CN111900804A - 一种电网节点执行监测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电网节点执行监测系统，包括：节点执行模块、遥控检测模块、负荷监测模块和节点配置模块。本发明的一种电网节点执行监测系统，针对分级故障分别执行节点运行，并基于节点列表和路径规划实现合理的节点配置，具有较好的市场应用价值。

Description

一种电网节点执行监测系统
技术领域
本发明涉及电网配置领域，具体涉及一种电网节点执行监测系统。
背景技术
根据配电网的监控对象与应用场合不同，对其功能的要求也不同。即使监控同样的设备，根据主站完成的功能与设计要求的不同，对配电节点的功能要求也有所不同。
为了准确地统计评估电网的电能质量状况，及时采取措施提高电能质量，一些供电企业建立了电能质量在线监测系统。而配电自动化系统对电能质量进行监测，关键是配电终端能够实时采集电能质量信息，并对节点进行合理配置和执行管控。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的缺陷和不足，本发明一种电网节点执行监测系统，包括：节点执行模块、遥控检测模块、负荷监测模块和节点配置模块；其中。
所述节点执行模块，用于。
实时掌握整个电网的线路和设备运行状态，通过对整个电网运行情况的分析后，做出决策指令，然后再下达给控制器；根据远程指令并结合本地电网的运行情况，计算执行需要的指令电压或者指令电流，由执行器对输出的控制信号进行调制后驱动开关器件运行；对换流系统主电路的各个开关器件进行控制和保护。通过对控制器发出的指令信号进行调制，然后得到开关器件的控制信号，通过驱动电路完成对开关器件的控制。当换流系统主电路中的元器件出现故障时，执行器能够对第一等级故障进行自动清除。对于第二等级故障，执行器自动停止运行，并将换流系统的各个开关量以及器件状态反馈给控制器，再由控制器反馈给系统调度器。
所述遥控检测模块，用于。
测量正常运行状态下的电压、电流、有功、无功、视在功率、功率因数、有功电能、无功电能、频率，以及零序、负序电压与电流，同时接入直流输入量，监视蓄电池的电压与供电电流；接入配电开关辅助接点信号、储能机构储能正常信号、装置控制的软压板信号等；配置配电开关合闸与跳闸输出，预先选择遥控输出和用于蓄电池活化控制的开关量输出。其中，线路变压器调压控制、无功补偿电容的投切通过开关量输出信号控制。
采集记录的故障信息，包括：采集故障电流、电压值；故障发生时间及故障历时；小电流接地故障电流；在双电源闭环供电线路中确定故障方向。
所述负荷监测模块，用于。
检测记录配电变压器低压侧运行数据，每隔2min实时采集一次数据；负荷记录；记录负荷运行特征的参数并进行保存，由主站根据召唤读取或人工定期在当地读取的运行参数包括：整点时刻的电压有效值、电流有效值、有功、无功、功率因数、有功电能、无功电能，预设时间内电压、电流、有功功率、功率因数的最大值、最小值及其出现时间，供电中断时间与恢复时间等。在与主站的通信中断时，仍然可以获取被监视设备的运行数据；负荷统计；包括电压合格率、供电可靠性的统计。
获取电量系统数据进行分析，并将分析结果提供给旁路代判断计算设备进行旁路代判断和计算，并将结果提供给告警及展示设备，由告警及展示设备进行信息发布。旁路代判断计算设备通过系统接口，获取系统数据库中旁路代记录表中相关记录并进行解析，获取旁路代操作的具体信息，包括：旁代厂站、被代开关、旁代发生时间、结束时间。并将该信息转化为旁路代判断计算设备需要的格式存入数据库中，作为旁路代判断计算的依据。
所述节点配置模块，用于。
