CN113937753A - 一种基于配电网全模型的n-1自动校验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种基于配电网全模型的N‑1自动校验方法，包括：基于预设通用建模标准建立配电网全模型；基于配电网全模型获取配电网中元件的故障情况，基于故障情况确定待校验元件；获取配电网的拓扑数据，根据拓扑数据生成配电网中待校验元件对应的恢复供电方案；根据配电网的第一运行指标对恢复供电方案进行N‑1校验；若N‑1校验通过，根据N‑1校验前后配电网的第二运行指标选取最佳的恢复供电方案。本发明能够在某一元件发生故障时，能够快速的安全的进行N‑1的自动校验。同时通过执行恢复供电方案前后配电网的运行指标确定最佳的恢复供电方案，使N‑1校验结果更全面可靠。
Description
技术领域
本发明属于配电网安全校验领域，尤其涉及一种基于配电网全模型的N-1自动校验方法。
背景技术
配电网是发电、输电系统和终端用户的联系纽带，直接面向电能用户。近几年来随着经济发展，对电的需求不断增多，网络复杂性提高，导致配电网运行不稳定。用户对用电方面也提出了高可靠、高质量的要求。在配电网全模型运行中，N-1准则是衡量可靠的重要指标，指在配电网运行过程中，任意一个元件故障时，其他线路不受影响，能保障用户的用电需求，因此N-1校验对配电网的稳定运行具有重要意义。
因为配电网规模庞大，联络方式复杂多变，在N-1校验时存在多种恢复供电方案，传统的N-1校验通常或凭经验确定，或以联络开关动作最小为目标确定最终的恢复供电方案，而忽略了恢复供电方案是否符合配电网运行要求，对N-1校验的效果造成了一定影响。
发明内容
为了解决现有技术中存在的缺点和不足，本发明提出了一种基于配电网全模型的N-1自动校验方法，包括：
基于预设通用建模标准建立配电网全模型；
基于配电网全模型获取配电网中元件的故障情况，基于故障情况确定待校验元件；
获取配电网的拓扑数据，根据拓扑数据生成配电网中待校验元件对应的恢复供电方案；
根据配电网的第一运行指标对恢复供电方案进行N-1校验；
若N-1校验通过，根据N-1校验前后配电网的第二运行指标选取最佳的恢复供电方案。
可选的，所述预设通用建模标准为IEC61970/61968CIM电力通用抽象模型标准。
可选的，所述基于配电网全模型获取配电网中元件的故障情况，基于故障情况确定待校验元件，包括：
当配电网中有元件发生故障时，通过配电网全模型配置的数据结构生成故障信息；
通过配电网全模型配置的数据传输方式将故障信息发送给配电网中的各个电力系统，各个电力系统通过解析故障信息确定发生故障的元件，若解析结果一致，则所述元件为待校验元件。
可选的，所述拓扑数据包括配电网的联络开关数量以及网架结构，所述网架结构包括架空线路、电缆、杆塔、配电变压器、隔离开关以及无功补偿器之间的连接关系。
可选的，所述待校验元件包括输电线路、母线和变电站。
可选的，所述根据配电网的第一运行指标对恢复供电方案进行N-1校验，包括：
当待校验元件为输电线路和母线时，基于配电网全模型对恢复供电方案进行仿真，获取仿真时配电网全模型中断路器的最大热稳定电流；
通过计算配电网全模型中输电线路的出口电流和最大热稳定电流的比值得到恢复供电方案对应的运行指标，若运行指标满足第一预设条件，则恢复供电方案通过N-1校验。
可选的，所述根据配电网的第一运行指标对恢复供电方案进行N-1校验，包括：
当待校验元件为变电站时，通过计算配电网全模型中主变压器的视在功率与主变压器容量的比值得到恢复供电方案对应的运行指标，若运行指标满足第二预设条件，则恢复供电方案通过N-1校验。
可选的，所述若N-1校验通过，根据N-1校验前后配电网的第二运行指标选取最佳的恢复供电方案，包括：
获取N-1校验后执行恢复供电方案的配电网的最大传输容量，所述最大传输容量的计算公式为
其中，S为最大传输容量，UN为配电网中变压器的额定电压，Imaxtherm为配电网中输电线路的最大热稳定电流，S、UN和Imaxtherm的取值范围均为正数；
选出最大传输容量大于预设阈值的恢复供电方案；
计算选取的恢复供电方案执行前后配电网的电压偏差，将电压偏差最小的恢复供电方案作为最佳的供电恢复方案。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：
以业界认可的IEC61970/61968CIM电力通用抽象模型标准建立配电网全模型，使配电网中各个电力系统之间的数据生成、传输、解析都遵循统一的标准，从而实现电力系统间的数据交互，在某一元件发生故障时，能够快速的安全的进行N-1的自动校验。同时通过执行恢复供电方案前后配电网的运行指标确定最佳的恢复供电方案，使N-1校验结果更全面可靠。
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为本发明一实施例提出的一种基于配电网全模型的N-1自动校验方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
应当理解，在本发明的各种实施例中，各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
