專利名稱：智能變電站分布式狀態(tài)估計系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于變電站自動化領(lǐng)域，提供了一種應(yīng)用于智能變電站的分布式狀態(tài)估計技術(shù)。
背景技術(shù)：
狀態(tài)估計也被稱為濾波，它是利用實(shí)時量測系統(tǒng)的冗余度來提高數(shù)據(jù)精度，自動排除隨機(jī)干擾所引起的錯誤信息，估計或預(yù)報系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)(或軌道)。近些年，研究智能電網(wǎng)熱潮在全球范圍內(nèi)興起，國家電網(wǎng)公司開展了智能調(diào)度的研究，推動了我國智能電網(wǎng)研究和建設(shè)的進(jìn)程。隨著動態(tài)安全預(yù)警和預(yù)控、調(diào)度計劃安全校核和無功電壓優(yōu)化控制等高級應(yīng)用的實(shí)際運(yùn)用，逐漸暴露出基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的問題，主要表現(xiàn)為拓?fù)溴e誤和量測壞數(shù)據(jù)，嚴(yán)重時導(dǎo)致狀態(tài)估計不可用或不可信，制約了高級應(yīng)用的實(shí)用化，進(jìn)而降低了電網(wǎng)運(yùn)行人員對電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的判斷和控制能力。由于調(diào)度中心信息的缺陷，即使通過狀態(tài)估計模型和算法的改進(jìn)，已無法從根本上解決調(diào)度中心基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性問題。智能變電站作為堅強(qiáng)智能電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)和節(jié)點(diǎn)支撐，是必不可少的建設(shè)內(nèi)容。 通過變電站冗余信息的處理，可提高信息的可靠性和綜合性；通過變電站級狀態(tài)估計可望較好解決基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的可靠性問題；通過變電站級的報警信息壓縮可顯著提高調(diào)度員對事故反應(yīng)的快速性。因此，如何發(fā)揮變電站本地信息的冗余性和本地決策的敏捷性優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)信息分層和分布式處理，提高變電站為電網(wǎng)運(yùn)行和維護(hù)服務(wù)的智能性，是國內(nèi)乃至國際上智能變電站發(fā)展的重要趨勢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種狀態(tài)估計方法可以實(shí)現(xiàn)“變電站-調(diào)度中心”之間狀態(tài)估計的縱向貫通。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案—種智能變電站分布式狀態(tài)估計系統(tǒng)，其特征在于包括調(diào)度中心狀態(tài)估計平臺和分布式狀態(tài)估計廠站端平臺，所述調(diào)度中心狀態(tài)估計平臺和分布式狀態(tài)估計廠站端平臺通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)通信，所述分布式狀態(tài)估計廠站端平臺包括變電站實(shí)時數(shù)據(jù)庫包括變電站綜合自動化系統(tǒng)采集站內(nèi)所有測控裝置、保護(hù)裝置量測以及PMU量測數(shù)據(jù)；變電站拓樸分析模塊根據(jù)在站端維護(hù)的電網(wǎng)模型靜態(tài)數(shù)據(jù)庫，以及站內(nèi)開關(guān)節(jié)點(diǎn)的拓?fù)溥B接、節(jié)點(diǎn)設(shè)備連接關(guān)系以及設(shè)備參數(shù)的基礎(chǔ)上對站內(nèi)遙信進(jìn)行變電站拓?fù)浞治?，形成變電站?nèi)系統(tǒng)拓?fù)?；變電站狀態(tài)估計模塊針對站內(nèi)遙測信息進(jìn)行變電站狀態(tài)估計，計算信息的可信度品質(zhì)位；分布式狀態(tài)估計數(shù)據(jù)庫采用IEC61850標(biāo)準(zhǔn)采集站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)的測量值和狀態(tài)量信息、功角測量系統(tǒng)信息、電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測信息，并對采集的信息進(jìn)行有效的整合、存儲，在站端完成數(shù)據(jù)集成和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，分別與變電站拓樸分析模塊、變電站狀態(tài)估計模塊通信，并將量測熟數(shù)據(jù)通過變電站通信服務(wù)器及調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)上送至調(diào)度中心狀態(tài)估計實(shí)時數(shù)據(jù)庫，同時接收調(diào)度中心狀態(tài)估計實(shí)時數(shù)據(jù)庫的信息；所述調(diào)度中心狀態(tài)估計平臺包括調(diào)度中心狀態(tài)估計實(shí)時數(shù)據(jù)庫與分布式狀態(tài)估計數(shù)據(jù)庫通信；調(diào)度中心級狀態(tài)估計模塊根據(jù)各個變電站上送的分布式狀態(tài)估計結(jié)果后，對數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，去掉錯誤信息，在調(diào)度中心再次進(jìn)行全網(wǎng)狀態(tài)估計。