CN110363447B - 一种城市轨道交通线网级电力调度系统 - Google Patents

一种城市轨道交通线网级电力调度系统 Download PDF

Info

Publication number
CN110363447B
CN110363447B CN201910670214.2A CN201910670214A CN110363447B CN 110363447 B CN110363447 B CN 110363447B CN 201910670214 A CN201910670214 A CN 201910670214A CN 110363447 B CN110363447 B CN 110363447B
Authority
CN
China
Prior art keywords
line
power supply
network
power
dispatching
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910670214.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110363447A (zh
Inventor
解凯
邹大云
李晖
谷峰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NR Electric Co Ltd
NR Engineering Co Ltd
Original Assignee
NR Electric Co Ltd
NR Engineering Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NR Electric Co Ltd, NR Engineering Co Ltd filed Critical NR Electric Co Ltd
Priority to CN201910670214.2A priority Critical patent/CN110363447B/zh
Publication of CN110363447A publication Critical patent/CN110363447A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110363447B publication Critical patent/CN110363447B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
    • G06Q10/063—Operations research, analysis or management
    • G06Q10/0631—Resource planning, allocation, distributing or scheduling for enterprises or organisations
    • G06Q10/06312—Adjustment or analysis of established resource schedule, e.g. resource or task levelling, or dynamic rescheduling
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Systems or methods specially adapted for specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/06—Electricity, gas or water supply
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00006—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment
    • H02J13/00019—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment using optical means
    • H02J13/0006—
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/04—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for connecting networks of the same frequency but supplied from different sources
    • H02J3/06—Controlling transfer of power between connected networks; Controlling sharing of load between connected networks
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/30—Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for improving the carbon footprint of the management of residential or tertiary loads, i.e. smart grids as climate change mitigation technology in the buildings sector, including also the last stages of power distribution and the control, monitoring or operating management systems at local level