应当理解，在本发明中，“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
应当理解，在本发明中，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“包含A、B和C”、“包含A、B、C”是指A、B、C三者都包含，“包含A、B或C”是指包含A、B、C三者之一，“包含A、B和/或C”是指包含A、B、C三者中任1个或任2个或3个。
应当理解，在本发明中，“与A对应的B”、“与A相对应的B”、“A与B相对应”或者“B与A相对应”，表示B与A相关联，根据A可以确定B。根据A确定B并不意味着仅仅根据A确定B，还可以根据A和/或其他信息确定B。A与B的匹配，是A与B的相似度大于或等于预设的阈值。
取决于语境，如在此所使用的“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。
下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
实施例一
如图1所示，本实施例提出了一种基于配电网全模型的N-1自动校验方法，包括：
S1：基于预设通用建模标准建立配电网全模型；
S2：基于配电网全模型获取配电网中元件的故障情况，基于故障情况确定待校验元件；
S3：获取配电网的拓扑数据，根据拓扑数据生成配电网中待校验元件对应的恢复供电方案；
S4：根据配电网的第一运行指标对恢复供电方案进行N-1校验；
S5：若N-1校验通过，根据N-1校验前后配电网的第二运行指标选取最佳的恢复供电方案。
所述预设通用建模标准为IEC61970/61968CIM电力通用抽象模型标准，所述建模过程参考专利号为CN2013103373697的《一种通用性配电网全模型的生成方法及装置》。在本实施例中，当配电网中一个元件发生故障时，将会根据配电网全模型的配置使配电网中各个电力系统之间的数据生成、传输、解析都遵循统一的标准，从而实现电力系统间的数据交互，能够快速的安全的进行N-1的自动校验。具体包括：
当配电网中有元件发生故障时，将元件的故障时间、故障类型以及与所述元件具有拓扑关系的电力设备列表处理为符合IEC61970/61968CIM标准的故障数据。以业界认可的IEC61970/61968CIM电力通用抽象模型标准为标准，将原始配电网模型中的属性定义为符合IEC61970/61968CIM模型的格式，生成通用性配电网全模型，当各电力系统都按照上述标准建立起各自的底层模型后，电力系统间的数据交互可完成依托于模型统一的数据传输、识别、验证方式，因此，电力系统间的数据交互能够实现直接对接。
获取所述元件的预设编码，将所述预设编码与故障数据拼接成故障报文，基于预设编码和故障类型组成的私钥对故障报文进行加密。例如，在x月xx日上午10：00，输电线路发生雷击跳闸故障，此时对应生成的故障报文为“010003:x/xx/10：00am/A/B”，其中A指代输电线路雷击跳闸对应的符合IEC61970/61968CIM标准的字符数据，B指代电力设备列表对应的符合IEC61970/61968CIM标准的字符数据。“010003”为元件的预设编码，其中前三位“010”表示元件类型，例如“010”表示输电线路，“020”表示母线，“030”表示变电站。后三位“003”表示在同类型的元件中的编号。
基于预设编码向配电网中与所述元件具有相同类型的电力设备发送故障报文，具体表现为将故障报文发送给预设编码前3位相同的电力设备。接收到故障报文的电力设备通过公钥对故障报文进行解密，得到发生故障的元件的预设编码。在本实施例中，预先确定可能发生的故障类型，并结合已知的元件的预设编码生成若干个公钥存储在各个电力设备中。同时，每个电力设备中仅存储元件类型相同的公钥，当接收到故障报文时，若在预先存储的公钥中无法找到能够解密的公钥，则说明与故障报文有关的故障元件的类型不同，故障报文接收错误，从而降低了错误发送故障报文的概率。
若接收到故障报文的电力设备解密得到的预设编码一致，则预设编码对应的元件为待校验元件。通过上述加密与解密的过程，极大程度上降低了故障报文发送错误以及接收到虚假故障报文的风险，若解密得到的预设编码不一致，说明其中有电力设备接收到错误的或虚假的故障报文，故障信息可能不准确，因此不会被确定为待校验设备。
在本实施例中，所述拓扑数据包括配电网的联络开关数量以及网架结构，所述网架结构包括架空线路、电缆、杆塔、配电变压器、隔离开关以及无功补偿器之间的连接关系。确定了待校验元件后，确定发生故障的元件范围及停电范围，并以此根据拓扑数据确定联络开关、隔离开关的动作，以生成N-1校验的恢复供电方案。其中，所述待校验元件包括输电线路、母线和变电站，对上述待校验元件逐一进行N-1校验。
本实施例在对恢复供电方案进行N-1校验时，通过配电网的各项运行指标对恢复供电方案的恢复供电能力进行量化评估，并以此对配电网抗大面积停电能力强弱进行评估。所述根据配电网的第一运行指标对恢复供电方案进行N-1校验，包括：
