CN113472074A - 一种智能电网调度控制系统的故障智能处置方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种智能电网调度控制系统的故障智能处置方法及系统，包括：通过智能电网调度控制系统在线监视电网的运行情况，根据运行情况生成故障报文；根据故障报文分析确定故障发生后电网的停电区域及损失负荷；根据停电区域和损失电荷确定包含转供路径和转供电主体的操作方案；执行操作方案，在操作方案执行过程中对智能电网的安全风险进行实时预警。通过本发明提出的故障智能处置方法，在故障后自动触发停电范围分析、故障处置操作方案的在线生成，及时提供故障后电网运行状态以及故障处置时电网风险的全景感知，为电网故障处置提供有力支撑，提升监控人员对设备异常及故障的处置效率，保障电网安全稳定运行。

Description

一种智能电网调度控制系统的故障智能处置方法及系统

技术领域

本发明属于电网调度领域，尤其涉及一种智能电网调度控制系统的故障智能处置方法及系统。

背景技术

当电网因设备故障而发生停电故障时，各级电力系统的运行部门通常按照“统一调度、分级管理”的原则协调处置，即由监控人员通过统一的智能电网调度控制系统，一方面对故障等级进行初步的定性，为应急指挥机构启动相应级别的应急响应或预案提供参考依据；另一方面对电网的故障及停电影响范围进行快速定位，以便有针对性地开展快速复电。在上述调度过程中监控人员往往需要面对海量的告警信息，并主要依靠经验进行大量的故障处理操作。

随着电网规模的不断扩大，传统基于经验性的监控方式已不能适应当前集中监控业务发展的要求，由于缺乏足够的管理和技术支持，经常造成故障的定性与定位不准确、不及时的情况，既影响了故障处理进度，也不利于对敏感区域和重要用户的快速复电。因此亟需面向集中监控的故障智能处置方法，以辅助监控人员进行告警处置。