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/70—Smart grids as climate change mitigation technology in the energy generation sector
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/16—Electric power substations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/50—Systems or methods supporting the power network operation or management, involving a certain degree of interaction with the load-side end user applications
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S20/00—Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
    • Y04S20/20—End-user application control systems
    • Y04S20/242—Home appliances

Abstract

本发明公开了一种城市轨道交通线网级电力调度系统，包含，采用“线网调度‑线路控制”一体化的架构，实现城市轨道交通线网管控中心的线网级电力调度和线路控制中心的线路级电力调度共同对城市轨道交通供电系统的分级分层控制和应急处理；采用全线网电力调度发令和线路供电操作票系统实现线网电调与线路电调的协同管控；采用全线网供电系统实时潮流计算系统，以IEC‑61970标准的公共信息模型为基础，扩展城市轨道交通特殊供电设备模型，进行供电系统交直流混合潮流计算，为城市轨道交通整体供电网络进行安全校核以及系统优化调度。本发明提高了城市轨道交通线网环境下各线路协同电力调度的管理效益。

Description

一种城市轨道交通线网级电力调度系统
技术领域
本发明涉及城市轨道交通技术领域，尤其是涉及一种城市轨道交通线网级电力调度系统。
背景技术
随着城市轨道交通的迅速发展，轨道交通供电系统也向网络化方向发展。大多数城市轨道交通采用以110kV专用主变电所，为轨道交通集中供电的方式，随着线路建设的发展，城市轨道110kV专用主所需求越来越多，供电线网规模也越来越大。由于城市轨道交通位于城市的核心区，电力公司能够为轨道专用主变电所提供的电源接入点和主城区内的110kV供电走廊是十分紧缺的资源，轨道专用主变电所的建设愈来愈困难，甚至无法再新建。为解决轨道交通供电问题，主变电所采用线路共享主变电所(新建或扩建)的方式，由1个主变电所为2条甚至4条轨道线路供电。新增线路采用共享110kV主所的形式已经成为轨道交通供电系统建设发展的趋势。另外，为了增加供电的灵活性，很多城市已经开始在新线换乘站增加环网联络开关以实现线路间的支援供电，已开通线路中也陆续通过改造新增环网联络开关达到线路间支援供电的目的。共享110kV主所及换乘站联络开关的增加，使城轨供电系统已经具备联网条件，供电灵活性大大增加，跨线支援供电逐渐成为运行方式调整的发展趋势。
供电系统网络化发展及供电灵活性增大的同时，也使供电系统网架结构更加复杂，给调度管理及运行方式的制定带来更大的困难。而当前我国城市轨道交通供电系统管理按照分线路监控模式进行调度。在当前这种分线监控模式下，会带来如下问题：
(1)从线路监控对110kV主所的管理控制原则来看，先建成线路的控制中心负责对其主所内所有供电设备进行监控管理。该主所后期扩建的共享线路的供电监控也需要对主所有操作权，涉及到影响多条线的调度管理，存在各线线路电力监控对主所的控制责权不清的问题。在各线电调平级的情况下，需要一个更高级别的线网电调机构统一协调。
(2)城市轨道交通供电系统中110kV主所、35kV牵混所越来越多，目前按照线路管理各自操作，信息之间没有联通，但在各线供电系统互联已成网的条件下，单线的操作引起供电系统运行方式变化，很可能会影响到其他线路，因此需要一个全线网范围内的系统，统一发令和监管各线的操作协同。
(3)随着线网规模的扩大，换乘站数量越来越多，灵活的供电运行方式也越来越多，供电系统运行已由单线路运行方式提升到线网化运行方式，单个线路引起的灾难性故障有可能发展为整个线网供电系统的多重故障。在多重故障发生的情况下，需要同时操作多条线路的供电系统，如果不从线网层面进行调度决策，将无法快速恢复供电。
(4)当前的城市轨道交通线路级电力监控系统，仅仅实现对单线路供电系统的监控功能，系统模型由各系统厂家各自定义为采集模型，缺乏一种统一的城市轨道交通供电系统标准模型以支撑各线监控系统之间的数据共享和相互操作，以及基于标准建模的供电系统分析决策能力。
(5)在供电系统已形成线网的城市，涉及到共享主变电所及换乘站的操作均可能会影响到多条线路，如果从线路监控来实现供电系统运行方式的调整，将难以掌握全系统的供电系统运行状况并难以估计运行方式调整后对供电系统的影响。需要从整个线网供电系统模型的角度进行潮流计算。
综上所述，分线电力监控模式已经无法满足线网供电系统内多个线路的110kV主变电所及35kV环网快速操作的要求，并且在支援供电、故障快速恢复供电、供电系统优化调度这些方面，单个线路电力监控系统无法掌握供电系统的全貌，无法进行全局调度决策。
