CN114745165B - 一种电网分布式智能化安全稳定控制系统架构方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电力系统技术领域，尤其涉及一种分布式智能化安全稳定控制系统架构方法。本发明基于一种通用化安全稳定控制系统装置通信网络，实现了在电网内多套稳控系统及稳控策略的灵活部署与变更，系统中装置可同时部署在多套执行不同安全稳定控制策略的系统中，并分别实现稳控系统主站、子站、执行站的功能。本发明实现了原有稳控系统中多个独立分散的子系统间的信息交互与功能协同，增加稳控系统策略的多样性以及功能冗余度，提升电网运行可靠性和可扩展能力。同时降低了稳控系统新建、改造过程中的成本与周期，具有良好的经济性。

Description

一种电网分布式智能化安全稳定控制系统架构方法
技术领域：
本发明属于电力系统技术领域，具体涉及一种通用化安全稳定控制系统装置在电网内多节点进行部署与协同配合，实现区域内全部安全稳定控制策略的电网分布式智能化安全稳定控制系统架构方法。
背景技术：
随着特高压交直流电网快速发展、新能源大规模开发与投入，电网运行特性发生深刻变化。安全稳定控制系统作为保障电网安全的第二道防线，区域稳定控制系统所涉及的设备较多，多个厂站的稳定控制装置构成一个系统，而且大规模电力系统的稳定控制策略较为复杂，在电网的快速发展及新型运行特性对安全稳定控制系统的可靠性及灵活性提出更高要求。随着电力系统终端通信的网络化建设和电力终端的大规模接入，电力系统中纳入到安全稳定控制系统的各类终端不断增多，稳控系统部署的灵活性、经济性、安全防护以及扩展能力等亟待提升。伴随着我国通信和芯片技术自主研发能力增强，基于电力工业终端和协同互动的智能化方法也具备了必要条件。因此建立基于电力终端专用网络和综合利用电网信息的分布式智能化安全稳定控制系统具有充分的可行性和必要性。
我国现有的电网安全稳定控制系统架构的方案设计为满足大区互联电网和区域电网的安全稳定运行需求，整个系统采用多层级纵向布置方式，针对区域内电网的若干个安全稳定问题分别设置多套功能配置与通信连接上相对独立的安全稳定控制系统，相应的安全稳定控制策略也采用集中式控制策略，实现电网异常及故障下的紧急控制与系统稳定控制等功能。然而这种建设方式下单套稳控系统的功能单一、配置灵活性差，策略变更时往往需伴随新建或改造一套系统，扩展成本较高，且不同稳控系统间信息无法交互，节点及策略间的协同性不足。在未来电网高新能源、电力电子设备占比情况下，电网工况的随机性及运行方式的灵活性显著增加，上述传统稳控架构已不能够完全适用。
发明内容：
发明目的：
针对上述现有技术中存在的不足之处，本发明提出一种基于电网终端互联、节点协同的一体化系统中灵活部署并实现多个稳控系统功能的分布式智能化安全稳定控制系统架构方法，从而实现多稳控策略的实时动态部署、冗余与切换。
技术方案：
一种电网分布式智能化安全稳定控制系统架构方法，其特征在于，
在电网安全稳定控制系统中的每一个电网节点配置安全稳定控制装置，所述安全稳定控制装置能够同时实现稳控系统主站、子站、执行站的功能；
系统中不同节点的装置间通过点对点或经其他装置中转进行通信，同一台装置中能够同时配置并执行多个不同的安全稳定控制策略，同时部署在多套执行不同安全稳定控制策略的系统中，并分别实现稳控系统主站、子站、执行站的功能；
系统中每一台装置的稳控策略、配置及功能能够进行在线部署和调整，并进行冗余备份和实时切换。
在节点装置间的物理连接上，装置间采用对应区域内能够执行的全部安全稳定控制策略所需的最大化网络构成一个各节点关系对等的连通结构；
网络中相邻节点通过点对点直连的方式进行连接，根据所构成的最大化网络的规模和复杂程度，网络中不同节点间存在至少一条不超过n级的经由其他节点装置中转构成的链路进行连接，系统能够对任意两节点间是否连通以及链路的连接方式进行配置。
在节点装置间的逻辑连接上，根据系统中每一个安全稳定控制策略对应的节点，规划并生成该稳控策略执行所需连通的子网络以及节点间链路，按照该策略中节点所对应的主站、子站、执行站功能构成三层结构的集中——分布式的主从连接结构。