节点信息配置，对终端建立有向节点映射列表；根据有向节点列表，建立有向映射节点数据共享区，用于保存接收到的映射节点实时数据；其中，所述有向映射节点包括：前向节点、后向节点和并行节点。
接收映射节点信息并进行拆分，将拆分的映射节点信息字段存入映射节点数据共享内存区；按照预设时间间隔将本节点过流保护动作遥测、功率流向及开关位置信息向映射节点发送。
获取并判断过流动作逻辑和功率流向，如果本终端有保护过流动作信号，将过流动作遥测、功率流向、开关位置信息按预定时间间隔向映射节点发送。
电网故障调整,故障发生后，对故障馈线上的分布式电源，若为非黑启动分布式电源，直接跳开其出口断路器；对于黑启动分布式电源，断开并网断路器，采用断路器接口的孤岛运行模式为当地用户供电；当黑启动分布式电源的容量小于当地用户的负荷功率时，进行甩负荷操作；非故障馈线上的分布式电源可继续保持并网运行。
故障定位之后，进行故障区域隔离，启动重合闸充电，判断开关在合闭后状态和开关合位，是否触发重合闸闭锁，如果不触发，则重合闸满足充电条件；终端故障跳闸后，重合闸充电完成后进入重合闸逻辑，如果检测到重合闸单侧带电，则在重合闸延时定值后重合闸动作；重合闸动作后，对于瞬时性故障，重合闸成功，并向映射节点发送重合闸成功命令；对于持久性故障，重合闸后加速器件动作，重合闸开关再次跳开，并将重合闸闭锁于分闸状态；相邻开关接收到重合闸成功命令后，如果检测到上次开关跳开原因为接收到该节点的开关联跳命令，则执行合闸命令；如果是持久性故障，联络开关在检测到单侧失压，若没有开关联跳和开关闭锁命令，则在设定延时后，联络开关合闸。
若网络中还有未调整区，则考虑故障馈线上所有的黑启动分布式电源，对未调整区搜索调整路径，若找到,进入多用户孤岛运行模式，否则维持当前的运行状态，否则对网络中所有的非黑启动分布式电源进行同期操作，再次并网；在此阶段，继续搜索最优开关策略，如果开关状态有变化，则在并网完成后对开关状态进行调整，否则，保持当前状态，故障清除后，调整到故障前的运行方式。
节点负荷调整，实时监测系统母线频率、电压、有功功率、无功功率以及终端运行状态，当出现扰动使系统频率或电压异常到终端响应动作值时，终端主动响应投入开关。
电能表获取参与主动响应的终端容量信息，并针对每条装设投切装置的母线，根据其就地频率、电压、有功功率、无功功率计算负荷调整灵敏度指标，并将所述容量信息和负荷调整灵敏度指标上传至协调中心。
不同就地装置实时获取频率、电压、有功、无功等就地状态信息量，计算得到当前的响应负荷优先级；当频率或电压值达到装置动作值的时候，根据不同母线的响应负荷优先级，确定当前工况下需要投入的负荷量；结合终端响应信息和负荷调整灵敏度指标计算优化的负荷调整量，更新负荷调整策略。
将优化后的负荷调整策略下发至各就地装置；就地装置接收指令，更新每轮动作值，经过预定延时后动作投入负荷。
优选地，所述电网故障调整，还包括。
节点判断功率流向，如果是前向过流保护动作，则进入前向故障处理步骤(1)；如果后向过流保护动作，则进入后向故障处理步骤(2)。
(1)根据所述有向节点映射列表判断本节点所有映射前向节点是否有前向保护过流动作信息，如果任意一个前向节点有前向保护过流标志，则判断本节点与所有前向节点的区域为非故障区域并返回；否则本区域为故障区域，通知就地装置执行开关跳闸进行故障隔离，并向前向映射节点发送开关联跳命令；完成故障区域的隔离。
(2)根据有向节点映射列表判断本节点所有的映射后向节点是否有后向过流动作标志，或所有的映射并列节点是否有前向动作标志，如果有任意一个后向节点有后向保护过流标志或任意一个并行节点有前向动作标志，则判断本节点与所有后向节点和并行节点区域为非故障区域并返回；否则本区域即为故障区域，通知就地装置执行开关跳闸进行故障隔离，并向后向映射节点、并行节点发送开关联跳命令；完成故障区域的隔离。