前述的智能變電站分布式狀態(tài)估計系統(tǒng)，其特征在于測控裝置、保護(hù)裝置通過標(biāo)準(zhǔn)的IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)接入變電站實(shí)時數(shù)據(jù)庫；將包括故障錄波和PMU在內(nèi)的非IEC 61850 標(biāo)準(zhǔn)的監(jiān)測設(shè)備通過規(guī)約轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的接入變電站實(shí)時數(shù)據(jù)庫。前述的智能變電站分布式狀態(tài)估計系統(tǒng)，其特征在于所述變電站實(shí)時數(shù)據(jù)庫中的綜合自動化系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)包括模擬量和開關(guān)狀態(tài)量。前述的智能變電站分布式狀態(tài)估計系統(tǒng)，其特征在于分布式狀態(tài)估計廠站端平臺與變電站監(jiān)控系統(tǒng)連接，采集站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息，建立站內(nèi)網(wǎng)絡(luò)模型，并構(gòu)建狀態(tài)估計所需的內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)模型，采集運(yùn)算。前述的智能變電站分布式狀態(tài)估計系統(tǒng)，其特征在于在智能變電站一體化信息平臺現(xiàn)有的實(shí)時數(shù)據(jù)庫中增加狀態(tài)估計數(shù)據(jù)的接入，形成變電站狀態(tài)估計數(shù)據(jù)源，在完成 PMU(同步相量測量裝置，Phasor Measurement Unit)數(shù)據(jù)接入后，變電站狀態(tài)估計模塊進(jìn)行變電站狀態(tài)估計計算，在分布式狀態(tài)估計數(shù)據(jù)庫中擴(kuò)展與遙測、遙信值相關(guān)的狀態(tài)估計結(jié)果域，所有結(jié)果在數(shù)據(jù)庫中占用一個整型值空間表示。前述的智能變電站分布式狀態(tài)估計系統(tǒng)，其特征在于調(diào)度中心狀態(tài)估計實(shí)時數(shù)據(jù)庫與分布式狀態(tài)估計數(shù)據(jù)庫通信過程中，對原有IEC 104規(guī)約進(jìn)行擴(kuò)展，由使用兼容類定義ASDU(應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)單元，Application Service Data Unit)擴(kuò)展使用為狀態(tài)估計的遙測傳輸數(shù)據(jù)類型，分布式狀態(tài)估計服務(wù)器通過擴(kuò)展IEC104規(guī)約報文將與遙測、遙信值相關(guān)的狀態(tài)估計結(jié)果上送至調(diào)度中心，擴(kuò)展的傳輸數(shù)據(jù)類型包括遙測報文、單點(diǎn)遙信報文、雙點(diǎn)遙信報文、單點(diǎn)SOE(事件順序記錄，Sequence Of Event)、雙點(diǎn)SOE報文。本發(fā)明提出采用“分布、自治”的總體技術(shù)思路，將“集中式的調(diào)度中心狀態(tài)估計” 變革為“變電站_調(diào)度中心”兩級分布式的狀態(tài)估計技術(shù)，并設(shè)計了系統(tǒng)實(shí)施方案。將各子系統(tǒng)內(nèi)所有非IEC 61850的監(jiān)測設(shè)備通過規(guī)約轉(zhuǎn)換，統(tǒng)一對外提供 IEC61850服務(wù)，通過標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)字化信息，實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)全景數(shù)據(jù)采集與信息高度集成。對104規(guī)約進(jìn)行了擴(kuò)展，增加了支持狀態(tài)估計信息的上送功能。提出了一系列變電站分布式狀態(tài)估計技術(shù)，包括基于變電站網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龅臓顟B(tài)估計技術(shù)、基于變電站裝置通訊狀態(tài)辨識的狀態(tài)估計技術(shù)、基于變電站四遙壞數(shù)據(jù)辨識的狀態(tài)估計技術(shù)等。本發(fā)明所達(dá)到的有益效果是1.本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了 “變電站-調(diào)度中心”之間狀態(tài)估計的縱向貫通。2.提出在變電站建立基于IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的分布式狀態(tài)估計實(shí)時數(shù)據(jù)庫，滿足了變電站分布式狀態(tài)估計存取數(shù)據(jù)的實(shí)時性、安全性要求。
3.實(shí)現(xiàn)了基于分布式狀態(tài)估計的“變電站_調(diào)度中心”信息交互技術(shù)。4.實(shí)現(xiàn)了分布式狀態(tài)估計廠站端相關(guān)數(shù)據(jù)預(yù)處理方案，及狀態(tài)估計計算方法。


現(xiàn)在結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明各種實(shí)施方式，附圖中圖1是“變電站-調(diào)度中心”兩級分布式狀態(tài)估計；圖2是基于分布式狀態(tài)估計的變電站數(shù)據(jù)信息采集方案；圖3是分布式狀態(tài)估計實(shí)時數(shù)據(jù)庫方案；表1至表5分別是用于分布式狀態(tài)估計調(diào)度通訊的是遙測報文、單點(diǎn)遙信、雙點(diǎn)遙信、單點(diǎn)S0E、雙電SOE報文結(jié)構(gòu)；