系统中配置的安全稳定控制装置在功能上不唯一确定主站、子站、执行站功能，由一个电网区域内全部安全稳定控制装置构成的最大化系统实现该区域内原来多套安全稳定控制系统的全部功能，同一台装置可根据对应的不同稳控策略部署并运行多套功能配置，在系统工况发生变化时，不同的稳控策略配置可以根据相应的策略触发条件进行切换，若多个策略触发条件同时满足，则对应的功能配置可同时并行运行，装置的功能配置在考虑系统故障的情况下进行冗余配置，在发生装置故障或系统部分功能失去时，根据冗余配置由其他装置替代系统故障部分的功能。
优点及效果：
本发明所提出的分布式智能化安全稳定控制系统架构实现了通过在区域电网内终端互联的通用化安全稳定控制系统中完成原有多套稳控系统及稳控策略动态灵活部署与配置，实现了原有多个独立分散的子系统间的信息交互与功能协同，从而增加了复杂运行工况下可配置策略的多样性以及系统功能的冗余度，提升电网运行可靠性和可扩展能力。该模式下的系统承载平台实现了统一、通用化，大部分操作仅通过网络进行逻辑操作实现，降低了稳控系统新建、改造过程中的工程建设、配置、调试等环节的成本与周期，简化了操作流程，具有良好的经济性。该系统的投入可有效提升电网的智能化运行水平，降低电网运维成本，具有显著的经济、技术效益前景。
附图说明：
图1为本发明系统结构示意图；
图2为本发明装置功能框架示意图。
具体实施方式：
一种电网分布式智能化安全稳定控制系统架构，其特征是：在电网安全稳定控制系统中的每一个电网节点配置安全稳定控制装置，装置可同时实现稳控系统主站、子站、执行站的功能，系统中不同节点的装置间通过点对点或经其他装置中转进行通信，同一台装置中可以同时配置并执行多个不同的安全稳定控制策略，可以同时部署在多套执行不同安全稳定控制策略的系统中，并分别实现稳控系统主站、子站、执行站的功能。系统中每一台装置的稳控策略、配置及功能可进行在线部署和调整，并可进行冗余备份和实时切换。
在节点装置间的物理连接上，装置间采用对应区域内可能执行的全部安全稳定控制策略所需的最大化网络构成一个各节点关系对等的连通结构，网络中相邻节点通过点对点直连的方式进行连接，根据所构成的最大化网络的规模和复杂程度，网络中不同节点间存在至少一条不超过n级的经由其他节点装置中转构成的链路进行连接，系统可对任意两节点间是否连通以及链路的连接方式进行配置。
在节点装置间的逻辑连接上，根据系统中每一个安全稳定控制策略对应的节点，规划并生成该稳控策略执行所需连通的子网络以及节点间链路，按照该策略中节点所对应的主站、子站、执行站功能构成三层结构的集中——分布式的主从连接结构。
系统中配置的安全稳定控制装置在功能上不唯一确定主站、子站、执行站功能，由一个电网区域内全部安全稳定控制装置构成的最大化系统实现该区域内原来多套安全稳定控制系统的全部功能，同一台装置可根据对应的不同稳控策略部署并运行多套功能配置，在系统工况发生变化时，不同的稳控策略配置可以根据相应的策略触发条件进行切换，若多个策略触发条件同时满足，则对应的功能配置可同时并行运行，装置的功能配置在考虑系统故障的情况下进行冗余配置，在发生装置故障或系统部分功能失去时，根据冗余配置由其他装置替代系统故障部分的功能。
系统功能框架包括系统通信功能、系统数据交互功能和业务应用功能三层结构，其中系统通信功能建立整个系统的信息通信网络，将各种系统接入测控对象采集数据传输到各级节点，将主站的各类指令发送到各级节点，完成系统安全稳定控制功能各部分所需的数据底层通信功能，数据交互功能对系统采集到的各类信息进行数据处理、数据建模、信息描述，实现数据的模型标准化，制定各类终端的数据交互规则，提供数据服务接口，将处理后的数据提供给系统中的各类其他应用使用，业务应用功能在获取数据后通过计算模块对数据进行进一步处理，并由逻辑判断模块进行系统异常相关逻辑的判别，逻辑判别结果与计算模块处理结果通过决策模块进行综合决策，得到系统执行指令，并由故障录波模块进行系统判别执行过程的录波的处理，通过人机交互模块实现界面显示、定值修改、功能配置等功能。
如图1所示，该区域电网的安全稳定控制系统中包括22个节点，图中节点1～22，主站M1、M2，子站N1-1～N1-3、N2-1、N2-2，执行站P1-1～P1-7，P2-1～P2-9。其中每一个电网节点配置了若干台安全稳定控制装置，每台装置均可同时实现稳控系统主站、子站、执行站的功能。
在节点装置间的物理连接上，考虑到区域内稳控策略的新增、变更及冗余等情况，现有策略所包含的节点及未配置的其他节点间均建立关系对等的物理连接。以主站M1(节点4)为例，其与相邻子站N1-1(节点2)间通过点对点直连的方式进行连接，与不相邻的执行站P1-1(节点1)之间通过链路4-2-1中转进行连接，并可将链路4-3-1作为备用连接方式。
