本發(fā)明屬于特高壓直流輸電工程
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別的涉及一種涉及母聯(lián)開關(guān)的交流場最后斷路器判斷方法及裝置。
背景技術(shù)：
：最后斷路器是在特高壓直流輸電工程交流場中用于隔斷交流接入線路與換流閥單元(閥組)之間的關(guān)鍵斷路器，即只需分?jǐn)嘁粋€斷路器，所有的線路與某一閥組將被隔斷，該閥組將失電。最后斷路器是直流工程中的一種重要保護(hù)手段，用于特殊情況下通過分?jǐn)嘧詈髷嗦菲?，將對?yīng)的閥組迅速閉鎖，以保證系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行。高壓直流工程最后斷路器的判斷過程比較復(fù)雜，以一個包含10條3/2交流分支串的常規(guī)交流場為例，共計(jì)30個斷路器，那么相應(yīng)的間隔開關(guān)組合多達(dá)230＝1073741824種。以往國內(nèi)外直流工程最后斷路器判斷大多基于常規(guī)的邏輯判斷方法，任意一處功能修改都可能導(dǎo)致現(xiàn)場修改應(yīng)用程序，繁瑣、耗時又存在安全隱患。2016年3月發(fā)表在《電力系統(tǒng)自動化》的《基于圖論的特高壓直流工程最后斷路器自適應(yīng)判斷策略》提出了一種基于圖論的最后斷路器計(jì)算方法，實(shí)現(xiàn)了常規(guī)交流場最后斷路器的判斷。但是，目前國內(nèi)最新規(guī)劃的一些直流工程為了滿足多種功率輸送方式的要求，在逆變站的交流母線上接入了分段母聯(lián)開關(guān)，通過分?jǐn)嗄嘎?lián)開關(guān)和出線隔離開關(guān)，將直流功率直接輸送到不同的異步電網(wǎng)。母聯(lián)開關(guān)相當(dāng)于把交流場分割成了幾個部分，交流場的實(shí)際拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)隨著不同功率輸送方式而發(fā)生變化，使得整個交流場最后斷路器的判斷變得更加復(fù)雜，使得現(xiàn)有技術(shù)中的最后斷路器判斷方法無法實(shí)現(xiàn)對包括母聯(lián)開關(guān)在內(nèi)的交流場最后斷路器進(jìn)行判斷。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明提供了一種涉及母聯(lián)開關(guān)的交流場最后斷路器判斷方法及裝置，用于解決多種功率輸送方式下交流場最后斷路器一次性求解問題。一種涉及母聯(lián)開關(guān)的交流場最后斷路器判斷方法，包括如下步驟：1)將交流場抽象為圖論中的無向連通圖，其中將接入的N個母聯(lián)開關(guān)的每條交流母線抽象為對應(yīng)的N+1個圖的節(jié)點(diǎn)，將連接在兩個斷路器之間的設(shè)備抽象為圖的一個節(jié)點(diǎn)，將斷路器及母聯(lián)開關(guān)抽象為圖的邊，同時，在閥組和接入點(diǎn)之間加入虛擬連通邊，建立交流場的圖論求解模型；2)采集各個斷路器或者母聯(lián)開關(guān)的通斷狀態(tài)，如果斷路器或母聯(lián)開關(guān)為閉合狀態(tài)，則其對應(yīng)邊是連通的，如果斷路器或者母聯(lián)開關(guān)為斷開狀態(tài)，則其對應(yīng)的邊是非連通的；3)搜索交流場圖論模型中各個接入線路或者各個接入線匯集點(diǎn)到閥組之間的割邊，從而得到閥組的最后斷路器。進(jìn)一步的，步驟1)中連接在兩個斷路器之間的設(shè)備包括：接入閥組、線路、交流濾波器和隔離刀閘。