。
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