智能備自投中的n-1掃描方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種智能備自投中的N-1掃描方法及系統(tǒng)，該方法包括步驟：建立故障設備與動作的備自投之間的映射關系；在檢測到發(fā)生故障時，根據(jù)發(fā)生故障的故障設備、所述映射關系確定所述故障設備引起的動作的備自投；根據(jù)故障設備引起的動作的備自投的屬性，采用對應的負荷轉移方式對工作母線的負荷進行轉移；根據(jù)所述映射關系對負荷轉移后的網(wǎng)絡進行潮流校核。本發(fā)明方案避免了現(xiàn)有方式中的大量拓撲計算，節(jié)省了大量的計算時間，從而大大縮短了故障處理時間，提高了故障處理效率。
【專利說明】智能備自投中的N-1掃描方法及系統(tǒng)

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)自動化領域，特別涉及一種智能備自投中的N-1掃描方法及 系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002] 隨著地區(qū)電網(wǎng)的高速發(fā)展和電網(wǎng)商業(yè)化運行的深入開展，電力系統(tǒng)的調(diào)度和控制 變得越來越復雜。當前我國的電網(wǎng)結構仍較薄弱，地區(qū)電網(wǎng)的聯(lián)系還不夠緊密，互供能力不 足，電網(wǎng)抵御故障的能力、供電可靠性都有待提高，存在發(fā)生大面積停電事故的可能性。因 此，積極開展地區(qū)電網(wǎng)實時安全分析工作，在線評估電網(wǎng)安全運行狀況及事故隱患，從而及 時提醒調(diào)度員采取必要的措施，將大面積停電的可能性及時消除或降低到最小程度，這必 將會大大提高供電可靠性，也使智能備自投系統(tǒng)在地區(qū)電網(wǎng)中得到越來越廣泛的應用。
[0003] 與網(wǎng)、省調(diào)電網(wǎng)不同，地區(qū)電網(wǎng)的特點是其管轄范圍通常包括220kV及以下的主 變及線路以及部分500kV主變。其中220kV線路一般以環(huán)網(wǎng)供電方式運行，110kV主變或線 路等通常按輻射網(wǎng)供電方式運行。為保證供電可靠性，地區(qū)電網(wǎng)在變電站內(nèi)部通常裝設大 量的備自投裝置（BATS)。BATS是保證供電可靠性的重要措施，當電網(wǎng)發(fā)生故障從而導致母 線停電時，滿足條件的BATS就會動作，斷開工作母線所連的開關，合上備用電源的開關，給 停電母線供電，這樣就能大大減少了母線停電的可能，保證了供電的可靠性?？梢?，在地調(diào) 電網(wǎng)中，BATS對保證可靠供電有著重要的作用。
[0004] 智能備自投中的N-1分析通常是實時周期計算的，隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，對 N-1運算的速度及性能的要求越來越高，為縮短N-1的運算時間，目前傳統(tǒng)的方法通常是 對N-1故障進行過濾、篩選，按一定的性能指標過濾掉一些引起設備缺陷概率較小的故障， 另一方面，由于地區(qū)電網(wǎng)的特點，大部分故障都會導致備自投動作，從而必須進行頻繁的開 關操作及拓撲分析，一般有備自投動作的故障都需要重新進行拓撲計算然后再進行詳細潮 流分析，從而會消耗大量的計算時間，為此，本文針對地區(qū)電網(wǎng)的特點，提出了一種新的處 理方法，該方法在基態(tài)拓撲的基礎上，建立N-1故障與動作的備自投的映射關系，在隨后的 N-1詳細潮流分析中，不改變開關的狀態(tài)而是采用負荷轉移的方法從而大大縮短了故障的 處理時間。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 基于此，針對上述現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明的目的在于針對地區(qū)電網(wǎng)的特 點，提供一種智能備自投中的N-1掃描方法及系統(tǒng)，其可以大大縮短故障處理時間，提高故 障處理效率。