发明内容
本发明的目的在于提供一种城市轨道交通线网级电力调度系统，采用“线网调度-线路控制”一体化的架构，实现城市轨道交通线网管控中心的线网级电力调度和线路控制中心的线路级电力调度共同对城市轨道交通供电系统的分级分层控制和应急处理。
为了达成上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种城市轨道交通线网级电力调度系统，由城市轨道交通供电网络线网控制中心的云平台系统，采集通信网络，各变电所综合自动化系统接入设备，各线路综合监控系统或电力监控系统接入设备，以及向各线路控制中心延伸的线路收令操作工作站构成；
所述云平台系统上基于虚拟化技术部署业务冗余的数据采集应用云服务器，线网调度控制发令云服务器，实时潮流计算云服务器，历史数据云服务器以及云存储系统；所述云平台系统上基于云桌面系统，部署逻辑业务工作站，包括调度员工作站、线网调度控制发令工作站、管理工作站和维护工作站；
所述采集通信网络连接云平台系统与各变电所综合自动化系统接入设备和各线路综合监控系统或电力监控系统接入设备；
所述城市轨道交通线网级电力调度系统和线路控制中心线路级电力调度系统对城市轨道交通供电网络进行分级分层控制：所述线网级电力调度系统直接对110kV主变电所、35kV供电环网变电所的供电设备进行远程操控；所述路级电力调度系统直接对1500V直流接触网的供电设备及车站400V用电设备进行远程操控；
所述城市轨道交通线网级电力调度系统和线路控制中心线路级电力调度系统实现线网电力供电调度令和线路供电操作票的联合操作；
所述城市轨道交通线网级电力调度系统采用全线网供电系统实时潮流计算系统，以IEC-61970标准的公共信息模型为基础，扩展整流机组、逆变回馈、接触网和钢轨模型，进行全线网供电系统交直流混合潮流计算，并进行安全校核以及系统优化调度。
进一步的，各变电所综合自动化系统接入设备包括110kV主变电所和35kV变电所的远动通信管理机；所述采集通信网络对110kV主变电所建立直接光纤通信，对各35kV变电所接入各线路光纤环网，或由所在线路综合监控系统或电力监控系统转发数据。
进一步的，线网级电力调度系统与线路电力监控系统之间具备操作互斥性，同一时刻只有两者之一向共享110kV主变电所下达控制指令；所述线网级电力调度系统的操作权限高于线路电力监控系统的操作权限；当线路电力监控系统不具备操作权限时，只能通过各线路控制中心的收令操作工作站请求线网级电力调度系统授权；如果线网级电力调度系统与线路电力监控系统通信连接中断，则由线路电力监控系统全权接管控制操作，直到通信连接恢复。
进一步的，当线路供电环网或主变电所故障时，由线网级电力调度系统集中统一指挥直接操作未故障线路主变电所、共享主变电所、换乘站联络开关、环网间联络开关来连通各线供电网络以进行跨线支援供电和应急供电；各线路电力监控系统执行配合命令，通过切除车站次要负荷保障关键负荷电源供应。
进一步的，线网电力供电调度令和线路供电操作票的联合操作包括：
线网级电力调度系统将需要联合操作的供电调度令下发至多个线路级电力调度系统；各线路级电力调度系统将供电调度令分解为本线路供电系统具体的供电操作票；经线网级电力调度系统确认后分别在各自线路级电力调度系统中按照供电操作票进行具体供电设备对象操作；执行完毕后再分别对线网级电力调度系统汇报执行完毕，且最终操作结果由线网级电力调度系统确认归档。
进一步的，联合操作还包括：线路级电力调度系统依据供电运行方式需求，向线网级电力调度系统申请目标操作票，经线网级电力调度系统审批后，再下发至线路级电力调度系统执行。
进一步的，全线网供电系统交直流混合潮流计算过程为：
(11)获取全线网供电系统同一采集时间点的实时数据，形成全线网供电系统的实时数据断面；
(12)在实时数据断面的基础上进行各种改变运行方式操作后，调用全线网供电系统交直流混合潮流计算；
(13)得出运行方式改变后的全线网供电系统潮流断面，包括各变电所的运行状态，供电系统各类设备的潮流计算值；
(14)将新生成的潮流计算结果断面，作为下一次潮流计算的输入，返回步骤(12)继续进行潮流迭代计算。
进一步的，进行安全校核以及系统优化调度，包括：对预进行的实时操作进行调度方案模拟和对城市轨道交通供电能力进行分析；
所述对预进行的实时操作进行调度方案模拟，包括：
(21)从线网电力监控系统数据库获取当前供电系统实时断面；
(22)模拟预进行的调度方案执行，改变供电系统运行方式；
(23)启动潮流计算进行仿真分析，获得预进行调度方式执行后的供电系统潮流断面；
(24)分析计算后的供电系统潮流断面，根据线路和变压器过载，以及越限集中提示操作风险；
所述对城市轨道交通供电能力进行分析，包括：
(31)从线网电力监控系统数据库获取当前供电系统实时断面；
(32)从列车信号系统获取预执行的各线列车计划运行图及对应的列车牵引负荷变化曲线；
(33)按照列车计划运行图以一定时间间隔计算一个供电系统潮流断面，直至列车计划运行图模拟执行完毕。
进一步的，供电系统潮流断面计算如下：
(41)根据时间间隔从列车计划运行图及列车牵引负荷变化曲线中获取线网上各列车的运行公里段标识位置及负荷电流，并通过潮流计算得到各牵引变电所的功率及电流，供电系统内各个设备的有功、无功、电流和电压；
(42)分析计算得到的每个供电系统潮流断面，根据线路和变压器过载，以及越限集中提示当前整个线网的列车运行计划与供电系统保障能力的匹配度，有没有超出供电安全裕度。
本发明的有益效果是：
(1)线网供电系统调控一体化：线网电调直采直控110kV主所及35kV环网：直接对110kV主所、35kV环网远程操控，有利于指挥跨线支援供电和应急供电。各线电调控制35kV以下及直流部分：对降压所和混合所进行监视，由线路电调控制，操作直流接触网电气作业及车站用电。
