一種基于動(dòng)態(tài)拓?fù)涞臄?shù)字化備自投仿真方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制領(lǐng)域，具體涉及變電站內(nèi)一種基于動(dòng)態(tài)拓?fù)涞臄?shù) 字化備自投仿真方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 備用電源自動(dòng)投入裝置（簡(jiǎn)稱備自投）在低電壓變電站中廣泛應(yīng)用，它能夠在電 網(wǎng)故障發(fā)生時(shí)保證對(duì)用戶的不間斷供電，提高用戶用電的可靠性。傳統(tǒng)的備自投裝置接線 復(fù)雜，需要通過(guò)信號(hào)電纜獲取進(jìn)線開(kāi)關(guān)的狀態(tài)、通過(guò)交流回路獲取電壓電流值，成本較高， 而且不利于檢修。特別是現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行方式發(fā)生改變時(shí)，需要更改電纜連接線，施工復(fù)雜，成 本高。近幾年，隨著IEC61850模型研究的深入，電力系統(tǒng)數(shù)字化得到了迅猛發(fā)展，出現(xiàn)了數(shù) 字化備自投，其邏輯設(shè)置靈活、方便。在數(shù)字化變電站中，可以通過(guò)測(cè)控裝置發(fā)出的GOOSE 信號(hào)，獲取整個(gè)廠站內(nèi)所有開(kāi)關(guān)刀閘的狀態(tài)信息和電壓電流值。數(shù)字化備自投裝置就是依 靠該GOOSE信號(hào)獲取開(kāi)關(guān)狀態(tài)和電壓電流值，結(jié)合運(yùn)行方式進(jìn)行邏輯判斷，并通過(guò)GOOSE信 號(hào)發(fā)出操作命令，分合相應(yīng)的開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)備用電源投入。
[0003] 傳統(tǒng)的備自投裝置在變電站建設(shè)期間就根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行方式固定了其動(dòng)作邏輯， 采用人工查驗(yàn)的方式可以確定邏輯是否合理。但是，數(shù)字化備自投的動(dòng)作邏輯可由運(yùn)行人 員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況進(jìn)行設(shè)置，沒(méi)有硬接線的存在，驗(yàn)證動(dòng)作邏輯是否合理就非常困難了。 備自投裝置一般具備兩種最基本的自投邏輯：母聯(lián)自投和線路互投。但是，大多數(shù)變電站都 有多條進(jìn)線和多個(gè)母線，備自投邏輯就非常復(fù)雜，需要保證動(dòng)作后的運(yùn)行方式不會(huì)造成某 個(gè)主變超負(fù)荷，也不能使某條母線失壓。如果邏輯設(shè)置不合理，不但達(dá)不到預(yù)期目的，而且 還會(huì)對(duì)備用電源網(wǎng)絡(luò)造成沖擊，甚至和故障網(wǎng)絡(luò)一起崩潰。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的，在于針對(duì)數(shù)字化備自投裝置的動(dòng)作邏輯驗(yàn)證比較困難的特點(diǎn)，提 供一種基于動(dòng)態(tài)拓?fù)涞臄?shù)字化備自投仿真方法。
[0005] 為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的解決方案是：
[0006] -種基于動(dòng)態(tài)拓?fù)涞臄?shù)字化備自投仿真方法，包括如下步驟：
[0007] (1)在變電站監(jiān)控系統(tǒng)中預(yù)先設(shè)置每個(gè)開(kāi)關(guān)和刀閘的預(yù)操作定義，設(shè)置變壓器的 額定容量，為母線設(shè)置標(biāo)識(shí)母線實(shí)時(shí)電壓值的遙測(cè)點(diǎn)；
[0008] (2)從數(shù)字化備自投裝置上讀取所有的動(dòng)作邏輯；
[0009] (3)根據(jù)步驟（1)中的預(yù)操作定義，計(jì)算步驟（2)中讀取到的每個(gè)動(dòng)作邏輯中相關(guān) 的開(kāi)關(guān)和刀閘的預(yù)操作狀態(tài)值，采用獨(dú)立的界面展示數(shù)字化備自投裝置的動(dòng)作邏輯；
[0010] (4)對(duì)步驟（2)中讀取到的每個(gè)動(dòng)作邏輯執(zhí)行仿真時(shí)，先從變電站監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí) 時(shí)庫(kù)中取得當(dāng)前時(shí)刻的數(shù)據(jù)斷面，并拷貝到仿真庫(kù)中，以仿真庫(kù)中的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，根據(jù)步驟 (3)中獲得的每個(gè)開(kāi)關(guān)和刀閘的預(yù)操作狀態(tài)值，執(zhí)行對(duì)應(yīng)的操作；