发明内容

为了解决现有技术中存在的缺点和不足，本发明提出了一种智能电网调度控制系统的故障智能处置方法，包括：

通过智能电网调度控制系统在线监视电网的运行情况，根据运行情况生成故障报文；

根据故障报文分析确定故障发生后电网的停电区域及损失负荷；

根据停电区域和损失电荷确定包含转供路径和转供电主体的操作方案；

执行操作方案，在操作方案执行过程中对智能电网的安全风险进行实时预警。

可选的，所述通过智能电网调度控制系统在线监视电网的运行情况，根据运行情况生成故障报文，包括：

通过智能电网调度控制系统获取电网中保护开关的开合闸情况，当保护开关跳闸时，记录跳闸时间为故障时间；

根据保护开关在电网中的拓扑关系确定故障设备，根据故障设备的类型确定故障性质；

基于预设周期生成包括故障时间、故障设备和故障性质的故障报文。

可选的，所述根据故障报文分析确定故障发生后电网的停电区域及损失负荷，包括：

根据故障报文中的故障设备、故障性质，确定与故障设备具有电气连接关系的电力设备；

分析故障设备是否为所述电力设备的供电设备，若是供电设备，则将所述电力设备标记为停电设备，若不是设备，则仅标记故障设备为停电设备；

根据标记的停电设备在电网中的位置确定停电区域，计算停电设备携带的负荷为发生故障后的损失负荷。

可选的，所述根据统计结果在线生成故障智能处置的转供路径及操作方案，包括：

基于潮流算法计算转供电主体的出力情况，根据出力情况和损失负荷的匹配结果确定转供电主体，结合停电区域确定恢复供电的转供路径，得到故障智能处理的操作方案。

可选的，所述执行操作方案，在操作方案执行过程中对智能电网的安全风险进行实时预警，包括：

在操作方案执行过程中，通过智能电网调度控制系统获取电网中各个设备的遥测数据；

基于N-1故障约束，根据遥测数据对电网进行越限监测，当监测到新增越限设备时发出实时预警，根据新增越限设备的数量确定实时预警的风险等级。

本发明还基于同样的思路提出了一种智能电网调度控制系统的故障智能处置系统，包括：

报文生成单元：用于通过智能电网调度控制系统在线监视电网的运行情况，根据运行情况生成故障报文；

统计单元：用于根据故障报文分析确定故障发生后电网的停电区域及损失负荷；

方案生成单元：用于根据停电区域和损失电荷确定包含转供路径和转供电主体的操作方案；

预警单元：用于执行操作方案，在操作方案执行过程中对智能电网的安全风险进行实时预警。

可选的，所述报文生成单元具体用于：

通过智能电网调度控制系统获取电网中保护开关的开合闸情况，当保护开关跳闸时，记录跳闸时间为故障时间；

根据保护开关在电网中的拓扑关系确定故障设备，根据故障设备的类型确定故障性质；

基于预设周期生成包括故障时间、故障设备和故障性质的故障报文。

可选的，所述统计单元具体用于：

根据故障报文中的故障设备、故障性质，确定与故障设备具有电气连接关系的电力设备；

分析故障设备是否为所述电力设备的供电设备，若是供电设备，则将所述电力设备标记为停电设备，若不是设备，则仅标记故障设备为停电设备；

根据标记的停电设备在电网中的位置确定停电区域，计算停电设备携带的负荷为发生故障后的损失负荷。

可选的，所述方案生成单元具体用于：

基于潮流算法计算转供电主体的出力情况，根据出力情况和损失负荷的匹配结果确定转供电主体，结合停电区域确定恢复供电的转供路径，得到故障智能处理的操作方案。

可选的，所述预警单元具体用于：

在在操作方案执行过程中，通过智能电网调度控制系统获取电网中各个设备的遥测数据；

基于N-1故障约束，根据遥测数据对电网进行越限监测，当监测到新增越限设备时发出实时预警，根据新增越限设备的数量确定实时预警的风险等级。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：

通过本发明提出的故障智能处置方法，在故障后自动触发停电范围分析、故障处置操作方案的在线生成，并在执行操作方案时进行电网薄弱环节分析，从而及时提供故障后电网运行状态以及故障处置时电网风险的全景感知，为电网故障处置提供有力支撑，提升监控人员对设备异常及故障的处置效率，保障电网安全稳定运行，以支撑监控业务从经验型向决策型的转变。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提出的一种智能电网调度控制系统的故障智能处置方法的流程示意图；

图2为本发明另一实施例提出的一种智能电网调度控制系统的故障智能处置系统的结构框图。

具体实施方式

为使本发明的结构和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的结构作进一步地描述。

实施例一

如图1所示，本实施例提出了一种智能电网调度控制系统的故障智能处置方法，该方法基于智能电网调度控制系统实现故障智能处置的操作方案的生成，并由智能电网调度控制系统执行所述操作方案以实现快速复电，包括：

S1：通过智能电网调度控制系统在线监视电网的运行情况，根据运行情况生成故障报文；

S2：根据故障报文分析确定故障发生后电网的停电区域及损失负荷；

S3：根据停电区域和损失电荷确定包含转供路径和转供电主体的操作方案；

S4：执行操作方案，在操作方案执行过程中对智能电网的安全风险进行实时预警。

通过本实施例提出的故障智能处置方法，能够针对电网的实时运行情况在线生成合适的操作方案，监控人员无需人工处理，可由智能电网调度控制系统执行生成的操作方案，并在执行操作方案过程中若出现预警，监控人员可根据预警情况及时调整操作方案，为电网故障处置提供有力支撑，提升监控人员对设备异常及故障的处置效率，保障电网安全稳定运行。

所述智能电网调度控制系统的主要功能包括信息采集、信息传输、调度命令执行以及电网运行情况的监控，整合了传感器技术、自动控制技术与无线通信技术，用于收集分散在各个发电厂和变电站的实时信息，对这些信息进行分析和处理，并将结果显示给调度员或产生输出命令对系统进行控制。智能电网调度控制系统在遥测方面的主要功能是采集并传送电网运行时各个设备的实时参数，在遥信方面的主要功能是采集并传送保护开关等继电保护设备的动作信息，在遥控方面的主要功能是接受并执行从智能电网调度控制系统的主站发送的调度命令，完成对断路器的分闸或合闸操作以实现电力转供。

所述故障报文包括故障时间、故障设备和故障性质，故障报文的具体生成过程包括：通过智能电网调度控制系统获取电网中保护开关的开合闸情况，具体包括：

通过智能电网调度控制系统的服务总线接口接收电网故障后保护开关的动作信息，当保护开关跳闸时，即表示电网故障已触发保护机制，记录跳闸时间为故障时间；根据保护开关在电网中的拓扑关系确定故障设备，根据故障设备的类型确定故障性质，所述故障性质包括发电机组故障、变电所故障、母线故障以及输电线路故障；基于预设周期生成包括故障时间、故障设备和故障性质的故障报文。

本实施例中，基于一定的编码规则如BCD、HEX等编码规则，根据故障时间、故障设备和故障性质生成字符串，该字符串即为生成的故障报文，其中故障时间用于生成故障日志，便于监控人员后续的日志查找与故障处置的复盘。