具體實(shí)施例方式下面根據(jù)說明書附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)一步詳細(xì)闡述。1. “變電站-調(diào)度中心”兩級分布式狀態(tài)估計如圖1所示為“變電站-調(diào)度中心”兩級分布式狀態(tài)估計體系。在變電站自動化系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)站端的狀態(tài)估計，變電站SCADA系統(tǒng)采集站內(nèi)所有測控裝置和保護(hù)裝置量測生數(shù)并寫入實(shí)時數(shù)據(jù)庫庫集，根據(jù)在站端維護(hù)的電網(wǎng)模型靜態(tài)數(shù)據(jù)庫，以及站內(nèi)開關(guān)節(jié)點(diǎn)的拓?fù)溥B接、節(jié)點(diǎn)設(shè)備連接關(guān)系以及設(shè)備參數(shù)的基礎(chǔ)上對站內(nèi)遙信進(jìn)行變電站拓?fù)浞治?，形成變電站?nèi)系統(tǒng)拓?fù)洹Ｔ籴槍φ緝?nèi)遙測信息進(jìn)行變電站狀態(tài)估計，計算信息的可信度品質(zhì)位。加工計算后形成量測熟數(shù)據(jù)通過變電站通信服務(wù)器及調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)上送至調(diào)度中心狀態(tài)估計實(shí)時數(shù)據(jù)庫。調(diào)度中心集合各個變電站上送的分布式狀態(tài)估計結(jié)果后，對數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，去掉錯誤信息，在調(diào)度中心再次進(jìn)行全網(wǎng)狀態(tài)估計。變電站-調(diào)度中心兩級分布式結(jié)構(gòu)有以下顯著優(yōu)勢(1)實(shí)現(xiàn)“變電站-調(diào)度中心”狀態(tài)估計技術(shù)的縱向貫通。廠站端的狀態(tài)估計為主站全網(wǎng)狀態(tài)估計服務(wù)，且相互配合，實(shí)現(xiàn)了狀態(tài)估計的一體化，并且完善了智能變電站的高級應(yīng)用功能，擴(kuò)展了智能電網(wǎng)調(diào)度支持系統(tǒng)的應(yīng)用。(2)拓?fù)浞治龊蜖顟B(tài)估計首先分布在變電站進(jìn)行，同步辨識變電站內(nèi)拓?fù)溴e誤 (數(shù)字量)和壞數(shù)據(jù)(模擬量)，將主要的拓?fù)溴e誤和壞數(shù)據(jù)解決在變電站內(nèi)，獲得高可靠的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、高精度的母線電壓和支路功率(或電流)熟數(shù)據(jù)，帶上時標(biāo)，通過高速的電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)(SPDnet)，以電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)時傳輸?shù)秸{(diào)度中心。在調(diào)度中心級，基于各變電站遠(yuǎn)程傳輸來的帶時標(biāo)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和熟數(shù)據(jù)，采用全局電網(wǎng)協(xié)調(diào)狀態(tài)估計技術(shù)。與傳統(tǒng)的調(diào)度中心集中式的狀態(tài)估計相比，其突出特點(diǎn)是，由于站內(nèi)量測冗余度高(包括RTU、PMU等不同來源的量測)，旁證信息也多，采集速度快，因此，變電站狀態(tài)估計可靠性高、精度高，尤其是變電站內(nèi)開關(guān)上三相量測信息豐富，拓?fù)錂z錯能力強(qiáng)，可顯著降低拓?fù)溴e誤，另外由于站內(nèi)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模小，計算速度快，實(shí)時性很高。經(jīng)過變電站狀態(tài)估計，輸出熟數(shù)據(jù)到調(diào)度中心級時，顯著降低拓?fù)溴e誤和壞數(shù)據(jù)，調(diào)度中心級狀態(tài)估計具備同步、高可靠、高精度和快速的特征，可有效解決調(diào)度中心自動化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性問題。(3)在變電站完成分布式建模，變電站的網(wǎng)絡(luò)模型(含單線圖、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和靜態(tài)參數(shù))在變電站分布式生成后，通過電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)(SPDnet)，以IEC61970標(biāo)準(zhǔn)傳輸?shù)秸{(diào)度中心。在調(diào)度中心級，基于線路標(biāo)識的全局一致性，將變電站網(wǎng)絡(luò)模型對接，自動拼接成全局電網(wǎng)模型，圖3給出了示意。與傳統(tǒng)的調(diào)度中心集中式的電網(wǎng)建模方式相比，其突出優(yōu)點(diǎn)是，在變電站內(nèi)，建模規(guī)模小，通常只需要在新建或改建變電站時建模一次，不再變化，出錯的變電站可從其狀態(tài)估計殘差中方便地得到診斷和定位；在調(diào)度中心，無需維護(hù)站內(nèi)圖、 模、庫，維護(hù)簡單，不易出錯，顯著降低維護(hù)工作量和出錯率，理想情況下甚至可實(shí)現(xiàn)免維護(hù)?？捎行Ы鉀Q調(diào)度中心模型維護(hù)的負(fù)擔(dān)問題。(4)由于實(shí)現(xiàn)了變電站分布式建模和分布式狀態(tài)估計，圖、模、庫分布存儲于各站中，在遭受災(zāi)難打擊癱瘓后，圖、模、庫不會丟失，一旦調(diào)度中心功能癱瘓，通過分布存儲在各站的模型和數(shù)據(jù)的自動拼接，在調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的任意一點(diǎn)都可快速恢復(fù)調(diào)度中心功能，為調(diào)度中心的容災(zāi)和自愈提供可能。2.