(2)线网供电网络发令管理系统：建设全网综合发令管理系统协同线网与线路操作，基于实时画面的智能开票、模拟预演、防误校验等功能，通过智能指令票系统，在线网级统一建立调度指令任务。线网调度系统通过网络下令将指令发送到各线路，充分利用网络的快捷、方便的优势，标准化调度工作流程。通过网络实现调度指令的传送，取代电话调度模式，解决调度电话阻塞，提高调度员工作效率。
(3)采用IEC-61970国际模型标准，使供电系统模型符合国际标准。基于公共信息模型(CIM)描述方法，扩展城轨直流供电系统的建模，制定模型交互和互操作规范，实现不同应用和不同系统之间的交互和集成，以及在供电系统标准模型基础上开展系统分析功能开发。
(4)线网供电系统潮流计算：进行供电系统分析和调度方案模拟，在供电系统出现故障的情况下，也可在线网级电力调度系统上模拟供电方案的调整，比如模拟恢复供电的方式，通过交直流潮流计算计算当前恢复供电方案是否会造成主变、线路等设备过载，是否会造成母线电压异常，通过多种恢复供电方案的比选，确定一种安全裕度最高的供电方案，提高电力调度的管理效益。
(5)线网供电系统运行能力分析：在线网级电力调度系统上也可模拟负荷增长情况下，当前供电方式是否满足安全供电的要求。特别地，也可模拟故障情况运行方式需要调整且负荷也在不断增加情况下的供电系统安全裕度，给调度运行人员提供有力地参考，提高电力调度的管理效益。
附图说明
图1是本发明线网级电力调度系统架构图；
图2是本发明“线网调度-线路控制”一体化分级分层控制模式；
图3是本发明线网级电力调度系统协调各线路电力监控系统处理应急事故过程；
图4是本发明线网电力调度发令和线路供电操作票系统数据流；
图5是本发明线网电调向多个线路电调发令执行过程；
图6是本发明取线网供电系统实时数据断面进行潮流计算的过程。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
本发明提供一种城市轨道交通线网级电力调度系统，包含如下主要功能模块：
一、系统整体采用“线网调度-线路控制”一体化的架构，实现城市轨道交通线网控制中心的线网级电力调度系统(以下简称线网电调)和线路控制中心线路级电力调度系统(以下简称线路电调)对城市轨道交通供电网络的分级分层控制和应急处理。
城市轨道交通线网级电力调度系统由线网控制中心的云平台系统、采集通信网络、各变电站所综合自动化系统接入设备、各线路综合监控系统或电力监控系统接入设备、以及向各线路控制中心延伸的线路收令操作工作站构成。如图1所示，具体描述如下：
城市轨道交通线网级电力调度系统在线网控制中心部署云平台系统，在云平台系统上通过虚拟化技术，组成业务冗余的逻辑服务器，包括数据采集应用云服务器、线网调度控制发令云服务器、实时潮流计算云服务器、历史数据云服务器以及云存储系统。基于云桌面系统，根据业务需求组成逻辑业务工作站，包括调度员工作站、线网调度控制发令工作站、管理工作站和维护工作站等。通过以云平台系统为计算基础资源建设的优势在于：随着城市轨道交通线路的增多，线网在不断扩大，所需采集、处理的供电系统数据和控制的供电系统设备会越来越多，相应分析计算所需资源会逐渐增多，云平台可以动态调整扩容计算资源从而减少一次性计算资源投入的浪费，变为随着业务需要逐步投入。
线网级电力调度系统通过连接各线路综合监控系统或电力监控系统采集网络融合汇聚为线网级的采集通信网络，在不同网络区域之间采用防火墙或者物理安全装置隔离。其中对110kV主变电所建立直接光纤通信，对各35kV变电所接入各线路通信系统光纤环网。
线网级电力调度系统对各线路供电系统的数据进行混合采集和集中控制，具体方式如下：对所有110kV主变电所进行直接采集和直接控制的方式，对35kV降压所、混合所采用两种接入模式：新建线路或原有线路变电所综合自动化系统满足接入条件的线路采用直接连接采集控制方式；变电所综合自动化系统不具备接入条件，则采用其所在线路综合监控系统或电力监控系统转发的方式。
由于城市轨道交通控制系统规模庞大，一般具备多个线路控制中心，以及一个线网级指挥中心。线网级电力调度系统向各线路控制中心延伸各线路收令操作工作站，通过这些线路收令操作工作站，线路电调接收线网调度令，然后对本线供电设备按操作票执行操作，完成操作结果后再向线网归档汇报。
如图2所示，通过线网控制中心的电力调度系统一体化调度和控制，延伸到各线路控制中心的多个分支系统的收令操作工作站，分别实现按电压等级进行分级分层控制：线网电调直接对110kV主所、35kV供电环网变电所供电设备进行远程操控；线路电调直接对1500V直流接触网的供电设备及车站400V用电设备进行远程操控。
线网级电力调度系统与线路电力监控系统之间具备操作互斥性，同一时刻只有两者之一可以向共享110kV主变电所下达控制指令。当线网级电力调度系统具备操作权限时，线路电力监控系统只能转发线网级电力调度系统控制指令，不得自行下达控制指令；当线路电力监控系统具备操作权限时，可以自行下达控制指令，并取消来自线网级电力调度系统的控制指令。
线网级电力调度系统与线路电力监控系统之间区分控制权限级别，线网级电力调度系统的权限高于线路电力监控系统的权限，即由线网级电力调度系统决定操作权限归属于线网级电力调度系统还是线路电力监控系统。当线路电力监控系统不具备操作权限时，只能通过各线路控制中心的分支节点的收令操作工作站请求线网级电力调度系统(线网指挥中心)授权。特殊情况下，如线网级电力调度系统与线路电力监控系统通信连接中断时，由线路电力监控系统全权接管控制操作，直到通信连接恢复。
当线路供电环网或主所故障时，由线网级电力调度系统对供电系统集中统一指挥直接操作其他线路主所、共享主所、换乘站联络开关、环网间联络开关来联通各线供电网络以进行跨线支援供电和应急供电。各线路电力监控系统执行配合命令，通过切除车站次要负荷保障关键负荷电源供应。如图3所示，线网级电力调度系统协调各线路电力监控系统处理应急事故过程如下：