所述根据故障报文分析确定故障发生后电网的停电区域及损失负荷，包括：

根据故障报文中的故障设备、故障性质，确定与故障设备具有电气连接关系的电力设备。本实施例中基于预设的解码算法解算故障报文中包含的故障设备、故障性质的相关信息，本领域技术人员应当知道如何根据不同的编码规则设置解码算法，此处不再赘述。

分析故障设备是否为所述电力设备的供电设备，若是供电设备，则将所述电力设备标记为停电设备，若不是供电设备，则仅标记故障设备为停电设备；根据标记的停电设备在电网中的位置确定停电区域，计算停电设备携带的负荷为发生故障后的损失负荷。

所述停电设备即为故障后失去供电的设备，包括母线、输电线路、主变压器，为了尽快恢复电网正常运行，这些停电设备通常需要通过转供电的方式快速复电。因此，本实施例根据确定的停电区域确定提供转供电的电力机组，即转供电主体，再根据统计结果在线生成故障智能处置的转供路径及操作方案，本实施例中生成的操作方案即通过其他转供电主体为停电设备供电。所述转供路径与操作方案的确定过程具体包括：根据停电区域确定恢复供电的转供路径，所述转供路径指实现转供电主体接入停电设备供电的断路器，具体包括与转供电主体相关的断路器的开合闸状态；基于潮流算法计算转供电主体的出力情况，根据出力情况和损失负荷的匹配结果确定转供电主体，得到故障智能处理的操作方案。

所述潮流算法指在给定电力系统网络拓扑、元件参数和发电、负荷参量条件下，计算有功功率、无功功率及电压在电力网中的分布。通过潮流算法计算转供电主体中各发电机组的出力，从而使转供电主体的发电机组与停电设备所需供电的功率相匹配。

本实施例由智能电网调度控制系统执行操作方案，控制转供路径上断路器的开合闸动作，使转供电主体以操作方案中确定的出力为停电设备供电，实现电网故障后的快速复电。

为了进一步保证故障智能处置时电网的安全运行，本实施例还包括对操作方案进行实时在线评价，从而在执行操作方案时及时预警电网安全风险，具体包括：

在操作方案执行过程中，通过智能电网调度控制系统获取电网中各个设备的遥测数据；

基于N-1故障约束，根据遥测数据对电网进行越限监测，当监测到新增越限设备时发出实时预警，根据新增越限设备的数量确定实时预警的风险等级。

所述N-1故障约束为判定电力系统安全性的一种准则，具体是指电力系统的N个元件中的任一独立元件，例如发电机、输电线路、变压器等，发生故障而被切除后，应不造成因其他线路过负荷跳闸而导致用户停电，不破坏系统的稳定性，不出现电压崩溃等事故。在满足上述约束条件的前提下进行越限监测，即监测电网中的各个设备的运行数据是否超过设定限值，若超过设定限值则标记为新增越限设备。

本实施例中根据新增越限设备的数量确定实时预警的风险等级，新增越限设备的数量越大，风险等级越高。监控人员可在发出实时预警时以风险等级为参考，人工调整操作方案，以降低越限设备的数量，在最大程度上保证电网的安全稳定运行。

实施例二

如图2所示，本实施例提出了一种智能电网调度控制系统的故障智能处置系统5，该系统基于智能电网调度控制系统生成故障智能处置的操作方案，并由智能电网调度控制系统执行所述操作方案以实现快速复电，包括：

报文生成单元51：用于通过智能电网调度控制系统在线监视电网的运行情况，根据运行情况生成故障报文；

统计单元52：用于根据故障报文分析确定故障发生后电网的停电区域及损失负荷；

方案生成单元53：用于根据停电区域和损失电荷确定包含转供路径和转供电主体的操作方案；

预警单元54：用于执行操作方案，在操作方案执行过程中对智能电网的安全风险进行实时预警。

通过本实施例提出的故障智能处置系统，能够针对电网的实时运行情况在线生成合适的操作方案，监控人员无需人工处理，可由智能电网调度控制系统执行生成的操作方案，并在执行操作方案过程中若出现预警，监控人员可根据预警情况及时调整操作方案，为电网故障处置提供有力支撑，提升监控人员对设备异常及故障的处置效率，保障电网安全稳定运行。

所述智能电网调度控制系统的主要功能包括信息采集、信息传输、调度命令执行以及电网运行情况的监控，整合了传感器技术、自动控制技术与无线通信技术，用于收集分散在各个发电厂和变电站的实时信息，对这些信息进行分析和处理，并将结果显示给调度员或产生输出命令对系统进行控制。智能电网调度控制系统在遥测方面的主要功能是采集并传送电网运行时各个设备的实时参数，在遥信方面的主要功能是采集并传送保护开关等继电保护设备的动作信息，在遥控方面的主要功能是接受并执行从智能电网调度控制系统的主站发送的调度命令，完成对断路器的分闸或合闸操作以实现电力转供。