基于IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的分布式狀態(tài)估計實(shí)時數(shù)據(jù)庫變電站級狀態(tài)估計所需的信息主要包括綜自的測控裝置數(shù)據(jù)和保護(hù)裝置數(shù)據(jù)部分以及PMU量測數(shù)據(jù)，其中綜自數(shù)據(jù)又分為模擬量和開關(guān)狀態(tài)量。這些量中有些是必備的量測配置，保證了可觀性；有些則可以增加量測冗余度，提高估計結(jié)果的可信度。當(dāng)前智能變電站采用IEC 61850作為標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)通信接口，即后來國家電網(wǎng)公司發(fā)布的DL/T860標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)可以接入各種不同數(shù)據(jù)模型的子系統(tǒng)，通信對象服務(wù)器對這些不同的數(shù)據(jù)模型進(jìn)行整合，統(tǒng)一成基于IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)模型。將各子系統(tǒng)內(nèi)所有非IEC 61850的監(jiān)測設(shè)備通過規(guī)約轉(zhuǎn)換，統(tǒng)一對外提供 IEC61850服務(wù)，通過標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)字化信息，實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)全景數(shù)據(jù)采集與信息高度集成。不僅包括傳統(tǒng)“四遙”的電氣量還包括PMU量測信息等。圖2所示是基于分布式狀態(tài)估計的變電站數(shù)據(jù)信息采集及處理方案，智能變電站狀態(tài)估計服務(wù)器按照IEC61850標(biāo)準(zhǔn)直接與量測保護(hù)類別的PMU通訊。一體化信息平臺通過 IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)采集測控、保護(hù)的遙測、遙信及保護(hù)信號，經(jīng)過單向隔離裝置向分布式狀態(tài)估計服務(wù)器發(fā)送報文傳送實(shí)時數(shù)據(jù)。采用該方案可以保證從原有數(shù)據(jù)平臺獲取實(shí)時性和同步性較好的數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)了狀態(tài)估計信息的有效分區(qū)，同時在現(xiàn)有條件下又是可行有效的。智能變電站一體化信息平臺將全站數(shù)據(jù)和子系統(tǒng)信息融合提供站內(nèi)功能所需數(shù)據(jù)、信息服務(wù)，實(shí)現(xiàn)信息與服務(wù)“一體化”。一體化信息平臺主要解決信息的采集、信息的交換、信息的整合、存儲和發(fā)布，從信息采集端來說，一體化信息平臺需要接入不同的監(jiān)測裝置，消除不同裝置采集數(shù)據(jù)模型和接口的障礙。如圖3所示在站端實(shí)現(xiàn)分布式狀態(tài)估計時，也需要在變電站狀態(tài)估計服務(wù)器建立用于狀態(tài)估計的狀態(tài)估計數(shù)據(jù)庫。本方案基于傳統(tǒng)SCADA數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基礎(chǔ)上擴(kuò)充變電站狀態(tài)估計的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)分布式的SCADA狀態(tài)估計數(shù)據(jù)庫。本方案建立分布式狀態(tài)估計廠站端平臺與變電站監(jiān)控系統(tǒng)連接，采集站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息，建立站內(nèi)網(wǎng)絡(luò)模型，并構(gòu)建狀態(tài)估計所需的內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)模型，采集運(yùn)算。結(jié)合智能變電站建設(shè)工程，在一體化信息平臺現(xiàn)有的實(shí)時數(shù)據(jù)庫中增加狀態(tài)估計數(shù)據(jù)的接入，形成狀態(tài)估計數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)源。在完成PMU數(shù)據(jù)接入后，變電站狀態(tài)估計服務(wù)器就可以進(jìn)行變電站狀態(tài)估計計算。在變電站數(shù)據(jù)庫中擴(kuò)展與遙測、遙信值相關(guān)的狀態(tài)估計結(jié)果域，所有結(jié)果在數(shù)據(jù)庫中占用一個整型值空間表示。定義如下
正確態(tài)STATE_ESTIMATE_CORRECT0錯誤態(tài)STATE_ESTIMATE_ERROR1不定態(tài)STATE_ESTIMATE_UNCERTARIN23.基于分布式狀態(tài)估計的“變電站_調(diào)度中心”信息交互技術(shù)當(dāng)前調(diào)度中心普遍使用的IEC-60870-5-104規(guī)約參考模型源于開放式系統(tǒng)互聯(lián)的 ISO-OSI 參考模型。IEC60870-5-104 是將 IEC60870-5-101 與 TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol)提供的網(wǎng)絡(luò)傳輸功能相組合，使得 IEC60870-5-101在TCP/IP內(nèi)各種網(wǎng)絡(luò)類型都可使用，包括X. 25、FR(幀中繼Frame Relay)、 ATM (異步轉(zhuǎn)移模式 Asynchronous Transfer Mode)和 ISDN (綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng) Integrated Service Data Network)。