[0006] 為達到上述目的，本發(fā)明實施例采用以下技術方案：
[0007] -種智能備自投中的N-1掃描方法，包括步驟：
[0008] 建立故障設備與動作的備自投之間的映射關系；
[0009] 在檢測到發(fā)生故障時，根據(jù)發(fā)生故障的故障設備、所述映射關系確定所述故障設 備引起的動作的備自投；
[0010] 根據(jù)故障設備引起的動作的備自投的屬性，采用對應的負荷轉移方式對工作母線 的負荷進行轉移；
[0011] 根據(jù)所述映射關系對負荷轉移后的網(wǎng)絡進行潮流校核。
[0012] 一種智能備自投中的N-1掃描系統(tǒng)，包括：
[0013] 映射關系建立模塊，用于建立故障設備與動作的備自投之間的映射關系；
[0014] 備自投確定模塊，用于在檢測到發(fā)生故障時，根據(jù)發(fā)生故障的故障設備、所述映射 關系確定所述故障設備引起的動作的備自投；
[0015] 負荷轉移模塊，用于根據(jù)故障設備引起的動作的備自投的屬性，采用對應的負荷 轉移方式對工作母線的負荷進行轉移；
[0016] 校核模塊，用于根據(jù)所述映射關系對負荷轉移后的網(wǎng)絡進行潮流校核。
[0017] 根據(jù)上述本發(fā)明實施例的方案，其是在基態(tài)拓撲的基礎上，建立故障設備與動作 的備自投之間的映射關系，在檢測到發(fā)生故障時，基于該映射關系，將負荷從動作的備自投 的工作母線進行轉移來模擬備自投的動作，無需改變開關的狀態(tài)，避免了現(xiàn)有方式中的大 量拓撲計算，節(jié)省了大量的計算時間，從而大大縮短了故障處理時間，提高了故障處理效 率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1是本發(fā)明的智能備自投中的N-1掃描方法實施例的流程示意圖；
[0019] 圖2是一個具體示例中普通母聯(lián)備自投的負荷轉移處理的示意圖；
[0020] 圖3是一個具體示例中普通設備備自投的負荷轉移處理的示意圖；
[0021] 圖4是一個具體示例中帶有均分特性的母聯(lián)備自投的負荷轉移處理的示意圖；
[0022] 圖5是本發(fā)明的智能備自投中的N-1掃描系統(tǒng)實施例的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0023] 為使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本 發(fā)明進行進一步的詳細說明。應當理解，此處所描述的【具體實施方式】僅僅用以解釋本發(fā)明， 并不限定本發(fā)明的保護范圍。
[0024] 圖1中示出了本發(fā)明的智能備自投中的N-1掃描方法實施例的流程示意圖。如圖 1所示，本實施例中的方法包括步驟：
[0025] 步驟S101 :建立故障設備與動作的備自投之間的映射關系；
[0026] 步驟S102 :在檢測到發(fā)生故障時，根據(jù)發(fā)生故障的故障設備、所述映射關系確定 所述故障設備引起的動作的備自投；
[0027] 步驟S103 :根據(jù)故障設備引起的動作的備自投的屬性，采用對應的負荷轉移方式 對工作母線的負荷進行轉移；
[0028] 步驟S104 :根據(jù)所述映射關系對負荷轉移后的網(wǎng)絡進行潮流校核。
[0029] 根據(jù)上述本發(fā)明實施例的方案，其是在基態(tài)拓撲的基礎上，建立故障設備與動作 的備自投之間的映射關系，在檢測到發(fā)生故障時，基于該映射關系，將負荷從動作的備自投 的工作母線進行轉移來模擬備自投的動作，無需改變開關的狀態(tài)，避免了現(xiàn)有方式中的大 量拓撲計算，節(jié)省了大量的計算時間，從而大大縮短了故障處理時間，提高了故障處理效 率。