当待校验元件为输电线路和母线时，基于配电网全模型对恢复供电方案进行仿真，获取仿真时配电网全模型中断路器的最大热稳定电流；通过计算配电网全模型中输电线路的出口电流和最大热稳定电流的比值得到恢复供电方案对应的运行指标，若运行指标满足第一预设条件，则恢复供电方案通过N-1校验。
当待校验元件为变电站时，通过计算配电网全模型中主变压器的视在功率与主变压器容量的比值得到恢复供电方案对应的运行指标，若运行指标满足第二预设条件，则恢复供电方案通过N-1校验。
若恢复供电方案通过N-1校验，则说明该恢复供电方案能够满足配电网正常运行的基本要求，在本实施例中，通过N-1校验的恢复供电方案数量越多，对配电网抗大面积停电的稳定能力评估结果越高，说明配电网具有更高的可靠性。为了能够进一步提高配电网故障后的快速恢复能力和运行稳定性，在N-1校验通过的恢复供电方案中，根据N-1校验前后配电网的第二运行指标选取最佳的恢复供电方案，具体包括：
获取N-1校验后执行恢复供电方案的配电网的最大传输容量，所述最大传输容量的计算公式为
其中，S为最大传输容量，UN为配电网中变压器的额定电压，Imaxtherm为配电网中输电线路的最大热稳定电流，S、UN和Imaxtherm的取值范围均为正数；
选出最大传输容量大于预设阈值的恢复供电方案；
计算选取的恢复供电方案执行前后配电网的电压偏差，将电压偏差最小的恢复供电方案作为最佳的供电恢复方案，通常电压偏移的允许范围在-3％～-7％。
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 (8)
1.一种基于配电网全模型的N-1自动校验方法，其特征在于，所述N-1自动校验方法包括：
基于预设通用建模标准建立配电网全模型；
基于配电网全模型获取配电网中元件的故障情况，基于故障情况确定待校验元件；
获取配电网的拓扑数据，根据拓扑数据生成配电网中待校验元件对应的恢复供电方案；
根据配电网的第一运行指标对恢复供电方案进行N-1校验；
若N-1校验通过，根据N-1校验前后配电网的第二运行指标选取最佳的恢复供电方案。
2.根据权利要求1所述的一种基于配电网全模型的N-1自动校验方法，其特征在于，所述预设通用建模标准为IEC61970/61968CIM电力通用抽象模型标准。
3.根据权利要求1所述的一种基于配电网全模型的N-1自动校验方法，其特征在于，所述基于配电网全模型获取配电网中元件的故障情况，基于故障情况确定待校验元件，包括：
当配电网中有元件发生故障时，将元件的故障时间、故障类型以及与所述元件具有拓扑关系的电力设备列表处理为符合IEC61970/61968CIM标准的故障数据；
获取所述元件的预设编码，将所述预设编码与故障数据拼接成故障报文，基于预设编码和故障类型组成的私钥对故障报文进行加密；
基于预设编码向配电网中与所述元件具有相同类型的电力设备发送故障报文，接收到故障报文的电力设备通过公钥对故障报文进行解密，得到发生故障的元件的预设编码；
若接收到故障报文的电力设备解密得到的预设编码一致，则预设编码对应的元件为待校验元件。
4.根据权利要求1所述的一种基于配电网全模型的N-1自动校验方法，其特征在于，所述拓扑数据包括配电网的联络开关数量以及网架结构，所述网架结构包括架空线路、电缆、杆塔、配电变压器、隔离开关以及无功补偿器之间的连接关系。
5.根据权利要求1所述的一种基于配电网全模型的N-1自动校验方法，其特征在于，所述待校验元件包括输电线路、母线和变电站。
6.根据权利要求5所述的一种基于配电网全模型的N-1自动校验方法，其特征在于，所述根据配电网的第一运行指标对恢复供电方案进行N-1校验，包括：
当待校验元件为输电线路和母线时，基于配电网全模型对恢复供电方案进行仿真，获取仿真时配电网全模型中断路器的最大热稳定电流；
通过计算配电网全模型中输电线路的出口电流和最大热稳定电流的比值得到恢复供电方案对应的运行指标，若运行指标满足第一预设条件，则恢复供电方案通过N-1校验。
7.根据权利要求5所述的一种基于配电网全模型的N-1自动校验方法，其特征在于，所述根据配电网的第一运行指标对恢复供电方案进行N-1校验，包括：
当待校验元件为变电站时，通过计算配电网全模型中主变压器的视在功率与主变压器容量的比值得到恢复供电方案对应的运行指标，若运行指标满足第二预设条件，则恢复供电方案通过N-1校验。
8.根据权利要求1所述的一种基于配电网全模型的N-1自动校验方法，其特征在于，所述若N-1校验通过，根据N-1校验前后配电网的第二运行指标选取最佳的恢复供电方案，包括：
获取N-1校验后执行恢复供电方案的配电网的最大传输容量，所述最大传输容量的计算公式为
其中，S为最大传输容量，UN为配电网中变压器的额定电压，Imaxtherm为配电网中输电线路的最大热稳定电流，S、UN和Imaxtherm的取值范围均为正数；
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
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| CN113937753B (zh) | 2023-08-25 |
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