分布式狀態(tài)估計結(jié)果作為實(shí)時數(shù)據(jù)采用104規(guī)約上傳到調(diào)度中心。利用變電站數(shù)據(jù)的冗余性，進(jìn)行快速的狀態(tài)估計，并采用104規(guī)約上傳熟數(shù)據(jù)，提高了上傳數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。分布式狀態(tài)估計服務(wù)器需要向調(diào)度中心上傳的數(shù)據(jù)包括開關(guān)狀態(tài)數(shù)據(jù)、模擬值數(shù)據(jù)(包括量測值和估計值)、變壓器分接頭數(shù)據(jù)等。上傳的實(shí)時數(shù)據(jù)信息對象地址分配 (為保證傳遞的實(shí)時數(shù)據(jù)地址充足，不采用101規(guī)約中推薦的信息對象地址)。為了兼容變電站狀態(tài)估計信息，對原有IEC 104規(guī)約進(jìn)行擴(kuò)展。使用兼容類定義 ASDU41，擴(kuò)展使用為狀態(tài)估計的遙測傳輸類型。分布式狀態(tài)估計服務(wù)器通過擴(kuò)展IEC104規(guī)約報文將與遙測、遙信值相關(guān)的狀態(tài)估計結(jié)果上送至主站端。利用調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，溝通分布式狀態(tài)估計廠站側(cè)與主站側(cè)的聯(lián)系，以便向主站系統(tǒng)傳送狀態(tài)估計結(jié)果信息。擴(kuò)展的數(shù)據(jù)類型主要包括遙測報文(包含全遙測及變化遙測)、單點(diǎn)遙信報文(包含單點(diǎn)全遙信及單點(diǎn) COS)、雙點(diǎn)遙信報文(包含雙點(diǎn)全遙信及雙點(diǎn)COS)、單點(diǎn)S0E、雙點(diǎn)SOE報文等。擴(kuò)展后的報文結(jié)構(gòu)如表1至表5所示。表1為遙測報文(全遙測及變化遙測)；表2為單點(diǎn)遙信報文(單點(diǎn)全遙信及單點(diǎn)COS)；表3為雙點(diǎn)遙信報文(雙點(diǎn)全遙信及雙點(diǎn)COS)；表4為單點(diǎn) SOE ；表5為雙點(diǎn)SOE04.分布式狀態(tài)估計廠站端相關(guān)數(shù)據(jù)預(yù)處理方案，及狀態(tài)估計計算方法智能化變電站采集了較高冗余的實(shí)時信息，可以充分利用這些信息進(jìn)行變電站級數(shù)據(jù)處理。在目前條件下可以實(shí)現(xiàn)廠站級的分層分布式狀態(tài)估計有以下途徑1)在智能變電站一體化信息平臺現(xiàn)有的SCADA實(shí)時數(shù)據(jù)庫，通過拓?fù)渎?lián)接計算設(shè)備帶電狀態(tài)，找到相應(yīng)的設(shè)備關(guān)聯(lián)遙測值，判斷其真實(shí)性，有效性，形成狀態(tài)估計結(jié)果，存放至變電站狀態(tài)估計實(shí)時庫中；2)通過裝置通訊狀態(tài)判斷遙信、遙測可信度，形成狀態(tài)估計結(jié)果，存放至變電站狀態(tài)估計實(shí)時庫中，處理過程如下在遙信或遙測庫中獲取邏輯節(jié)點(diǎn)號，在邏輯節(jié)點(diǎn)定義表獲取相應(yīng)邏輯節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)狀態(tài)；3)通過變化遙信變化遙測，以變電站網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系計算出設(shè)備帶點(diǎn)狀態(tài)，對變化遙信、變化遙測的檢查，判斷其真實(shí)性、有效性，形成狀態(tài)估計結(jié)果，保存至分布式狀態(tài)估計數(shù)據(jù)庫中；4)對狀態(tài)估計判斷檢查后，對狀態(tài)估計估算后，當(dāng)前遙信位置信息錯誤的數(shù)據(jù)，利用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系估算正確的結(jié)果，保存至分布式狀態(tài)估計數(shù)據(jù)庫中；5)對狀態(tài)估計判斷檢查后，對狀態(tài)估計估算后，當(dāng)前遙測量信息錯誤的數(shù)據(jù)，利用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系和其它正確遙測量以及PMU量測數(shù)據(jù)估算的估算正確估計值，保存至分布式狀態(tài)估計數(shù)據(jù)庫中；6)對狀態(tài)估計判斷檢查后，對狀態(tài)估計估算后，對狀態(tài)估計值錯誤的信號，通過智能告警系統(tǒng)告警，推送簡報窗，并保存至歷史數(shù)據(jù)庫。4. 1基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龅臓顟B(tài)估計根據(jù)電網(wǎng)一次設(shè)備描述數(shù)據(jù)庫和遙信信息確定電氣連接狀態(tài)，從而將網(wǎng)絡(luò)的物理模型轉(zhuǎn)換為數(shù)學(xué)模型，并對拓?fù)浞治錾傻碾姎鈲u自動進(jìn)行帶電檢查，在接線圖上以不同的顏色顯示設(shè)備的帶電狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)動態(tài)著色。拓?fù)浞治鲆噪娋W(wǎng)基本接線單元為基礎(chǔ)，采用快速數(shù)學(xué)搜索方法。需要先用圖模一體化的方式進(jìn)行節(jié)點(diǎn)入庫，將開關(guān)、刀閘、母線、線路、變壓器等一次設(shè)備的連接點(diǎn)進(jìn)行入庫。程序根據(jù)拓?fù)浞治龅慕Y(jié)果，結(jié)合設(shè)備的實(shí)際狀態(tài)對設(shè)備的帶電情況進(jìn)行分析，并將分析結(jié)果填入開關(guān)、刀閘、母線、線路、變壓器等設(shè)備表的帶電標(biāo)志域， 圖形程序根據(jù)設(shè)備的帶電標(biāo)志域決定顯示什么顏色帶電、接地或停電。