[0011] (5)每個(gè)動(dòng)作邏輯仿真執(zhí)行完成后，根據(jù)仿真庫(kù)中一次設(shè)備間的拓?fù)潢P(guān)系，分析該 邏輯是否合理，并記下仿真結(jié)果；
[0012] (6)所有的動(dòng)作邏輯仿真完成后，統(tǒng)一展示各個(gè)動(dòng)作邏輯的仿真結(jié)果。
[0013] 上述步驟（1)中，每個(gè)開(kāi)關(guān)和刀閘的預(yù)操作定義設(shè)置有兩個(gè)遙信點(diǎn)，用這兩個(gè)遙 信點(diǎn)的值表示當(dāng)前開(kāi)關(guān)和刀閘的預(yù)操作狀態(tài)值。
[0014] 上述步驟（2)中，從數(shù)字化備自投裝置上讀取到的每個(gè)動(dòng)作邏輯均包括當(dāng)前動(dòng)作 邏輯觸發(fā)遙信點(diǎn)和相關(guān)的開(kāi)關(guān)刀閘兩部分內(nèi)容。
[0015] 上述步驟⑶中，從變電站監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)庫(kù)中讀取步驟⑴中為開(kāi)關(guān)和刀閘設(shè) 置的兩個(gè)遙信點(diǎn)的值Yl、Y2，根據(jù)下式計(jì)算開(kāi)關(guān)和刀閘的預(yù)操作狀態(tài)值：
[0016]
[0017] 其中，S。表示開(kāi)關(guān)和刀閘的預(yù)操作狀態(tài)值，其取值中0表示不執(zhí)行，1表示預(yù)分，2 表示預(yù)合，3表示異常，由數(shù)字化備自投裝置保證Yl、Y2不會(huì)同時(shí)為1。
[0018] 上述數(shù)字化備自投裝置中的動(dòng)作邏輯發(fā)生改變后，將自動(dòng)上送動(dòng)作邏輯中開(kāi)關(guān)和 刀閘的預(yù)操作定義對(duì)應(yīng)遙信點(diǎn)的值，并在變電站監(jiān)控系統(tǒng)端實(shí)時(shí)刷新對(duì)應(yīng)邏輯中相關(guān)開(kāi)關(guān) 和刀閘的預(yù)操作狀態(tài)值。
[0019] 上述步驟（3)中，變電站監(jiān)控系統(tǒng)提供獨(dú)立的界面展示計(jì)算后的動(dòng)作邏輯，在該 界面上還提供對(duì)動(dòng)作邏輯中相關(guān)的開(kāi)關(guān)和刀閘的預(yù)操作值進(jìn)行調(diào)整的功能，并更新到備自 投裝置中。
[0020] 上述步驟（4)中，對(duì)開(kāi)關(guān)和刀閘執(zhí)行操作時(shí)，對(duì)預(yù)操作狀態(tài)值為1的開(kāi)關(guān)和刀閘執(zhí) 行分操作，對(duì)預(yù)操作狀態(tài)值為2的開(kāi)關(guān)和刀閘執(zhí)行合操作。
[0021] 上述每次在仿真庫(kù)上對(duì)開(kāi)關(guān)和刀閘進(jìn)行的分合操作，都觸發(fā)基于仿真庫(kù)上的拓?fù)?分析，由拓?fù)涑绦蚋路抡鎺?kù)中各設(shè)備間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，計(jì)算各設(shè)備的狀態(tài)，并在仿真畫面實(shí) 時(shí)展示仿真庫(kù)中各數(shù)據(jù)的值和一次設(shè)備的狀態(tài)。
[0022] 上述步驟（5)中，分析邏輯是否合理的具體方法是：基于仿真庫(kù)，根據(jù)下式計(jì)算每 個(gè)變壓器的負(fù)載容量：
[0023]
[0024] 其中，S表示根據(jù)當(dāng)前動(dòng)作邏輯執(zhí)行完成后變壓器的負(fù)載容量，P和Q分別表示根 據(jù)當(dāng)前動(dòng)作邏輯執(zhí)行完成后變壓器的總有功和總無(wú)功，如果計(jì)算所得的負(fù)載容量S大于步 驟（1)所設(shè)置的變壓器的額定容量，則認(rèn)為當(dāng)前邏輯不合理；獲得母線上負(fù)荷，并根據(jù)步驟 (1)中設(shè)置的標(biāo)識(shí)母線實(shí)時(shí)電壓值的遙測(cè)點(diǎn)，獲得母線上的電壓值，如果母線上的負(fù)荷不為 〇，但是母線上電壓值為〇，則認(rèn)為當(dāng)前邏輯不合理。
[0025] 上述步驟(6)中，所有的動(dòng)作邏輯仿真完成后，提供統(tǒng)一的展示界面展示各個(gè)動(dòng) 作邏輯是否合理，對(duì)于不合理的動(dòng)作邏輯，明確表達(dá)出執(zhí)行該動(dòng)作邏輯引發(fā)的后果。