[0030] 其中，在上述步驟S101中建立故障設備與動作的備自投之間的映射關系時，由于 是在N-1掃描過程中進行，因此，在本發(fā)明方案中也可以稱之為是建立N-1故障設備與動作 的備自投之間的映射關系。在上述建立了 N-1故障設備與動作的備自投之間的映射關系之 后，可以將該映射關系進行保存，以便于進行應用。上述檢測是否發(fā)生故障的方式，可以采 用目前已有以及以后可能出現(xiàn)的任何方式進行，在此不予詳加贅述。
[0031] 一般來說，在智能備自投系統(tǒng)中需要實時周期啟動N-1掃描處理，要確定某個故 障會引起哪些備自投動作，必須進行開關模擬操作根據(jù)帶電狀態(tài)以及是否滿足備自投的動 作條件來最終確定此故障引起的動作的備自投信息。這就必須要進行頻繁的拓撲計算得到 某故障可能會引起哪些備自投動作。
[0032] 另一方面，對于實時運行的系統(tǒng)，只有在設備檢修或故障的情況下才有開關變位， 在開關沒有變位的情況下，故障設備引起的動作的備自投信息是不變的，也就不需要重新 建立故障設備與動作的備自投的關系，只有當發(fā)生開關變位時，才重新建立故障設備與動 作的備自投的映射關系，故障與動作的備自投的映射關系一旦建立，如果不發(fā)生開關變位 就不需要重新建立映射關系，后續(xù)的N-1潮流校核根據(jù)提前建好的映射關系進行處理。
[0033] 據(jù)此，在本發(fā)明的一個具體示例中，如圖1所示，本實施例中的方法還可以包括步 驟：
[0034] 步驟S105 :檢測是否發(fā)生開關變位，若檢測到發(fā)生開關變位，返回上述步驟S101， 重新建立N-1故障設備與動作的備自投之間的映射關系。
[0035] 在上述步驟S103中根據(jù)N-1故障設備引起的動作的備自投的屬性，采用對應的負 荷轉移方式對工作母線的負荷進行轉移時，基于備自投屬性的不同，負荷轉移方式也有所 差別，以下結合其中幾種方式分別進行舉例說明。
[0036] 在其中一種方式中，如果N-1故障設備引起的動作的備自投為母聯(lián)備自投，則啟 動母聯(lián)備自投的負荷轉移方法。該母聯(lián)備自投的負荷轉移方法具體可以是：首先統(tǒng)計工作 母線的注入功率，然后將該注入功率轉移到備用母線上。即在工作母線上疊加一個與原工 作母線功率值大小相等、但符號相反的功率，而在備用母線疊加一個與原工作母線功率值 大小相等、但符號相同的功率。
[0037] 該方法處理方法簡單，在處理過程中單純的根據(jù)負荷轉移來模擬備自投的動作， 將負荷從工作母線轉移到備用母線上，其最終結果與備自投的動作后的結果造成的影響是 一致的，但是避免了開關合分操作的處理，從而避免了拓撲計算，大大縮短了計算時間。
[0038] 圖2中示出了一個具體示例中普通母聯(lián)備自投的負荷轉移處理的示意圖。如圖 2 (a)所示，對于某故障假設引起工作母線A失電，從而導致此備自投動作，則在負荷轉移處 理時，在工作母線A上疊加一個與工作母線原始功率值大小相等但符號相反的注入量-A， 而在備用母線B上疊加一個與工作母線A原始功率值大小相等但符號相同的注入量+A。
[0039] 如圖2 (b)所示，對于某故障假設引起工作母線B失電，從而導致此備自投動作，則 在負荷轉移處理時，在工作母線B上疊加一個與工作母線原始功率值大小相等但符號相反 的注入量-B，而在備用母線A上疊加一個與工作母線B原始功率值大小相等但符號相同的 注入量+B。
[0040] 在另外一種方式中，如果N-1故障設備引起的動作的備自投為設備備自投，則啟 動設備備自投的負荷轉移方法，將負荷從工作母線轉移到備用設備。該設備備自投的負荷 轉移方法具體可以是：首先統(tǒng)計工作母線的注入功率，然后將該注入功率轉移到備用設備 上。即在工作母線上疊加一個與原工作母線功率值大小相等、但數(shù)值相反的虛擬負荷，而在 備用設備上疊加一個虛擬負荷，其大小與工作母線的功率值相等。