(3)如果节点未检测到故障电流，接收到相邻映射节点的开关联跳命令后执行联跳命令，配合就地装置完成故障区域的隔离。
本发明的一种电网节点执行监测系统，针对分级故障分别执行节点运行，并基于节点列表和路径规划实现合理的节点配置，具有较好的市场应用价值。
附图说明
图1为本发明一种电网节点执行监测系统的结构图。
具体实施方式
如图1所示，本发明一种电网节点执行监测系统，包括：节点执行模块、遥控检测模块、负荷监测模块和节点配置模块；其中。
所述节点执行模块，用于。
实时掌握整个电网的线路和设备运行状态，通过对整个电网运行情况的分析后，做出决策指令，然后再下达给控制器；根据远程指令并结合本地电网的运行情况，计算执行需要的指令电压或者指令电流，由执行器对输出的控制信号进行调制后驱动开关器件运行；对换流系统主电路的各个开关器件进行控制和保护。通过对控制器发出的指令信号进行调制，然后得到开关器件的控制信号，通过驱动电路完成对开关器件的控制。当换流系统主电路中的元器件出现故障时，执行器能够对第一等级故障进行自动清除。对于第二等级故障，执行器自动停止运行，并将换流系统的各个开关量以及器件状态反馈给控制器，再由控制器反馈给系统调度器。
所述遥控检测模块，用于。
测量正常运行状态下的电压、电流、有功、无功、视在功率、功率因数、有功电能、无功电能、频率，以及零序、负序电压与电流，同时接入直流输入量，监视蓄电池的电压与供电电流；接入配电开关辅助接点信号、储能机构储能正常信号、装置控制的软压板信号等；配置配电开关合闸与跳闸输出，预先选择遥控输出和用于蓄电池活化控制的开关量输出。其中，线路变压器调压控制、无功补偿电容的投切通过开关量输出信号控制。
采集记录的故障信息，包括：采集故障电流、电压值；故障发生时间及故障历时；小电流接地故障电流；在双电源闭环供电线路中确定故障方向。
需要测量故障电流方向，供确定故障位置使用。单纯从线路故障区段定位的角度讲，主站只需知道监视的点有无故障电流流过即可。能够检测小电流接地系统单相接地产生的零序电流，以供配电自动化系统确定接地故障的位置。
实际应用中，可像故障录波器一样，记录下故障电压、电流的波形；为了简化装置的构成及减少数据传输量，亦可以只记录几个关键的故障电流、电压幅值，如故障发生及故障切除前后的值。
所述负荷监测模块，用于。
检测记录配电变压器低压侧运行数据，每隔2min实时采集一次数据；负荷记录；记录负荷运行特征的参数并进行保存，由主站根据召唤读取或人工定期在当地读取的运行参数包括：整点时刻的电压有效值、电流有效值、有功、无功、功率因数、有功电能、无功电能，预设时间内电压、电流、有功功率、功率因数的最大值、最小值及其出现时间，供电中断时间与恢复时间等。在与主站的通信中断时，仍然可以获取被监视设备的运行数据；负荷统计；包括电压合格率、供电可靠性的统计。
获取电量系统数据进行分析，并将分析结果提供给旁路代判断计算设备进行旁路代判断和计算，并将结果提供给告警及展示设备，由告警及展示设备进行信息发布。旁路代判断计算设备通过系统接口，获取系统数据库中旁路代记录表中相关记录并进行解析，获取旁路代操作的具体信息，包括：旁代厂站、被代开关、旁代发生时间、结束时间。并将该信息转化为旁路代判断计算设备需要的格式存入数据库中，作为旁路代判断计算的依据。
所述节点配置模块，用于。
节点信息配置，对终端建立有向节点映射列表；根据有向节点列表，建立有向映射节点数据共享区，用于保存接收到的映射节点实时数据；其中，所述有向映射节点包括：前向节点、后向节点和并行节点。