停電ACTIVE_N0_P0WER 0帶電ACTIVE_P0WER1接地ACTIVE_GR0UND2當(dāng)發(fā)生開關(guān)或刀閘變位時，獲得設(shè)備間連接關(guān)系，即啟動拓?fù)浞治?，算出每個設(shè)備的帶電狀態(tài)，填到相關(guān)設(shè)備表的帶電標(biāo)志域。4. 2基于裝置通訊狀態(tài)辨識的狀態(tài)估計變電站自動化系統(tǒng)的實(shí)時遙信、遙測數(shù)據(jù)是通過SCADA信息采集測控、保護(hù)裝置的四遙信息。當(dāng)測控、保護(hù)裝置出現(xiàn)通訊故障時，上送站控層的四遙信息就不一定準(zhǔn)確了， 但是在通訊故障情況下，變電站后臺監(jiān)控系統(tǒng)和遠(yuǎn)動機(jī)仍然采集量測信號或者將維持在系統(tǒng)實(shí)時數(shù)據(jù)庫的遙信、遙測、電度、檔位上送至調(diào)度。這類信息可能會影響調(diào)度端的狀態(tài)估計，存在壞數(shù)據(jù)?；谘b置通訊狀態(tài)辨識的站端狀態(tài)估計通過裝置通訊狀態(tài)判斷遙信、遙測可信度，形成狀態(tài)估計結(jié)果，存放至實(shí)時庫中。將壞數(shù)據(jù)及時有效的在變電站過濾，顯著降低拓?fù)溴e誤和壞數(shù)據(jù)，調(diào)度中心級狀態(tài)估計具備同步、高可靠、高精度和快速的特征，可有效解決調(diào)度中心自動化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性問題。智能變電站各設(shè)備互聯(lián)互通的基礎(chǔ)是IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)。IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)中數(shù)據(jù)建模的主要內(nèi)容為IED模型的建立，包括內(nèi)部的各邏輯設(shè)備和邏輯節(jié)點(diǎn)的建立。采用面向?qū)ο蟮姆椒ń?shù)據(jù)模型，而且在無縫通信系統(tǒng)的設(shè)計過程中都是對SAS進(jìn)行相關(guān)模型的建立，使用XML語言作為自己的模型描述語言。因此，邏輯節(jié)點(diǎn)的通訊狀態(tài)標(biāo)示了通訊裝置相對應(yīng)電氣設(shè)備量測信息的有效性。主要包括以下幾種通訊狀態(tài)停運(yùn)MACHINE_STATUS_STOP0故障MACHINE_STATUS_FAULT1值班MACHINE_STATUS_PRIMARYRUN 2
熱備MACHINE_STATUS_SECONDRUN 3只有當(dāng)節(jié)點(diǎn)通訊狀態(tài)為“值班”時，該邏輯節(jié)點(diǎn)對應(yīng)設(shè)備上的所有遙信、遙測、電度、檔位信號狀態(tài)估計域才能標(biāo)記為“正確態(tài)”，否則一律標(biāo)記為“不定態(tài)”。4. 3遙測壞數(shù)據(jù)辨識由于采集精度與同步性等問題，量測數(shù)據(jù)中存在數(shù)量可觀的遙測壞數(shù)據(jù)。這些壞數(shù)據(jù)的存在會影響狀態(tài)估計的精度，干擾調(diào)度員對系統(tǒng)狀態(tài)的正確判斷。因此壞數(shù)據(jù)的檢測與辨識顯得十分必要?？筛鶕?jù)變電站系統(tǒng)接線的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系對部分遙測數(shù)據(jù)進(jìn)行壞數(shù)據(jù)的辨識過濾。變電站狀態(tài)估計數(shù)據(jù)庫根據(jù)拓?fù)溥B接關(guān)系和拓?fù)錉顟B(tài)計算出設(shè)備的帶電狀態(tài)，可以根據(jù)對應(yīng)設(shè)備的帶電狀態(tài)計算設(shè)備對應(yīng)的遙測量。斷路器辨識規(guī)則如下(1)當(dāng)斷路器設(shè)備不帶電時，有功功率> 門檻值(大于)；(2)當(dāng)斷路器設(shè)備不帶電時，無功功率> 門檻值(大于)；(3)當(dāng)斷路器設(shè)備不帶電時，電流> 門檻值(大于)；刀閘辨識規(guī)則如下(1)當(dāng)?shù)堕l設(shè)備不帶電時，有功功率> 門檻值(大于)；(2)當(dāng)?shù)堕l設(shè)備不帶電時，無功功率> 門檻值(大于)；(3)當(dāng)?shù)堕l設(shè)備不帶電時，電流> 門檻值(大于)；線路及其它設(shè)備辨識規(guī)則如下(1)當(dāng)線路及其它設(shè)備不帶電時，有功功率> 門檻值(大于)；(2)當(dāng)線路及其它設(shè)備不帶電時，無功功率> 門檻值(大于)；(3)當(dāng)線路及其它設(shè)備不帶電時，電流> 門檻值(大于)；母線設(shè)備辨識規(guī)則如下(1)當(dāng)母線設(shè)備不帶電時，有功功率> 門檻值(大于)；(2)當(dāng)母線設(shè)備不帶電時，無功功率> 門檻值(大于)；(3)當(dāng)母線設(shè)備不帶電時，電流> 門檻值(大于)；(4)當(dāng)母線設(shè)備帶電時，電壓< 門檻值(小于)；當(dāng)實(shí)時遙測發(fā)生變化時，對遙測信息進(jìn)行數(shù)據(jù)辨識，只要滿足上述條件之一的，判斷狀態(tài)估計值錯誤，寫狀態(tài)估計數(shù)據(jù)庫。4. 4遙信壞數(shù)據(jù)辨識變電站狀態(tài)估計數(shù)據(jù)庫根據(jù)拓?fù)溥B接關(guān)系和拓?fù)錉顟B(tài)計算出設(shè)備的帶電狀態(tài)，可以根據(jù)對應(yīng)設(shè)備的帶電狀態(tài)計算設(shè)備對應(yīng)的遙信量。斷路器辨識規(guī)則如下當(dāng)斷路器設(shè)備帶電時，遙信狀態(tài)不等于合；刀閘辨識規(guī)則如下當(dāng)?shù)堕l設(shè)備帶電時，遙信狀態(tài)不等于合；線路及其它設(shè)備辨識規(guī)則如下當(dāng)線路及其它設(shè)備帶電時，遙信狀態(tài)不等于合；母線設(shè)備辨識規(guī)則如下