[0041] 該方法處理方法簡單，在處理過程中單純的根據(jù)負荷轉移來模擬備自投的動作， 將負荷從工作母線轉移到備用設備上，其最終結果與備自投的動作后的結果造成的影響是 一致的，但是避免了開關合分操作的處理，從而避免了拓撲計算，大大縮短了計算時間。
[0042] 圖3示出了一個具體示例中普通設備備自投的負荷轉移處理的示意圖。如圖3所 示，對于某故障假設引起工作母線A失電，從而導致此備自投動作，則在負荷轉移處理時， 在工作母線A上疊加一個與工作母線原始功率值大小相等但符號相反的注入量-A，如果只 有一個備用電源，則在備用電源B1或B2 (此處可能為線路或變壓器）上疊加一個與工作母 線A原始功率值大小相等但符號相同的注入量，如果有2個備用電源，則分別在備用電源B1 及B2上分別疊加原始工作母線功率值的一半+1/2A。
[0043] 在另外一種方式中，如果N-1故障設備引起的動作的備自投為母聯(lián)備自投且?guī)в?均分屬性，則啟動帶有均分特性的母聯(lián)備自投負荷轉移處理方法。具體可以是：將負荷從工 作母線轉移到備用母線，同時根據(jù)本備自投的備用電源信息得到相應的均分備自投信息， 對均分備自投按同樣的方法進行負荷轉移。即過程可以如下所述：
[0044] 在工作母線上疊加一個與原工作母線功率值大小相等、數(shù)值相反的虛擬負荷，在 備用母線上疊加一個大小與工作母線的功率值相等的虛擬負荷；
[0045] 根據(jù)該備自投的備用電源信息得到相應的均分備自投信息；
[0046] 對均分備自投，在工作母線上疊加一個與原工作母線功率值大小相等、數(shù)值相反 的虛擬負荷，在備用母線上疊加一個大小與工作母線的功率值相等的虛擬負荷。
[0047] 該方法處理方法簡單，將帶有均分屬性的備自投動作通過兩次負荷轉移來模擬最 終的備自投動作，處理方法簡單，其最終結果與備自投的動作后的結果造成的影響是一致 的，但是避免了開關合分操作的處理，從而避免了拓撲計算，大大縮短了計算時間。
[0048] 圖4示出了一個具體示例中帶有均分特性的母聯(lián)備自投的負荷轉移處理的示意 圖。如圖4所示，對于某故障假設引起工作母線A失電，從而導致此備自投動作，則在負荷 轉移處理時，在工作母線A上疊加一個與工作母線原始功率值大小相等但符號相反的注入 量-A，而在備用母線B1上疊加一個與工作母線A原始功率值大小相等但符號相同的注入量 +A，同時在工作母線B2上疊加一個與工作母線B2原始功率值大小相等但符號相反的注入 量-B2,而在備用母線C上疊加一個與工作母線B2原始功率值大小相等但符號相同的注入 量 +B2。
[0049] 在上述建立好N-1故障設備與動作的備自投的映射關系，且將負荷進行合理轉移 之后，需要對負荷轉移后的網(wǎng)絡進行潮流校核，具體可以如下述公式（1)、（2)進行。在本發(fā) 明的一個具體實施例中，可以采用PQ快速分解法進行潮流校核，并使用當前啟動處理，不 用重新形成導納陣及因子表，也不用重新對因子表進行修正，只需要在工作母線節(jié)點i將 需要轉移的負荷去掉，而在備用母線節(jié)點j增加需要轉移的負荷量，然后進行潮流迭代即 可。
[0050]

【權利要求】
1. 一種智能備自投中的N-1掃描方法，其特征在于，包括步驟： 建立故障設備與動作的備自投之間的映射關系； 在檢測到發(fā)生故障時，根據(jù)發(fā)生故障的故障設備、所述映射關系確定所述故障設備引 起的動作的備自投； 根據(jù)故障設備引起的動作的備自投的屬性，采用對應的負荷轉移方式對工作母線的負 荷進行轉移； 根據(jù)所述映射關系對負荷轉移后的網(wǎng)絡進行潮流校核。
2. 根據(jù)權利要求1所述的智能備自投中的N-1掃描方法，其特征在于，還包括步驟：在 檢測到發(fā)生開關變位時，返回所述建立故障設備與動作的備自投之間的映射關系的步驟。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的智能備自投中的N-1掃描方法，其特征在于，在故障設備 引起的動作的備自投為母聯(lián)備自投時，所述負荷轉移方式包括： 統(tǒng)計工作母線的注入功率，在工作母線上疊加一個與該工作母線功率值大小相等、數(shù) 值相反的虛擬負荷，在備用母線上疊加一個大小與工作母線的功率值相等的虛擬負荷。