1、当A主所失去外电网电源支援，导致其两个供电区域C所-F所和H所-K所失去电源；
2、线网电调在收到告警后，直接远程控制闭合A线K所与B线L所之间的联络开关，由B线主所经由L所-O所供电分区向A线供应电源；
3、线网电调直接控制B线主所，调整其运行方式，转为B线向A线跨线支援供电模式；
4、线网电调下令通知全线网的各线路电力监控系统切换为紧急支援供电模式，110kV主所、35kV供电环网设备的控制权交由线网电调统一控制。
5、各线电调依照预案进行车站次要负荷切除，保障列车牵引供电。
二、采用线网电力调度发令和线路供电操作票系统实现线网电调与线路电调协同管控，以支持共享110kV主变电所(以下简称主所)和跨线支援供电等复杂运行方式调整过程中的多线路联合操作。
线网电力调度操作指令面向整个线网，相比较单一变电站所的倒闸操作，操作的设备更多，操作任务更频繁，误调度和误操作对于电力系统的危害性也更大，极易造成严重的电力安全事故事件。因此，相比线路电力监控系统的防误只针对本线设备状态进行安全防误，线网调度操作需要针对全网设备状态及运行方式进行安全防误。在这种情况下，依靠传统的变电站安全防误机制及调度员的经验进行调度操作已经无法满足线网调度的需要。
按照智能线网级电力调度系统调控一体化的要求，实现全网智能综合防误，辅助线网电调、线路电调进行安全调度操作已成为保证电网安全生产的必要要求。如图4所示：线网电力调度智能操作指令票系统包含线网发令管理系统和线路操作管理系统，基于线网级电力调度系统进行建设，提供调控一体化模式的智能操作指令管理功能。线网电调部署线网发令管理系统，各线路电调部署线网发令管理系统，线网发令管理系统部署收令工作终端，对线网调度的供电调度指令进行接收、复诵、回令、执行、完成确认等工作。
联合操作过程为：
线网电调将需要联合操作的供电调度令下发至多个线路电调，各线路电调将调度令分解为本线路供电系统具体的操作票，经线网电调确认后分别在各自线路电调系统按照操作票进行具体供电设备对象操作，执行完毕后再分别对线网电调汇报执行完毕，其最终操作结果经由线网调度确认归档。
线路电调可依据供电运行方式需求，向线网电调申请目标操作票，根据操作设备对象和带来的运行方式改变的影响，分为“特别重大操作”、“重大操作”和“一般操作”，上传至线网电调进行审批，通过后再下发线路电调执行。
线路电调执行过程中，对各类调度令、申请操作票的操作对象互斥性、操作的相互影响进行安全校核，防止因同时段、同对象、或相关联对象操作带来的相互影响和事故。
以图5为例：
线网电调根据跨线调度要求，形成跨线调度令分别发给A线路电调和B线路电调，A线路电调和B线路电调收令确认后，转为具体的操作票，经线网电调确认后分别在各自线路电调系统执行，执行完毕后再分别对线网电调汇报执行完毕，线网电调确认完毕后归档。其中单个线路电调如A线电调的操作执行过程包括：智能开票、防误校验、模拟预演、程序化控制和调度令归档。
三、全线网供电系统分析模型
电力调度系统高级应用功能的基础是网络建模，目前大电网电力调度系统均是基于IEC-61970标准进行电网建模。IEC-61970系列标准是IEC(InternationalElectrotechnical Commission，国际电工委员会)发布的定义电网能量管理系统(EMS)应用程序接口(API)的标准，该标准中定义了描述电力系统主要对象的公共信息模型(CIM)。CIM统一了电网模型，通过CIM以对象类和属性的方式来显示电力系统资源以及它们之间关系的标准方法，实现电网系统的分析计算。
但是，IEC-61970标准的CIM模型并未描述城市轨道交通供电系统中特有的直流牵引供电系统模型(如：整流机组、逆变回馈、接触网、钢轨等)，由于直流牵引供电系统没有建立公共信息模型，阻碍了轨道交通电力调度实现交流-直流混合的供电系统潮流分析计算。
线网级电力调度系统通过引入IEC-61970模型标准，使全线网供电系统模型符合国际标准，并基于公共信息模型(CIM)描述方法，扩展城轨直流供电系统的建模，建立城市轨道交通牵引供电系统交直流混合潮流计算接口，以及在供电系统标准模型基础上开展系统分析功能开发。如表1-表3所示，分别是按照CIM模型标准原则，对整流机组、逆变回馈、接触网和钢轨的扩展建模的类属性。
表1整流机组类属性
Figure BDA0002141452950000091
表2逆变回馈器类属性
Figure BDA0002141452950000092
表3直流接触网、钢轨类属性
Figure BDA0002141452950000101
四、全线网供电系统实时潮流计算
基于上述全线网供电系统CIM标准模型，可以开展实时潮流计算。潮流计算的主要功能是电调人员根据运行要求在全线网供电系统模型上模拟设置电力设备的投切状态和运行数据，然后启动潮流计算，其结果是运行方式改变后的供电系统潮流断面，供电调人员研究供电潮流的分布变化。如图6所示，具体过程如下：
1、获取全线网供电系统同一采集时间点的实时数据(包括各开关的开合状态、电力设备的投切状态以及电流、电压、功率等量测)，形成整个供电系统网络的实时数据断面；
2、在实时数据断面的基础上进行各种改变运行方式操作后，调用城市轨道交通牵引供电系统交直流混合潮流计算接口进行计算；
3、得出运行方式改变后的供电系统潮流断面，包括各变电所的运行状态，供电系统各类设备的潮流计算值，计算结果可显示在电调系统的人机交互界面；
4、新生成的供电系统潮流计算分析结果断面，可作为下一次潮流计算分析的输入，继续进行潮流迭代分析计算。