接收映射节点信息并进行拆分，将拆分的映射节点信息字段存入映射节点数据共享内存区；按照预设时间间隔将本节点过流保护动作遥测、功率流向及开关位置信息向映射节点发送。
获取并判断过流动作逻辑和功率流向，如果本终端有保护过流动作信号，将过流动作遥测、功率流向、开关位置信息按预定时间间隔向映射节点发送。
电网故障调整,故障发生后，对故障馈线上的分布式电源，若为非黑启动分布式电源，直接跳开其出口断路器；对于黑启动分布式电源，断开并网断路器，采用断路器接口的孤岛运行模式为当地用户供电；当黑启动分布式电源的容量小于当地用户的负荷功率时，进行甩负荷操作；非故障馈线上的分布式电源可继续保持并网运行。
故障定位之后，进行故障区域隔离，启动重合闸充电，判断开关在合闭后状态和开关合位，是否触发重合闸闭锁，如果不触发，则重合闸满足充电条件；终端故障跳闸后，重合闸充电完成后进入重合闸逻辑，如果检测到重合闸单侧带电，则在重合闸延时定值后重合闸动作；重合闸动作后，对于瞬时性故障，重合闸成功，并向映射节点发送重合闸成功命令；对于持久性故障，重合闸后加速器件动作，重合闸开关再次跳开，并将重合闸闭锁于分闸状态；相邻开关接收到重合闸成功命令后，如果检测到上次开关跳开原因为接收到该节点的开关联跳命令，则执行合闸命令；如果是持久性故障，联络开关在检测到单侧失压，若没有开关联跳和开关闭锁命令，则在设定延时后，联络开关合闸。
若网络中还有未调整区，则考虑故障馈线上所有的黑启动分布式电源，对未调整区搜索调整路径，若找到,进入多用户孤岛运行模式，否则维持当前的运行状态，否则对网络中所有的非黑启动分布式电源进行同期操作，再次并网；在此阶段，继续搜索最优开关策略，如果开关状态有变化，则在并网完成后对开关状态进行调整，否则，保持当前状态，故障清除后，调整到故障前的运行方式。
节点负荷调整，实时监测系统母线频率、电压、有功功率、无功功率以及终端运行状态，当出现扰动使系统频率或电压异常到终端响应动作值时，终端主动响应投入开关。
电能表获取参与主动响应的终端容量信息，并针对每条装设投切装置的母线，根据其就地频率、电压、有功功率、无功功率计算负荷调整灵敏度指标，并将所述容量信息和负荷调整灵敏度指标上传至协调中心。
不同就地装置实时获取频率、电压、有功、无功等就地状态信息量，计算得到当前的响应负荷优先级；当频率或电压值达到装置动作值的时候，根据不同母线的响应负荷优先级，确定当前工况下需要投入的负荷量；结合终端响应信息和负荷调整灵敏度指标计算优化的负荷调整量，更新负荷调整策略。
将优化后的负荷调整策略下发至各就地装置；就地装置接收指令，更新每轮动作值，经过预定延时后动作投入负荷。
优选地，所述电网故障调整，还包括。
节点判断功率流向，如果是前向过流保护动作，则进入前向故障处理步骤(1)；如果后向过流保护动作，则进入后向故障处理步骤(2)。
(1)根据所述有向节点映射列表判断本节点所有映射前向节点是否有前向保护过流动作信息，如果任意一个前向节点有前向保护过流标志，则判断本节点与所有前向节点的区域为非故障区域并返回；否则本区域为故障区域，通知就地装置执行开关跳闸进行故障隔离，并向前向映射节点发送开关联跳命令；完成故障区域的隔离。
(2)根据有向节点映射列表判断本节点所有的映射后向节点是否有后向过流动作标志，或所有的映射并列节点是否有前向动作标志，如果有任意一个后向节点有后向保护过流标志或任意一个并行节点有前向动作标志，则判断本节点与所有后向节点和并行节点区域为非故障区域并返回；否则本区域即为故障区域，通知就地装置执行开关跳闸进行故障隔离，并向后向映射节点、并行节点发送开关联跳命令；完成故障区域的隔离。