所述故障报文包括故障时间、故障设备和故障性质，故障报文的具体生成过程包括：通过智能电网调度控制系统获取电网中保护开关的开合闸情况，所述报文生成单元51具体用于：

通过智能电网调度控制系统的服务总线接口接收电网故障后保护开关的动作信息，当保护开关跳闸时，即表示电网故障已触发保护机制，记录跳闸时间为故障时间；根据保护开关在电网中的拓扑关系确定故障设备，根据故障设备的类型确定故障性质，所述故障性质包括发电机组故障、变电所故障、母线故障以及输电线路故障；基于预设周期生成包括故障时间、故障设备和故障性质的故障报文。

本实施例中，基于一定的编码规则如BCD、HEX等编码规则，根据故障时间、故障设备和故障性质生成字符串，该字符串即为生成的故障报文，其中故障时间用于生成故障日志，便于监控人员后续的日志查找与故障处置的复盘。

所述统计单元52具体用于：

根据故障报文中的故障设备、故障性质，确定与故障设备具有电气连接关系的电力设备。本实施例中基于预设的解码算法解算故障报文中包含的故障设备、故障性质的相关信息，本领域技术人员应当知道如何根据不同的编码规则设置解码算法，此处不再赘述。

分析故障设备是否为所述电力设备的供电设备，若是供电设备，则将所述电力设备标记为停电设备，若不是供电设备，则仅标记故障设备为停电设备；根据标记的停电设备在电网中的位置确定停电区域，计算停电设备携带的负荷为发生故障后的损失负荷。

所述停电设备即为故障后失去供电的设备，包括母线、输电线路、主变压器，为了尽快恢复电网正常运行，这些停电设备通常需要通过转供电的方式快速复电。因此，本实施例通过方案生成单元53根据确定的停电区域确定提供转供电的电力机组，即转供电主体，再根据统计结果在线生成故障智能处置的转供路径及操作方案，本实施例中生成的操作方案即通过其他转供电主体为停电设备供电。所述方案生成单元53具体用于：

根据停电区域确定恢复供电的转供路径，所述转供路径指实现转供电主体接入停电设备供电的断路器，具体包括与转供电主体相关的断路器的开合闸状态；基于潮流算法计算转供电主体的出力情况，根据出力情况和损失负荷的匹配结果确定转供电主体，得到故障智能处理的操作方案。

所述潮流算法指在给定电力系统网络拓扑、元件参数和发电、负荷参量条件下，计算有功功率、无功功率及电压在电力网中的分布。通过潮流算法计算转供电主体中各发电机组的出力，从而使转供电主体的发电机组与停电设备所需供电的功率相匹配。

本实施例由预警单元54调用智能电网调度控制系统执行操作方案，控制转供路径上断路器的开合闸动作，使转供电主体以操作方案中确定的出力为停电设备供电，实现电网故障后的快速复电。

为了进一步保证故障智能处置时电网的安全运行，本实施例还通过预警单元54对操作方案进行实时在线评价，从而在执行操作方案时及时预警电网安全风险，具体包括：

在操作方案执行过程中，通过智能电网调度控制系统获取电网中各个设备的遥测数据；

基于N-1故障约束，根据遥测数据对电网进行越限监测，当监测到新增越限设备时发出实时预警，根据新增越限设备的数量确定实时预警的风险等级。

所述N-1故障约束为判定电力系统安全性的一种准则，具体是指电力系统的N个元件中的任一独立元件，例如发电机、输电线路、变压器等，发生故障而被切除后，应不造成因其他线路过负荷跳闸而导致用户停电，不破坏系统的稳定性，不出现电压崩溃等事故。在满足上述约束条件的前提下进行越限监测，即监测电网中的各个设备的运行数据是否超过设定限值，若超过设定限值则标记为新增越限设备。

本实施例中根据新增越限设备的数量确定实时预警的风险等级，新增越限设备的数量越大，风险等级越高。监控人员可在发出实时预警时以风险等级为参考，人工调整操作方案，以降低越限设备的数量，在最大程度上保证电网的安全稳定运行。

上述实施例中的各个序号仅仅为了描述，不代表各部件的组装或使用过程中的先后顺序。

以上所述仅为本发明的实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能电网调度控制系统的故障智能处置方法，其特征在于，所述故障智能处置方法包括：