线网电力调度员使用潮流计算模块，根据给定的供电电网结构及运行条件，求出整个网络的运行状态，其中包括各母线的电压、网络中的功率分布，同时统计负荷总加、功率损耗等，并根据计算结果分析运行方式的合理性。在通用潮流计算分析模块的基础上，可以进行线网电力调度方案模拟，线网供电能力分析等应用功能。
对预进行的实时操作进行调度方案模拟的过程为：
(1)从线网电力监控系统数据库获取当前供电系统实时断面；
(2)模拟预进行的调度方案执行，改变供电系统运行方式；
(3)启动潮流计算进行仿真分析，获得预进行调度方式执行后的供电系统数据断面；
(4)分析计算后的供电系统潮流断面，根据线路、变压器等关键设备过载、越限等安全薄弱环节集中提示操作风险。
对城市轨道交通供电能力分析的过程为：
(1)从线网电力监控系统数据库获取当前供电系统实时断面；
(2)从列车信号系统获取预执行的各线列车计划运行图及对应的列车牵引负荷变化曲线；
(3)按照列车计划运行图每10秒(或其它可设定时间间隔)计算一个供电系统潮流断面，直至列车计划运行图模拟执行完毕。
每个供电系统潮流断面的计算方法为：
(31)根据时间间隔从列车计划运行图及列车牵引负荷变化曲线中获取线网上各列车的运行公里段标识位置及负荷电流，并通过潮流计算得到各牵引变电所的功率及电流，供电系统内各个设备的有功、无功、电流、电压；
(32)分析计算得到的每个供电系统潮流断面，根据线路、变压器等关键设备过载、越限等安全薄弱环节集中提示当前整个线网的列车运行计划与供电系统保障能力的匹配度，有没有超出供电安全裕度。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或者等效流程变换，或者直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种城市轨道交通线网级电力调度系统，其特征在于，由城市轨道交通供电网络线网控制中心的云平台系统，采集通信网络，各变电所综合自动化系统接入设备，各线路综合监控系统或电力监控系统接入设备，以及向各线路控制中心延伸的线路收令操作工作站构成；
所述云平台系统上基于虚拟化技术部署业务冗余的数据采集应用云服务器，线网调度控制发令云服务器，实时潮流计算云服务器，历史数据云服务器以及云存储系统；所述云平台系统上基于云桌面系统，部署逻辑业务工作站，包括调度员工作站、线网调度控制发令工作站、管理工作站和维护工作站；
所述采集通信网络连接云平台系统与各变电所综合自动化系统接入设备和各线路综合监控系统或电力监控系统接入设备；
所述城市轨道交通线网级电力调度系统和线路控制中心线路级电力调度系统对城市轨道交通供电网络进行分级分层控制：所述线网级电力调度系统直接对110kV主变电所、35kV供电环网变电所的供电设备进行远程操控；所述线路控制中心线路级电力调度系统直接对1500V直流接触网的供电设备及车站400V用电设备进行远程操控；
所述城市轨道交通线网级电力调度系统和线路控制中心线路级电力调度系统实现线网电力供电调度令和线路供电操作票的联合操作；
所述城市轨道交通线网级电力调度系统采用全线网供电系统实时潮流计算系统，以IEC-61970标准的公共信息模型为基础，扩展整流机组、逆变回馈、接触网和钢轨模型，进行全线网供电系统交直流混合潮流计算，并进行安全校核以及系统优化调度；
所述进行全线网供电系统交直流混合潮流计算包括：
(11)获取全线网供电系统同一采集时间点的实时数据，形成全线网供电系统的实时数据断面；
(12)在实时数据断面的基础上进行各种改变运行方式操作后，调用全线网供电系统交直流混合潮流计算；
(13)得出运行方式改变后的全线网供电系统潮流断面，包括各变电所的运行状态，供电系统各类设备的潮流计算值；
(14)将新生成的潮流计算结果断面，作为下一次潮流计算的输入，返回步骤(12)继续进行潮流迭代计算；
所述进行安全校核以及系统优化调度，包括：对预进行的实时操作进行调度方案模拟和对城市轨道交通供电能力进行分析；
所述对预进行的实时操作进行调度方案模拟，包括：
(21)从线网电力监控系统数据库获取当前供电系统实时断面；
(22)模拟预进行的调度方案执行，改变供电系统运行方式；
(23)启动潮流计算进行仿真分析，获得预进行调度方式执行后的供电系统潮流断面；
(24)分析计算后的供电系统潮流断面，根据线路和变压器过载，以及越限集中提示操作风险；
所述对城市轨道交通供电能力进行分析，包括：
(31)从线网电力监控系统数据库获取当前供电系统实时断面；
(32)从列车信号系统获取预执行的各线列车计划运行图及对应的列车牵引负荷变化曲线；
(33)按照列车计划运行图以一定时间间隔计算一个供电系统潮流断面，直至列车计划运行图模拟执行完毕。
2.根据权利要求1所述的一种城市轨道交通线网级电力调度系统，其特征在于，所述各变电所综合自动化系统接入设备包括110kV主变电所和35kV变电所的远动通信管理机；所述采集通信网络对110kV主变电所建立直接光纤通信，对各35kV变电所接入各线路光纤环网，或由所在线路综合监控系统或电力监控系统转发数据。
3.根据权利要求1所述的一种城市轨道交通线网级电力调度系统，其特征在于，所述线网级电力调度系统与线路电力监控系统之间具备操作互斥性，同一时刻只有两者之一向共享110kV主变电所下达控制指令；所述线网级电力调度系统的操作权限高于线路电力监控系统的操作权限；当线路电力监控系统不具备操作权限时，只能通过各线路控制中心的收令操作工作站请求线网级电力调度系统授权；如果线网级电力调度系统与线路电力监控系统通信连接中断，则由线路电力监控系统全权接管控制操作，直到通信连接恢复。
4.根据权利要求1所述的一种城市轨道交通线网级电力调度系统，其特征在于，当线路供电环网或主变电所故障时，由线网级电力调度系统集中统一指挥直接操作未故障线路主变电所、共享主变电所、换乘站联络开关、环网间联络开关来连通各线供电网络以进行跨线支援供电和应急供电；各线路电力监控系统执行配合命令，通过切除车站次要负荷保障关键负荷电源供应。