當(dāng)母線設(shè)備帶電時，遙信狀態(tài)不等于合；當(dāng)實(shí)時遙信發(fā)生變化時，對遙信量信息進(jìn)行數(shù)據(jù)辨識，只要滿足上述條件之一的， 判斷狀態(tài)估計值錯誤，寫狀態(tài)估計數(shù)據(jù)庫。4. 5分布式狀態(tài)估計在智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的應(yīng)用變電站狀態(tài)估計的信息通過擴(kuò)展的104規(guī)約上送至調(diào)度端，調(diào)度端前置機(jī)解析規(guī)約，針對上送的遙測報文(包含全遙測及變化遙測)、單點(diǎn)遙信報文(包含單點(diǎn)全遙信及單點(diǎn)COS)、雙點(diǎn)遙信報文(包含雙點(diǎn)全遙信及雙點(diǎn)COS)、單點(diǎn)S0E、雙點(diǎn)SOE報文等量測數(shù)據(jù)及其狀態(tài)位進(jìn)行展示和應(yīng)用。表權(quán)利要求
1.一種智能變電站分布式狀態(tài)估計系統(tǒng)，其特征在于包括調(diào)度中心狀態(tài)估計平臺和分布式狀態(tài)估計廠站端平臺，所述調(diào)度中心狀態(tài)估計平臺和分布式狀態(tài)估計廠站端平臺通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)通信，所述分布式狀態(tài)估計廠站端平臺包括變電站實(shí)時數(shù)據(jù)庫包括變電站綜合自動化系統(tǒng)采集站內(nèi)所有測控裝置、保護(hù)裝置量測以及PMU量測數(shù)據(jù)；變電站拓樸分析模塊根據(jù)在站端維護(hù)的電網(wǎng)模型靜態(tài)數(shù)據(jù)庫，以及站內(nèi)開關(guān)節(jié)點(diǎn)的拓?fù)溥B接、節(jié)點(diǎn)設(shè)備連接關(guān)系以及設(shè)備參數(shù)的基礎(chǔ)上對站內(nèi)遙信進(jìn)行變電站拓?fù)浞治?，形成變電站?nèi)系統(tǒng)拓?fù)?；變電站狀態(tài)估計模塊針對站內(nèi)遙測信息進(jìn)行變電站狀態(tài)估計，計算信息的可信度品質(zhì)位；分布式狀態(tài)估計數(shù)據(jù)庫采用IEC61850標(biāo)準(zhǔn)采集站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)的測量值和狀態(tài)量信息、功角測量系統(tǒng)信息、電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測信息，并對采集的信息進(jìn)行有效的整合、存儲，在站端完成數(shù)據(jù)集成和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，分別與變電站拓樸分析模塊、變電站狀態(tài)估計模塊通信， 并將量測熟數(shù)據(jù)通過變電站通信服務(wù)器及調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)上送至調(diào)度中心狀態(tài)估計實(shí)時數(shù)據(jù)庫，同時接收調(diào)度中心狀態(tài)估計實(shí)時數(shù)據(jù)庫的信息；分布式狀態(tài)估計推告警窗和歷史信息瀏覽對狀態(tài)估計估算后，對狀態(tài)估計值錯誤的信號，通過智能告警系統(tǒng)告警，推送簡報窗，并保存至歷史數(shù)據(jù)庫；所述調(diào)度中心狀態(tài)估計平臺包括調(diào)度中心狀態(tài)估計實(shí)時數(shù)據(jù)庫與分布式狀態(tài)估計數(shù)據(jù)庫通信；調(diào)度中心級狀態(tài)估計模塊根據(jù)各個變電站上送的分布式狀態(tài)估計結(jié)果后，對數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，去掉錯誤信息，在調(diào)度中心再次進(jìn)行全網(wǎng)狀態(tài)估計。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能變電站分布式狀態(tài)估計系統(tǒng)，其特征在于測控裝置、保護(hù)裝置通過標(biāo)準(zhǔn)的IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)接入變電站監(jiān)控系統(tǒng)；將包括故障錄波和PMU在內(nèi)的非 IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的監(jiān)測設(shè)備通過規(guī)約轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的接入變電站監(jiān)控系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能變電站分布式狀態(tài)估計系統(tǒng)，其特征在于所述變電站綜合自動化系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)包括模擬量和開關(guān)狀態(tài)量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能變電站分布式狀態(tài)估計系統(tǒng)，其特征在于分布式狀態(tài)估計廠站端平臺與變電站監(jiān)控系統(tǒng)連接，采集站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息，建立站內(nèi)網(wǎng)絡(luò)模型， 并構(gòu)建狀態(tài)估計所需的內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)模型，采集運(yùn)算。