[0026] 采用上述方案后，本發(fā)明通過(guò)從數(shù)字化備自投裝置上讀取設(shè)定的動(dòng)作邏輯，利用 變電站監(jiān)控系統(tǒng)的一次設(shè)備拓?fù)潢P(guān)系，依次對(duì)讀取到每一個(gè)動(dòng)作邏輯仿真執(zhí)行，以確認(rèn)邏 輯的合理性。仿真過(guò)程中，利用一次設(shè)備的動(dòng)態(tài)拓?fù)浼夹g(shù)，實(shí)時(shí)展現(xiàn)一次設(shè)備狀態(tài)變化情 況，并跟蹤廠站內(nèi)變壓器和母線的負(fù)荷情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)存在變壓器超負(fù)荷，或者帶負(fù)荷的母線 上失壓時(shí)，說(shuō)明當(dāng)前執(zhí)行的邏輯不合理，記錄仿真結(jié)果。所有邏輯執(zhí)行完成后，統(tǒng)一展現(xiàn)所 有動(dòng)作邏輯的仿真結(jié)果，若存在不合理的邏輯，提醒操作人員調(diào)整，以保證電網(wǎng)安全。
[0027] 采用本發(fā)明所述的方法，能夠準(zhǔn)確地判斷出數(shù)字化備自投裝置中不合理的動(dòng)作邏 輯，解決了數(shù)字化備自投裝置的動(dòng)作邏輯難以驗(yàn)證的問(wèn)題，保證了數(shù)字化備自投裝置動(dòng)作 邏輯的正確性，保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
【附圖說(shuō)明】
[0028] 圖1是本發(fā)明的流程圖；
[0029] 圖2是備自投裝置投切邏輯展示示意圖；
[0030] 圖3是采用本發(fā)明得到的仿真結(jié)果統(tǒng)一展示界面。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 以下將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0032] 如圖1所示，本發(fā)明提供一種基于動(dòng)態(tài)拓?fù)涞臄?shù)字化備自投仿真方法，包括如下 步驟：
[0033] (1)在變電站監(jiān)控系統(tǒng)中導(dǎo)入數(shù)字化備自投裝置的配置文件，該配置文件為 IEC61850模型格式，并且配置文件中包括了所有動(dòng)作邏輯中牽涉到的開(kāi)關(guān)和刀閘的預(yù)操作 定義遙信點(diǎn)。在變電站監(jiān)控系統(tǒng)中配置各個(gè)開(kāi)關(guān)和刀閘的預(yù)操作定義，該定義包括兩個(gè)遙 信點(diǎn)，用這兩個(gè)遙信點(diǎn)的值表示當(dāng)前開(kāi)關(guān)和刀閘的預(yù)操作狀態(tài)值，根據(jù)數(shù)字化備自投裝置 配置文件中的定義，將這兩個(gè)遙信點(diǎn)分別設(shè)置為預(yù)操作值的高位和低位，其格式如下：
[0034] {預(yù)操作定義：[高位遙信點(diǎn)，低位遙信點(diǎn)]}
[0035] 并設(shè)置所有變壓器的額定容量Sn，該額定容量為常數(shù)，可以從變壓器的銘牌上獲 得；設(shè)置母線的電壓遙測(cè)點(diǎn)，用于標(biāo)識(shí)母線的實(shí)時(shí)電壓值。
[0036] (2)利用IEC61850前置模塊，從數(shù)字化備自投裝置上讀取所有的動(dòng)作邏輯。每個(gè) 動(dòng)作邏輯包括兩部分內(nèi)容：當(dāng)前動(dòng)作邏輯觸發(fā)遙信點(diǎn)和相關(guān)的開(kāi)關(guān)刀閘。其格式如下：
[0037] {動(dòng)作邏輯1:[(觸發(fā)遙信點(diǎn)，觸發(fā)值），開(kāi)關(guān)刀閘1，…，開(kāi)關(guān)刀閘η]}
[0038] {動(dòng)作邏輯2:[(觸發(fā)遙信點(diǎn)，觸發(fā)值），開(kāi)關(guān)刀閘1，…，開(kāi)關(guān)刀閘η]}
[0039] …
[0040] {動(dòng)作邏輯η:[(觸發(fā)遙信點(diǎn)，觸發(fā)值），開(kāi)關(guān)刀閘1，…，開(kāi)關(guān)刀閘η]}
[0041] (3)變電站監(jiān)控系統(tǒng)具備與數(shù)字化備自投裝置實(shí)時(shí)通訊的基本功能，獲取每個(gè) 開(kāi)關(guān)和刀閘設(shè)置的預(yù)操作定義遙信點(diǎn)的值，計(jì)算開(kāi)關(guān)和刀閘的預(yù)操作狀態(tài)值，計(jì)算方法如 下：
[0042]
Cl)
[0043] 式（1)中，S。表示開(kāi)關(guān)和刀閘的預(yù)操作狀態(tài)值，取值為0, 1，2, 3,其中，0表示不執(zhí) 行，1表示預(yù)分，2表示預(yù)合，3表示異常。Yl和Y2分別為開(kāi)關(guān)刀閘預(yù)