5.根据权利要求1所述的一种城市轨道交通线网级电力调度系统，其特征在于，所述线网电力供电调度令和线路供电操作票的联合操作包括：
线网级电力调度系统将需要联合操作的供电调度令下发至多个线路级电力调度系统；各线路级电力调度系统将供电调度令分解为本线路供电系统具体的供电操作票；经线网级电力调度系统确认后分别在各自线路级电力调度系统中按照供电操作票进行具体供电设备对象操作；执行完毕后再分别对线网级电力调度系统汇报执行完毕，且最终操作结果由线网级电力调度系统确认归档。
6.根据权利要求1所述的一种城市轨道交通线网级电力调度系统，其特征在于，所述联合操作还包括：线路级电力调度系统依据供电运行方式需求，向线网级电力调度系统申请目标操作票，经线网级电力调度系统审批后，再下发至线路级电力调度系统执行。
7.根据权利要求1所述的一种城市轨道交通线网级电力调度系统，其特征在于，所述供电系统潮流断面计算如下：
(41)根据时间间隔从列车计划运行图及列车牵引负荷变化曲线中获取线网上各列车的运行公里段标识位置及负荷电流，并通过潮流计算得到各牵引变电所的功率及电流，供电系统内各个设备的有功、无功、电流和电压；
(42)分析计算得到的每个供电系统潮流断面，根据线路和变压器过载，以及越限集中提示当前整个线网的列车运行计划与供电系统保障能力的匹配度，有没有超出供电安全裕度。
CN201910670214.2A 2019-07-24 2019-07-24 一种城市轨道交通线网级电力调度系统 Active CN110363447B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910670214.2A CN110363447B (zh) 2019-07-24 2019-07-24 一种城市轨道交通线网级电力调度系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910670214.2A CN110363447B (zh) 2019-07-24 2019-07-24 一种城市轨道交通线网级电力调度系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110363447A CN110363447A (zh) 2019-10-22
CN110363447B true CN110363447B (zh) 2022-03-29

Family

ID=68220826

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910670214.2A Active CN110363447B (zh) 2019-07-24 2019-07-24 一种城市轨道交通线网级电力调度系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110363447B (zh)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110955947B (zh) * 2019-11-26 2023-08-08 宝信软件(成都)有限公司 一种用于城市轨道交通电力的拓扑着色方法和系统
CN111049263B (zh) * 2019-11-29 2022-02-15 广东电网有限责任公司 一种电力调度防误校核装置及系统
CN111123929A (zh) * 2019-12-23 2020-05-08 天行智控(成都)科技有限公司 一种轨道运输分区调度系统
CN111562774B (zh) * 2020-07-14 2020-10-16 宝信软件(成都)有限公司 地铁线网电力scada的分布式并行控制方法及系统
CN112183004B (zh) * 2020-09-30 2024-02-13 南方电网科学研究院有限责任公司 一种基于cdegs的电网感应电压分析方法
CN112329991B (zh) * 2020-10-21 2021-06-15 南京电力设计研究院有限公司 基于资源共享的地铁供电系统双层规划模型构建方法
CN112590876B (zh) * 2020-11-30 2023-07-28 中国铁道科学研究院集团有限公司通信信号研究所 一种城市轨道交通调度命令系统与处理方法
CN112803419B (zh) * 2021-02-25 2023-08-08 南京地铁建设有限责任公司 潮流安全校验方法、装置、设备和存储介质
CN113138089A (zh) * 2021-04-21 2021-07-20 重庆中车长客轨道车辆有限公司 用于轨道车辆试验线路的模拟运行方法
CN113155489A (zh) * 2021-04-21 2021-07-23 重庆中车长客轨道车辆有限公司 一种轨道车辆试验线路模拟运行系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012095595A2 (fr) * 2011-01-13 2012-07-19 Societe Nationale Des Chemins De Fer Francais Sncf Régulation de tension dans un véhicule hybride
CN106253289A (zh) * 2016-08-12 2016-12-21 成都运达科技股份有限公司 一种车网耦合的地铁供电系统电力潮流计算方法
CN107609262A (zh) * 2017-09-09 2018-01-19 广西电网有限责任公司电力科学研究院 一种城市轨道交通负荷功率的计算方法