在节点装置间的逻辑连接上，该实施例的稳控系统中根据所执行策略部署了两个稳控系统S1、S2，其中稳控系统S1包括节点1、2、4、6、7、11、12、13、14，每个节点装置按照相应功能分别配置为主站M1、子站N1-1～N1-3、执行站P1-1～P1-7。稳控系统S2包括节点1、2、6、7、9、10、11、14、15、17、22，每个节点装置按照相应功能分别配置为主站主站M2、子站N2-1、N2-2、执行站P2-1～P2-9。
以节点2为例，该节点装置的功能在稳控系统S1中配置了子站N1-1、执行站P1-2的功能，在稳控系统S2中配置了执行站P2-2的功能，且在S1或S2所对应策略的触发条件满足时，可分别配合相应系统中的其他节点执行相应的装置功能并不互相干扰。在发生如S1运行工况变化、策略变更、节点5加入系统形成新的稳控系统等情况下，节点2装置的功能配置可进行相应切换或更新。节点5可作为备用装置对节点2装置的功能进行冗余配置，在节点2装置故障或部分功能失去等情况替代节点2装置在稳控系统S1或S2中的功能。
如图2所示，系统功能框架包括系统通信功能A1、系统数据交互功能A2和业务应用功能A3，其中系统通信功能A1包括硬件接口、操作系统、通信接口通过硬件接口接入测控对象采集数据，通过通信接口建立装置间的信息通信并完成采样数据和操作指令的传输，通过操作系统完成其他功能模块的承载。数据交互功能A2包括数据建模、交互规则、服务接口三个模块，通过数据建模模块对系统采集到的各类信息进行数据处理、数据建模、信息描述，在服务规则模块中制定各类终端的数据交互规则，通过交互接口模块提供数据服务接口，将处理后的数据提供给系统中的各类其他应用使用。业务应用功能A3包括计算模块、逻辑判断模块、决策模块、录波模块、人机互动模块，其中计算模块完成对采样数据的进一步处理，通过逻辑判断模块进行系统异常相关逻辑的判别，通过决策模块对逻辑判别结果与计算处理结果进行综合决策，得到系统执行指令，通过故障录波模块完成系统失稳及系统判别执行过程的记录，通过人机交互模块实现界面显示、定值修改、功能配置等功能。

Claims (3)

1.一种电网分布式智能化安全稳定控制系统架构方法，其特征在于，
在电网安全稳定控制系统中的每一个电网节点配置安全稳定控制装置，所述安全稳定控制装置能够同时实现稳定控制系统主站、子站、执行站的功能；
系统中不同节点的装置间通过点对点或经其他装置中转进行通信，同一台装置中能够同时配置并执行多个不同的安全稳定控制策略，同一装置能够同时部署在多套执行不同安全稳定控制策略的系统中，并分别实现稳定控制系统主站、子站、执行站的功能；
系统中每一台装置的稳定控制策略、配置及功能能够进行在线部署和调整，并进行冗余备份和实时切换；
系统中配置的安全稳定控制装置在功能上不唯一确定主站、子站、执行站功能，由一个电网区域内全部安全稳定控制装置构成的最大化系统实现该区域内原来多套安全稳定控制系统的全部功能，同一台装置根据对应的不同稳定控制策略部署并运行多套功能配置，在系统工况发生变化时，不同的稳定控制策略配置根据相应的策略触发条件进行切换，若多个策略触发条件同时满足，则对应的功能配置同时并行运行，装置的功能配置在考虑系统故障的情况下进行冗余配置，在发生装置故障或系统部分功能失去时，根据冗余配置由其他装置替代系统故障部分的功能。
2.根据权利要求1所述的电网分布式智能化安全稳定控制系统架构方法，其特征在于：在节点装置间的物理连接上，装置间采用对应区域内能够执行的全部安全稳定控制策略所需的最大化网络构成一个各节点关系对等的连通结构；
网络中相邻节点通过点对点直连的方式进行连接，根据所构成的最大化网络的规模和复杂程度，网络中不同节点间存在至少一条不超过n级的经由其他节点装置中转构成的链路进行连接，系统能够对任意两节点间是否连通以及链路的连接方式进行配置。
3.根据权利要求1所述的电网分布式智能化安全稳定控制系统架构方法，其特征在于：在节点装置间的逻辑连接上，根据系统中每一个安全稳定控制策略对应的节点，规划并生成该稳定控制策略执行所需连通的子网络以及节点间链路，按照该策略中节点所对应的主站、子站、执行站功能构成三层结构的集中——分布式的主从连接结构。
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