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能變電站分布式狀態(tài)估計系統(tǒng)，其特征在于在智能變電站信息一體化平臺現(xiàn)有的實(shí)時數(shù)據(jù)庫中增加狀態(tài)估計數(shù)據(jù)的接入，形成變電站狀態(tài)估計源數(shù)據(jù)，變電站狀態(tài)估計模塊進(jìn)行變電站狀態(tài)估計計算，在實(shí)時數(shù)據(jù)庫中擴(kuò)展與遙測、遙信值相關(guān)的狀態(tài)估計結(jié)果域，形成變電站狀態(tài)估計數(shù)據(jù)庫，所有結(jié)果在數(shù)據(jù)庫中占用一個整型值空間表示。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能變電站分布式狀態(tài)估計系統(tǒng)，其特征在于調(diào)度中心狀態(tài)估計實(shí)時數(shù)據(jù)庫與分布式狀態(tài)估計數(shù)據(jù)庫通信過程中，對原有IEC 104規(guī)約進(jìn)行擴(kuò)展， 由使用兼容類定義ASDU擴(kuò)展使用為狀態(tài)估計的遙測傳輸數(shù)據(jù)類型，分布式狀態(tài)估計服務(wù)器通過擴(kuò)展IEC104規(guī)約報文將與遙測、遙信值相關(guān)的狀態(tài)估計結(jié)果上送至調(diào)度中心。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的智能變電站分布式狀態(tài)估計系統(tǒng)，其特征在于擴(kuò)展的傳輸數(shù)據(jù)類型包括遙測報文、單點(diǎn)遙信報文、雙點(diǎn)遙信報文、單點(diǎn)SOE和雙點(diǎn)SOE報文。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能變電站分布式狀態(tài)估計系統(tǒng)，其特征在于變電站狀態(tài)估計模塊中，分布式狀態(tài)估計包括以下途徑1)在智能變電站一體化信息平臺現(xiàn)有的SCADA實(shí)時數(shù)據(jù)庫，通過拓?fù)渎?lián)接計算設(shè)備帶電狀態(tài)，找到相應(yīng)的設(shè)備關(guān)聯(lián)遙測值，判斷其真實(shí)性，有效性，形成狀態(tài)估計結(jié)果，存放至變電站狀態(tài)估計實(shí)時庫中；2)通過裝置通訊狀態(tài)判斷遙信、遙測可信度，形成狀態(tài)估計結(jié)果，存放至變電站狀態(tài)估計數(shù)據(jù)庫中，處理過程如下在遙信或遙測庫中獲取邏輯節(jié)點(diǎn)號，在邏輯節(jié)點(diǎn)定義表獲取相應(yīng)邏輯節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)狀態(tài)；3)通過變化遙信變化遙測，以變電站網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系計算出設(shè)備帶點(diǎn)狀態(tài)，對變化遙信、 變化遙測的檢查，判斷其真實(shí)性、有效性，形成狀態(tài)估計結(jié)果，保存至分布式狀態(tài)估計數(shù)據(jù)庫中；4)對狀態(tài)估計判斷檢查后，對狀態(tài)估計估算后，當(dāng)前遙信位置信息錯誤的數(shù)據(jù)，利用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系估算正確的結(jié)果，保存至分布式狀態(tài)估計數(shù)據(jù)庫中；5)對狀態(tài)估計判斷檢查后，對狀態(tài)估計估算后，當(dāng)前遙測量信息錯誤的數(shù)據(jù)，利用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系和其它正確遙測量以及PMU量測數(shù)據(jù)估算的估算正確估計值，保存至分布式狀態(tài)估計數(shù)據(jù)庫中；6)對狀態(tài)估計判斷檢查和狀態(tài)估計估算后，對狀態(tài)估計值錯誤的信號，通過智能告警系統(tǒng)告警，推送簡報窗，并保存至歷史數(shù)據(jù)庫。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種智能變電站分布式狀態(tài)估計系統(tǒng)，包括調(diào)度中心狀態(tài)估計平臺和分布式狀態(tài)估計廠站端平臺，分布式狀態(tài)估計廠站端平臺包括變電站實(shí)時數(shù)據(jù)庫；變電站圖形拓樸分析模塊根據(jù)在站端維護(hù)的電網(wǎng)模型靜態(tài)數(shù)據(jù)庫，以及站內(nèi)開關(guān)節(jié)點(diǎn)的拓?fù)溥B接、節(jié)點(diǎn)設(shè)備連接關(guān)系以及設(shè)備參數(shù)的基礎(chǔ)上對站內(nèi)遙信進(jìn)行變電站拓?fù)浞治?，形成變電站?nèi)系統(tǒng)拓?fù)?；變電站狀態(tài)估計模塊針對站內(nèi)遙測信息進(jìn)行變電站狀態(tài)估計，計算信息的可信度品質(zhì)位；分布式狀態(tài)估計數(shù)據(jù)庫將量測熟數(shù)據(jù)通過變電站通信服務(wù)器及調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)上送至調(diào)度中心狀態(tài)估計實(shí)時數(shù)據(jù)庫，同時接收調(diào)度中心狀態(tài)估計實(shí)時數(shù)據(jù)庫的信息。本發(fā)明提升了變電站基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的可靠性、準(zhǔn)確性，加快二次信息缺陷的處理。
文檔編號G06Q10/00GK102496072SQ201110426438
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月19日
發(fā)明者丁宏恩, 周宇植, 張劍, 張海濱, 梁鋒, 王海峰, 田江, 趙家慶 申請人:國電南瑞科技股份有限公司, 江蘇省電力公司蘇州供電公司