(3)如果节点未检测到故障电流，接收到相邻映射节点的开关联跳命令后执行联跳命令，配合就地装置完成故障区域的隔离。
其中，上述节点执行模块、遥控检测模块、负荷监测模块和节点配置模块通过对应的进程和线程实现模块功能，各模块之间通过逻辑连接或电连接，各模块具体功能可由物理处理器执行存储器中存储的程序代码实现。
本发明的一种电网节点执行监测系统，针对分级故障分别执行节点运行，并基于节点列表和路径规划实现合理的节点配置，具有较好的市场应用价值。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种电网节点执行监测系统，其特征在于，包括：节点执行模块、遥控检测模块、负荷监测模块和节点配置模块；其中，
所述节点执行模块，用于：
实时掌握整个电网的线路和设备运行状态，通过对整个电网运行情况的分析后，做出决策指令，然后再下达给控制器；根据远程指令并结合本地电网的运行情况，计算执行需要的指令电压或者指令电流，由执行器对输出的控制信号进行调制后驱动开关器件运行；对换流系统主电路的各个开关器件进行控制和保护；通过对控制器发出的指令信号进行调制，然后得到开关器件的控制信号，通过驱动电路完成对开关器件的控制；当换流系统主电路中的元器件出现故障时，执行器能够对第一等级故障进行自动清除；对于第二等级故障，执行器自动停止运行，并将换流系统的各个开关量以及器件状态反馈给控制器，再由控制器反馈给系统调度器；
所述遥控检测模块，用于：
测量正常运行状态下的电压、电流、有功、无功、视在功率、功率因数、有功电能、无功电能、频率，以及零序、负序电压与电流，同时接入直流输入量，监视蓄电池的电压与供电电流；接入配电开关辅助接点信号、储能机构储能正常信号、装置控制的软压板信号等；配置配电开关合闸与跳闸输出，预先选择遥控输出和用于蓄电池活化控制的开关量输出；其中，线路变压器调压控制、无功补偿电容的投切通过开关量输出信号控制；
采集记录的故障信息，包括：采集故障电流、电压值；故障发生时间及故障历时；小电流接地故障电流；在双电源闭环供电线路中确定故障方向；
所述负荷监测模块，用于：
检测记录配电变压器低压侧运行数据，每隔2min实时采集一次数据；负荷记录；记录负荷运行特征的参数并进行保存，由主站根据召唤读取或人工定期在当地读取的运行参数包括：整点时刻的电压有效值、电流有效值、有功、无功、功率因数、有功电能、无功电能，预设时间内电压、电流、有功功率、功率因数的最大值、最小值及其出现时间，供电中断时间与恢复时间等；在与主站的通信中断时，仍然可以获取被监视设备的运行数据；负荷统计；包括电压合格率、供电可靠性的统计；
获取电量系统数据进行分析，并将分析结果提供给旁路代判断计算设备进行旁路代判断和计算，并将结果提供给告警及展示设备，由告警及展示设备进行信息发布；旁路代判断计算设备通过系统接口，获取系统数据库中旁路代记录表中相关记录并进行解析，获取旁路代操作的具体信息，包括：旁代厂站、被代开关、旁代发生时间、结束时间；并将该信息转化为旁路代判断计算设备需要的格式存入数据库中，作为旁路代判断计算的依据；
所述节点配置模块，用于：
节点信息配置，对终端建立有向节点映射列表；根据有向节点列表，建立有向映射节点数据共享区，用于保存接收到的映射节点实时数据；其中，所述有向映射节点包括：前向节点、后向节点和并行节点；
接收映射节点信息并进行拆分，将拆分的映射节点信息字段存入映射节点数据共享内存区；按照预设时间间隔将本节点过流保护动作遥测、功率流向及开关位置信息向映射节点发送；
获取并判断过流动作逻辑和功率流向，如果本终端有保护过流动作信号，将过流动作遥测、功率流向、开关位置信息按预定时间间隔向映射节点发送；