通过智能电网调度控制系统在线监视电网的运行情况，根据运行情况生成故障报文；

根据故障报文分析确定故障发生后电网的停电区域及损失负荷；

根据停电区域和损失电荷确定包含转供路径和转供电主体的操作方案；

执行操作方案，在操作方案执行过程中对智能电网的安全风险进行实时预警。

2.根据权利要求1所述的一种智能电网调度控制系统的故障智能处置方法，其特征在于，所述通过智能电网调度控制系统在线监视电网的运行情况，根据运行情况生成故障报文，包括：

通过智能电网调度控制系统获取电网中保护开关的开合闸情况，当保护开关跳闸时，记录跳闸时间为故障时间；

根据保护开关在电网中的拓扑关系确定故障设备，根据故障设备的类型确定故障性质；

基于预设周期生成包括故障时间、故障设备和故障性质的故障报文。

3.根据权利要求2所述的一种智能电网调度控制系统的故障智能处置方法，其特征在于，所述根据故障报文分析确定故障发生后电网的停电区域及损失负荷，包括：

根据故障报文中的故障设备、故障性质，确定与故障设备具有电气连接关系的电力设备；

分析故障设备是否为所述电力设备的供电设备，若是供电设备，则将所述电力设备标记为停电设备，若不是供电设备，则仅标记故障设备为停电设备；

根据标记的停电设备在电网中的位置确定停电区域，计算停电设备携带的负荷为发生故障后的损失负荷。

4.根据权利要求1所述的一种智能电网调度控制系统的故障智能处置方法，其特征在于，所述根据停电区域和损失电荷确定包含转供路径和转供电主体的操作方案，包括：

基于潮流算法计算转供电主体的出力情况，根据出力情况和损失负荷的匹配结果确定转供电主体，结合停电区域确定恢复供电的转供路径，得到故障智能处理的操作方案。

5.根据权利要求1所述的一种智能电网调度控制系统的故障智能处置方法，其特征在于，所述执行操作方案，在操作方案执行过程中对智能电网的安全风险进行实时预警，包括：

在操作方案执行过程中，通过智能电网调度控制系统获取电网中各个设备的遥测数据；

基于N-1故障约束，根据遥测数据对电网进行越限监测，当监测到新增越限设备时发出实时预警，根据新增越限设备的数量确定实时预警的风险等级。

6.一种智能电网调度控制系统的故障智能处置系统，其特征在于，所述故障智能处置系统包括：

报文生成单元：用于通过智能电网调度控制系统在线监视电网的运行情况，根据运行情况生成故障报文；

统计单元：用于根据故障报文分析确定故障发生后电网的停电区域及损失负荷；

方案生成单元：用于根据停电区域和损失电荷确定包含转供路径和转供电主体的操作方案；

预警单元：用于执行操作方案，在操作方案执行过程中对智能电网的安全风险进行实时预警。

7.根据权利要求6所述的一种智能电网调度控制系统的故障智能处置系统，其特征在于，所述报文生成单元具体用于：

通过智能电网调度控制系统获取电网中保护开关的开合闸情况，当保护开关跳闸时，记录跳闸时间为故障时间；

根据保护开关在电网中的拓扑关系确定故障设备，根据故障设备的类型确定故障性质；

基于预设周期生成包括故障时间、故障设备和故障性质的故障报文。

8.根据权利要求7所述的一种智能电网调度控制系统的故障智能处置系统，其特征在于，所述统计单元具体用于：

根据故障报文中的故障设备、故障性质，确定与故障设备具有电气连接关系的电力设备；

分析故障设备是否为所述电力设备的供电设备，若是供电设备，则将所述电力设备标记为停电设备，若不是供电设备，则仅标记故障设备为停电设备；

根据标记的停电设备在电网中的位置确定停电区域，计算停电设备携带的负荷为发生故障后的损失负荷。

9.根据权利要求6所述的一种智能电网调度控制系统的故障智能处置系统，其特征在于，所述方案生成单元具体用于：

基于潮流算法计算转供电主体的出力情况，根据出力情况和损失负荷的匹配结果确定转供电主体，结合停电区域确定恢复供电的转供路径，得到故障智能处理的操作方案。

10.根据权利要求6所述的一种智能电网调度控制系统的故障智能处置系统，其特征在于，所述预警单元具体用于：

在操作方案执行过程中，通过智能电网调度控制系统获取电网中各个设备的遥测数据；

基于N-1故障约束，根据遥测数据对电网进行越限监测，当监测到新增越限设备时发出实时预警，根据新增越限设备的数量确定实时预警的风险等级。

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