4. 根據(jù)權利要求1或2所述的智能備自投中的N-1掃描方法，其特征在于，在故障設備 引起的動作的備自投為設備備自投時，所述負荷轉移方式包括： 統(tǒng)計工作母線的注入功率，在工作母線上疊加一個與該工作母線功率值大小相等、數(shù) 值相反的虛擬負荷，在備用設備上疊加一個大小與工作母線的功率值相等的虛擬負荷。
5. 根據(jù)權利要求1或2所述的智能備自投中的N-1掃描方法，其特征在于，在故障設備 引起的動作的備自投為帶有均分屬性的備自投時，所述負荷轉移方式包括： 統(tǒng)計工作母線的注入功率，在工作母線上疊加一個與原工作母線功率值大小相等、數(shù) 值相反的虛擬負荷，在備用母線上疊加一個大小與工作母線的功率值相等的虛擬負荷； 根據(jù)該備自投的備用電源信息得到相應的均分備自投信息； 對均分備自投，在工作母線上疊加一個與該原工作母線功率值大小相等、數(shù)值相反的 虛擬負荷，在備用母線上疊加一個大小與工作母線的功率值相等的虛擬負荷。
6. -種智能備自投中的N-1掃描系統(tǒng)，其特征在于，包括： 映射關系建立模塊，用于建立故障設備與動作的備自投之間的映射關系； 備自投確定模塊，用于在檢測到發(fā)生故障時，根據(jù)發(fā)生故障的故障設備、所述映射關系 確定所述故障設備引起的動作的備自投； 負荷轉移模塊，用于根據(jù)故障設備引起的動作的備自投的屬性，采用對應的負荷轉移 方式對工作母線的負荷進行轉移； 校核模塊，用于根據(jù)所述映射關系對負荷轉移后的網(wǎng)絡進行潮流校核。
7. 根據(jù)權利要求6所述的智能備自投中的N-1掃描系統(tǒng)，其特征在于：所述映射關系 建立模塊，還用于在發(fā)生開關變位時，重新建立故障設備與動作的備自投之間的映射關系。
8. 根據(jù)權利要求6或7所述的智能備自投中的N-1掃描系統(tǒng)，其特征在于，所述負荷轉 移模塊包括： 母聯(lián)備自投負荷轉移模塊，用于在故障設備引起的動作的備自投為母聯(lián)備自投時，統(tǒng) 計工作母線的注入功率，在工作母線上疊加一個與該工作母線功率值大小相等、數(shù)值相反 的虛擬負荷，在備用母線上疊加一個大小與工作母線的功率值相等的虛擬負荷。
9. 根據(jù)權利要求6或7所述的智能備自投中的N-1掃描系統(tǒng)，其特征在于，所述負荷轉 移模塊包括： 設備備自投負荷轉移模塊，用于在故障設備引起的動作的備自投為設備備自投時，統(tǒng) 計工作母線的注入功率，在工作母線上疊加一個與該工作母線功率值大小相等、數(shù)值相反 的虛擬負荷，在備用設備上疊加一個大小與工作母線的功率值相等的虛擬負荷。
10.根據(jù)權利要求6或7所述的智能備自投中的N-1掃描系統(tǒng)，其特征在于，所述負荷 轉移模塊包括： 均分備自投負荷轉移模塊，用于在故障設備引起的動作的備自投為帶有均分屬性的備 自投時，統(tǒng)計工作母線的注入功率，在工作母線上疊加一個與原工作母線功率值大小相等、 數(shù)值相反的虛擬負荷，在備用母線上疊加一個大小與工作母線的功率值相等的虛擬負荷； 根據(jù)該備自投的備用電源信息得到相應的均分備自投信息；對均分備自投，在工作母線上 疊加一個與該原工作母線功率值大小相等、數(shù)值相反的虛擬負荷，在備用母線上疊加一個 大小與工作母線的功率值相等的虛擬負荷。
【文檔編號】H02J9/06GK104158281SQ201410326843
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月9日 優(yōu)先權日:2014年7月9日
【發(fā)明者】劉育權, 高強, 蔡瑩, 倫惠勤, 潘凱巖, 趙勇, 譚大帥 申請人:廣州供電局有限公司, 東方電子股份有限公司