CN108063829A (zh) * 2017-12-29 2018-05-22 中国铁路设计集团有限公司 一种新型线网城市轨道交通综合监控系统
CN108482429A (zh) * 2018-03-09 2018-09-04 南京南瑞继保电气有限公司 一种轨道交通综合监控系统架构

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012095595A2 (fr) * 2011-01-13 2012-07-19 Societe Nationale Des Chemins De Fer Francais Sncf Régulation de tension dans un véhicule hybride
CN106253289A (zh) * 2016-08-12 2016-12-21 成都运达科技股份有限公司 一种车网耦合的地铁供电系统电力潮流计算方法
CN107609262A (zh) * 2017-09-09 2018-01-19 广西电网有限责任公司电力科学研究院 一种城市轨道交通负荷功率的计算方法
CN108063829A (zh) * 2017-12-29 2018-05-22 中国铁路设计集团有限公司 一种新型线网城市轨道交通综合监控系统
CN108482429A (zh) * 2018-03-09 2018-09-04 南京南瑞继保电气有限公司 一种轨道交通综合监控系统架构

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A Study on Control Algorithm of Thyristor Dual Converter System for DC Electricity Supply of Urban Railway;Seo, Seung-Sam等;《JOURNAL OF ELECTRICAL ENGINEERING & TECHNOLOGY》;20190331;第14卷(第2期);全文 *
Design and Simulation of Hybrid Electrical Energy Storage (HEES) for Esfahan Urban Railway to Store Regenerative Braking Energy;Moghbeli, Hasan等;《2016 7TH POWER ELECTRONICS AND DRIVE SYSTEMS & TECHNOLOGIES CONFERENCE (PEDSTC)》;20161231;全文 *
城市轨道交通线网指挥平台系统的设计研究;湛维昭等;《城市轨道交通研究》;20170831(第8期);全文 *
轨道交通调度指挥体系下综合监控系统应用探讨;周欣;《第四届全国智慧城市与轨道交通学术会议暨轨道交通学组年会论文集》;20170416;全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110363447A (zh) 2019-10-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110363447B (zh) 一种城市轨道交通线网级电力调度系统
CN102130503B (zh) 一种基于多智能体系统的配电网自愈控制方法
CN104239059B (zh) 基于全模型的智能配用电统一信息支撑平台的构建方法
CN101436790A (zh) 包含复杂t接线路的电网模型在线拼接与合并方法
CN112907051B (zh) 一种基于调配协同的智能化检修计划生成方法
CN102723780B (zh) 电力系统配网能量管理系统
CN108494089A (zh) 一种快速安全可靠的限电拉路批量遥控方法
CN105186686B (zh) 一种基于全网拓扑的电网调度智能防误策略系统
CN116628937A (zh) 一种电网设备模型自动融接维护方法、装置、设备和介质
CN107181321A (zh) 一种基于电网拓扑结构实现快速拉荷的方法
CN103545805B (zh) 一种基于模型化的铁路电力供电臂监控方法
CN102832708A (zh) 基于多级综合服务器架构的智能变电站
CN106776750B (zh) 一种图模一体化的配电网数字化预案系统
CN111431276A (zh) 一种电网调度端防误操作系统
CN110135053A (zh) 一种地铁电力调度软件设备建模和拓扑着色方法
CN114841627B (zh) 一种检修计划校核方法、装置、设备和存储介质
CN106026047A (zh) 一种基于多源协调配合的高可靠配电自动化的优化控制方法
CN112799363B (zh) 一种分层分区能源站智能电气监控管理系统
CN116011946A (zh) 电网培训教案的生成方法、系统及设备
CN111106670A (zh) 一种基于配电网的指令票生成系统及方法
CN202651894U (zh) 电力系统配网能量管理系统
Florea et al. From bridge to control hub—The power Smart Grid evolution
CN110110379A (zh) 电网全景建模方法及系统
Li et al. Programmed Operation Technology and Realization of Distribution Network Based on Multi-system Information Integration
CN110909945B (zh) 一种电网调度异常处理辅助决策方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant