结合主站集中协调和就地实时控制的备自投方法及系统与流程

本发明属于电力系统自动化领域，具体涉及一种结合主站集中协调和就地实时控制的备自投方法及系统。

背景技术：

随着经济社会发展，电能已经成为了人们生产和生活中必不可少的二次能源，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。而随着电网规模日益扩大，以及用电需求的快速增加，人们对供电可靠性提出了更高要求，电网的安全运行成为关注的焦点。电力系统备用电源自动投切(简称备自投)，通过不间断采集电气量，进行精准判断电源状态，在发现电源故障后迅速将备用电源可靠投入，从而保证电网安全、可靠运行。

目前广泛使用的常规备自投装置是采用微机技术开发的备自投装置，该装置安装于变电站中，通过本地电气量进行判断生成动作策略，通过执行模块控制开关完成备供电源投入，实现原理相对简单。虽然常规备自投装置能够显著提高供电可靠性，但是其判断源数据仅来自所处变电站，数据来源有限无法顾及整个电网状态。为了扩大数据来源，提出网络备自投概念。根据网络范围，可分为广域网络备自投和局域网络备自投。广域网络备自投一般利用ems中全网数据信息，该系统虽然扩大了数据源范围，但丧失了部分数据实时性，必然导致备自投动作延时，因此无法满足备自投系统快速性要求；局域网络只能实现局域网内信息共享，无法对局域网外信息做出正确反映。

技术实现要素：

本发明的目的之一在于提供一种可靠性高、实时性好且能够更好的保障电力系统安全稳定可靠运行的结合主站集中协调和就地实时控制的备自投方法。

本发明的目的之二在于提供一种实现所述结合主站集中协调和就地实时控制的备自投方法的系统。

本发明提供的这种结合主站集中协调和就地实时控制的备自投方法，包括如下步骤：

s1.获取备自投系统下属范围内的电网运行数据信息和本地电气数据信息；

s2.根据步骤s1获取的电网运行数据信息，判定电网的运行状态；

s3.根据步骤s2判定的电网运行状态，制定主站备自投策略；

s4.根据步骤s1采集的本地电气数据信息，制定本地动作策略；

s5.在使能条件下执行步骤s4制定的本地动作策略；

s6.再次获取电网的运行数据信息，并对电网进行校核。

步骤s1所述的备自投系统下属范围内的电网运行数据信息和本地电气数据信息，具体包括备自投系统下属范围内的遥信数据信息、遥测数据信息、电网架构信息和电网实际运行时的数据信息，以及本地主备供电源的电压、电流和断路器开关状态的信息，以及本地小电源开关断路器信息。

步骤s2所述的判定电网的运行状态，具体为判定电网为稳定运行状态，或判定电网为事故运行状态。

步骤s3所述的制定主站备自投策略，具体为采用如下步骤制定主站备自投策略：

若电网的运行状态为稳定运行状态，则制定故障预决策策略；

若电网的运行状态为事故运行状态，则制定动作协调策略。

所述的制定故障预决策策略，具体为采用如下步骤制定故障预决策策略：

a.采用获取的电网运行数据信息，进行电网关键断面的潮流计算；

b.假设某一线路发生某一故障，结合获取的电网运行数据，确定该故障下所涉及的备供电源；

c.判断步骤b所确定的备供电源的电压状态，以及对应的断路器的状态；

d.对步骤c的判断结果进行判定：

若满足备供电源有电压且对应断路器处于分位状态的条件，则利用断面潮流计算备供电源投入后存在的过载风险：若存在过载风险，则按照设定的顺序选取待转移负载量，从而使得待转移负载量小于或等于备供电源可接纳转移负载量；若不存在过载风险，则将所有失电负载转移至备供电源；

若不满足备供电源有电压且对应断路器处于分位状态的条件，则闭锁备自投系统；

e.重复步骤a～步骤d，直至穷举完所有线路可能发生的所有故障，从而形成故障预决策策略。

所述的制定动作协调策略，具体为采用如下步骤制定动作协调策略：

a.以事故遥信信号作为触发信号，开始制定动作协调策略；

b.识别事故遥信信号中是否包含有效稳控动作信号：

若包含有效稳控动作信号，则判定失电原因为稳控切负荷；

若不包含有效稳控动作信号，则判定失电原因为其他电网故障；

c.根据事故遥信信号的信号范围，判断事故发生的区域，确定相关备自投装置范围；

d.根据事故遥信信号的信号范围，判断是否包含备供电电源断路器遥信变位信号，从而确定备供电源是否满足投入条件：

若包含备供电电源断路器遥信变位信号，则认定备供电源不满足投入条件；

若不包含备供电电源断路器遥信变位信号，则认定备供电源满足投入条件；

e.根据步骤b～步骤d的判断结果，按照如下规则制定动作协调策略：

若失电原因为稳控切负荷，或者备供电源不满足投入条件，则闭锁备自投系统；

否则，从制定的故障预决策策略中查找故障预决策策略。

步骤s4所述的制定本地动作策略，具体为采用如下规则制定本地动作策略：

r1.若步骤s1采集的本地电气数据信息同时满足以下条件，则各备自投装置就地充电：

(1)对应变电站的备自投功能投入；

(2)主供电源断路器处合位状态，且备供电源断路器处分位状态；

(3)主供电源断路器对应进线的电压值高于设定的阈值；

(4)无外部其他闭锁条件；

r2.若步骤s1采集的本地电气数据信息满足以下任一条件，则各备自投装置就地放电：

1)对应变电站的备自投功能退出；

2)对应变电站的备自投系统为动作后状态；

3)外部触点闭锁备自投开入；

4)人工切除主供电源；

5)备供电源断路器合上后放电；

6)备自投跳主供电源断路器后，跳闸失败放电；

7)备自投系统投入“检查备供电源有电压”功能时，备供电源失电且须经延时放电；

r3.根据步骤s1采集的本地电气数据信息判断是否存在变电站内孤岛：若检测到存在变电站内孤岛，则立刻切除小电源；在备自投充电完成的条件下，若满足以下任一条件则延时投入备供电源：

ⅰ主供电源的电压值低于设定阈值且电流值低于设定阈值；

ⅱ主供电源断路器处分位状态且电流值低于设定阈值。

步骤s5所述的在使能条件下执行步骤s4制定的本地动作策略，具体为以步骤s3制定的动作协调策略为使能输入信号：

若动作协调策略为闭锁备自投，则使能信号为非使能状态，执行步骤s4中的策略r1和策略r2；

若动作协调策略为非闭锁备自投，则使能信号为使能状态，执行步骤s4中策略r1、策略r2和策略r3。

步骤s6所述的对电网进行校核，具体为计算电网线路关键断面的潮流，并校核电网线路和变压器是否存在过载风险：若存在过载风险，则推送告警。

本发明还公开了一种实现所述结合主站集中协调和就地实时控制的备自投方法的系统，包括全局协调模块和本地控制模块；全局协调模块与本地控制模块通过通信网络连接；全局协调模块包括全局信息获取模块、全局决策模块和全局校核模块；本地控制模块包括本地信息获取模块、本地决策模块和本地执行模块；全局信息获取模块用于获取备自投系统下属范围内的电网运行数据信息；全局决策模块用于根据获取的电网运行数据信息判定电网的运行状态并制定主站备自投策略；本地信息获取模块用于获取备自投系统本地的电气数据信息；本地决策模块用于根据采集的本地电气数据信息制定本地动作策略；本地执行模块用于在使能条件下执行本地动作策略后将数据上传全局协调模块；全局校核模块用于在获取本地执行模块上传的数据后对电网进行校核。

所述的全局协调模块与本地控制模块通过通信网络连接，具体为全局协调模块与本地控制模块通过调度数据网络连接。

本发明提供的这种结合主站集中协调和就地实时控制的备自投方法及系统，充分利用主站系统数据全面性和就地系统信息实时性的优势，融合多源数据进行备自投动作策略制定；相较于常规备自投和局域网络备自投系统，本发明能够利用全网信息判断备自投模式、稳控动作以及负荷过载可能性，有效避免备自投误动，能够利用就地信息联切小电源，有效避免备自投拒动；相较于广域网络备自投系统，本发明对于具有延迟性的遥测信息，仅用于制定预故障策略；故障发生时仅依靠实效性高的遥信数据作为判断依据生成关键字，从预故障策略中匹配有效策略，利用“在线预决策”与“实时匹配”的方法有效保证备自投系统的实时性；最后，本发明利用动作协调策略作为使能信号，有效协调全局协调与就地实时的备自投动作策略，提高备自投的有效动作率，提高电网供电可靠性。

附图说明

图1为本发明方法的方法流程示意图。

图2为本发明系统的功能模块图。

具体实施方式

如图1所示为本发明方法的方法流程示意图：本发明提供的这种结合主站集中协调和就地实时控制的备自投方法，包括如下步骤：

s1.获取备自投系统下属范围内的电网运行数据信息和本地电气数据信息；具体包括备自投系统下属范围内的遥信数据信息、遥测数据信息、电网架构信息和电网实际运行时的数据信息(备自投系统下属范围内的电网运行数据信息)，以及本地主备供电源的电压、电流和断路器开关状态的信息，以及本地小电源开关断路器信息(本地电气数据信息)；

s2.根据步骤s1获取的电网运行数据信息，判定电网的运行状态；具体为判定电网为稳定运行状态，或判定电网为事故运行状态；

s3.根据步骤s2判定的电网运行状态，制定主站备自投策略；具体为采用如下步骤制定主站备自投策略：

若电网的运行状态为稳定运行状态，则制定故障预决策策略；具体为采用如下步骤制定故障预决策策略：

a.采用获取的电网运行数据信息，进行电网关键断面的潮流计算；

b.假设某一线路发生某一故障，结合获取的电网运行数据，确定该故障下所涉及的备供电源；

c.判断步骤b所确定的备供电源的电压状态，以及对应的断路器的状态；

d.对步骤c的判断结果进行判定：

若满足备供电源有电压且对应断路器处于分位状态的条件，则利用断面潮流计算备供电源投入后存在的过载风险：若存在过载风险，则按照设定的顺序选取待转移负载量，从而使得待转移负载量小于或等于备供电源可接纳转移负载量；若不存在过载风险，则将所有失电负载转移至备供电源；

若不满足备供电源有电压且对应断路器处于分位状态的条件，则闭锁备自投系统；

e.重复步骤a～步骤d，直至穷举完所有线路可能发生的所有故障，从而形成故障预决策策略；

若电网的运行状态为事故运行状态，则制定动作协调策略；具体为采用如下步骤制定动作协调策略：

a.以事故遥信信号作为触发信号，开始制定动作协调策略；

b.识别事故遥信信号中是否包含有效稳控动作信号：

若包含有效稳控动作信号，则判定失电原因为稳控切负荷；

若不包含有效稳控动作信号，则判定失电原因为其他电网故障；

c.根据事故遥信信号的信号范围，判断事故发生的区域，确定相关备自投装置范围；

d.根据事故遥信信号的信号范围，判断是否包含备供电电源断路器遥信变位信号，从而确定备供电源是否满足投入条件：

若包含备供电电源断路器遥信变位信号，则认定备供电源不满足投入条件；

若不包含备供电电源断路器遥信变位信号，则认定备供电源满足投入条件；

e.根据步骤b～步骤d的判断结果，按照如下规则制定动作协调策略：

若失电原因为稳控切负荷，或者备供电源不满足投入条件，则闭锁备自投系统；

否则，从制定的故障预决策策略中查找故障预决策策略；

s4.根据步骤s1采集的本地电气数据信息，制定本地动作策略；具体为采用如下规则制定本地动作策略：

r1.若步骤s1采集的本地电气数据信息同时满足以下条件，则各备自投装置就地充电：

(1)对应变电站的备自投功能投入；

(2)主供电源断路器处合位状态，且备供电源断路器处分位状态；

(3)主供电源断路器对应进线的电压值高于设定的阈值；

(4)无外部其他闭锁条件；

r2.若步骤s1采集的本地电气数据信息满足以下任一条件，则各备自投装置就地放电：

1)对应变电站的备自投功能退出；

2)对应变电站的备自投系统为动作后状态；

3)外部触点闭锁备自投开入；

4)人工切除主供电源；

5)备供电源断路器合上后放电；

6)备自投跳主供电源断路器后，跳闸失败放电；

7)备自投系统投入“检查备供电源有电压”功能时，备供电源失电且须经延时放电；

r3.根据步骤s1采集的本地电气数据信息判断是否存在变电站内孤岛：若检测到存在变电站内孤岛，则立刻切除小电源；在备自投充电完成的条件下，若满足以下任一条件则延时投入备供电源：

ⅰ主供电源的电压值低于设定阈值且电流值低于设定阈值；

ⅱ主供电源断路器处分位状态且电流值低于设定阈值；

s5.在使能条件下执行步骤s4制定的本地动作策略；具体为以步骤s3制定的动作协调策略为使能输入信号：

若动作协调策略为闭锁备自投，则使能信号为非使能状态，执行步骤s4中的策略r1和策略r2；

若动作协调策略为非闭锁备自投，则使能信号为使能状态，执行步骤s4中策略r1、策略r2和策略r3；

s6.再次获取电网的运行数据信息，并对电网进行校核；具体为计算电网线路关键断面的潮流，并校核电网线路和变压器是否存在过载风险：若存在过载风险，则推送告警。

如图2所示为本发明系统的功能模块图：本发明还公开了一种实现所述结合主站集中协调和就地实时控制的备自投方法的系统，包括全局协调模块和本地控制模块；全局协调模块与本地控制模块通过通信网络连接(比如通过调度数据网络连接)；全局协调模块包括全局信息获取模块、全局决策模块和全局校核模块；本地控制模块包括本地信息获取模块、本地决策模块和本地执行模块；全局信息获取模块用于获取备自投系统下属范围内的电网运行数据信息；全局决策模块用于根据获取的电网运行数据信息判定电网的运行状态并制定主站备自投策略；本地信息获取模块用于获取备自投系统本地的电气数据信息；本地决策模块用于根据采集的本地电气数据信息制定本地动作策略；本地执行模块用于在使能条件下执行本地动作策略后将数据上传全局协调模块；全局校核模块用于在获取本地执行模块上传的数据后对电网进行校核。