电网故障调整，故障发生后，对故障馈线上的分布式电源，若为非黑启动分布式电源，直接跳开其出口断路器；对于黑启动分布式电源，断开并网断路器，采用断路器接口的孤岛运行模式为当地用户供电；当黑启动分布式电源的容量小于当地用户的负荷功率时，进行甩负荷操作；非故障馈线上的分布式电源可继续保持并网运行；
故障定位之后，进行故障区域隔离，启动重合闸充电，判断开关在合闭后状态和开关合位，是否触发重合闸闭锁，如果不触发，则重合闸满足充电条件；终端故障跳闸后，重合闸充电完成后进入重合闸逻辑，如果检测到重合闸单侧带电，则在重合闸延时定值后重合闸动作；重合闸动作后，对于瞬时性故障，重合闸成功，并向映射节点发送重合闸成功命令；对于持久性故障，重合闸后加速器件动作，重合闸开关再次跳开，并将重合闸闭锁于分闸状态；相邻开关接收到重合闸成功命令后，如果检测到上次开关跳开原因为接收到该节点的开关联跳命令，则执行合闸命令；如果是持久性故障，联络开关在检测到单侧失压，若没有开关联跳和开关闭锁命令，则在设定延时后，联络开关合闸；
若网络中还有未调整区，则考虑故障馈线上所有的黑启动分布式电源，对未调整区搜索调整路径，若找到,进入多用户孤岛运行模式，否则维持当前的运行状态，否则对网络中所有的非黑启动分布式电源进行同期操作，再次并网；在此阶段，继续搜索最优开关策略，如果开关状态有变化，则在并网完成后对开关状态进行调整，否则，保持当前状态，故障清除后，调整到故障前的运行方式；
节点负荷调整，实时监测系统母线频率、电压、有功功率、无功功率以及终端运行状态，当出现扰动使系统频率或电压异常到终端响应动作值时，终端主动响应投入开关；
电能表获取参与主动响应的终端容量信息，并针对每条装设投切装置的母线，根据其就地频率、电压、有功功率、无功功率计算负荷调整灵敏度指标，并将所述容量信息和负荷调整灵敏度指标上传至协调中心；
不同就地装置实时获取频率、电压、有功、无功等就地状态信息量，计算得到当前的响应负荷优先级；当频率或电压值达到装置动作值的时候，根据不同母线的响应负荷优先级，确定当前工况下需要投入的负荷量；结合终端响应信息和负荷调整灵敏度指标计算优化的负荷调整量，更新负荷调整策略；
将优化后的负荷调整策略下发至各就地装置；就地装置接收指令，更新每轮动作值，经过预定延时后动作投入负荷。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电网故障调整，还包括：
节点判断功率流向，如果是前向过流保护动作，则进入前向故障处理步骤(1)；如果后向过流保护动作，则进入后向故障处理步骤(2)；
(1)根据所述有向节点映射列表判断本节点所有映射前向节点是否有前向保护过流动作信息，如果任意一个前向节点有前向保护过流标志，则判断本节点与所有前向节点的区域为非故障区域并返回；否则本区域为故障区域，通知就地装置执行开关跳闸进行故障隔离，并向前向映射节点发送开关联跳命令；完成故障区域的隔离；
(2)根据有向节点映射列表判断本节点所有的映射后向节点是否有后向过流动作标志，或所有的映射并列节点是否有前向动作标志，如果有任意一个后向节点有后向保护过流标志或任意一个并行节点有前向动作标志，则判断本节点与所有后向节点和并行节点区域为非故障区域并返回；否则本区域即为故障区域，通知就地装置执行开关跳闸进行故障隔离，并向后向映射节点、并行节点发送开关联跳命令；完成故障区域的隔离；
(3)如果节点未检测到故障电流，接收到相邻映射节点的开关联跳命令后执行联跳命令，配合就地装置完成故障区域的隔离。
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