進(jìn)一步的，步驟3)中尋找閥組割邊的流程為：首先、根據(jù)圖論求解模型建立各個閥組及其相關(guān)節(jié)點(diǎn)之間的鄰接矩陣，具體生成方法是：如果兩個節(jié)點(diǎn)之間有邊連接，并且該邊代表的斷路器或母聯(lián)開關(guān)為閉合狀態(tài)，則對應(yīng)鄰接矩陣中的元素為1，否則為0；其次、以圖論模型中對應(yīng)閥組的鄰接矩陣、起點(diǎn)、終點(diǎn)為輸入，利用深度優(yōu)先搜索算法尋找對應(yīng)閥組的割邊，尋找到的割邊所對應(yīng)的斷路器或母聯(lián)開關(guān)即為閥組的最后斷路器。所述深度優(yōu)先搜索算法搜索無向連通圖中割邊的判斷方法為：a)指定起點(diǎn)和終點(diǎn)，即搜索各個接入線路或者各個接入線匯集點(diǎn)到某一指定閥組之間的所有路徑；b)記錄路徑的條數(shù)以及每條邊的遍歷次數(shù)；c)路徑中所有遍歷次數(shù)等于路徑條數(shù)的邊即為割邊。一種涉及母聯(lián)開關(guān)的交流場最后斷路器判斷裝置，包括如下模塊：1)用于將交流場抽象為圖論中的無向連通圖模塊，其中將接入的N個母聯(lián)開關(guān)的每條交流母線抽象為對應(yīng)的N+1個圖的節(jié)點(diǎn)，將連接在兩個斷路器之間的設(shè)備抽象為圖的一個節(jié)點(diǎn)，將斷路器及母聯(lián)開關(guān)抽象為圖的邊，同時，在閥組和接入點(diǎn)之間加入虛擬連通邊，建立交流場的圖論求解模型；2)用于采集各個斷路器或者母聯(lián)開關(guān)的通斷狀態(tài)，如果斷路器或母聯(lián)開關(guān)為閉合狀態(tài)，則設(shè)置其對應(yīng)邊是連通的，如果斷路器或者母聯(lián)開關(guān)為斷開狀態(tài)，則設(shè)置其對應(yīng)的邊是非連通的模塊；3)用于搜索交流場圖論模型中各個接入線路到閥組之間的割邊，從而得到閥組的最后斷路器的模塊。進(jìn)一步的，模塊1)中連接在兩個斷路器之間的設(shè)備包括：接入閥組、線路、交流濾波器和隔離刀閘設(shè)備。進(jìn)一步的，模塊3)尋找閥組割邊的流程為：首先、根據(jù)圖論求解模型建立各個閥組及其相關(guān)節(jié)點(diǎn)之間的鄰接矩陣，具體生成方法是：如果兩個節(jié)點(diǎn)之間有邊連接，并且該邊代表的斷路器或母聯(lián)開關(guān)為閉合狀態(tài)，則對應(yīng)鄰接矩陣中的元素為1，否則為0；其次、以圖論模型中對應(yīng)閥組的鄰接矩陣、起點(diǎn)、終點(diǎn)為輸入，利用深度優(yōu)先搜索算法尋找對應(yīng)閥組的割邊，尋找到的割邊所對應(yīng)的斷路器或母聯(lián)開關(guān)即為閥組的最后斷路器。所述深度優(yōu)先搜索算法搜索無向連通圖中割邊的判斷方法為：a)指定起點(diǎn)和終點(diǎn)，即搜索各個接入線路或者各個接入線匯集點(diǎn)到某一指定閥組之間的所有路徑；b)記錄路徑的條數(shù)以及每條邊的遍歷次數(shù)(小于等于路徑條數(shù))；c)路徑中所有遍歷次數(shù)等于路徑條數(shù)的邊即為割邊。本發(fā)明提出了一種涉及母聯(lián)開關(guān)的交流場最后斷路器判斷方法及裝置，當(dāng)交流場母聯(lián)開關(guān)、隔離開關(guān)、線路、閥組的數(shù)量和接入位置發(fā)生變化時，無需修改原來復(fù)雜的控制保護(hù)程序邏輯，無需控制系統(tǒng)停電更新程序，只需在線修改簡單的配置參數(shù)，系統(tǒng)即可通過實(shí)時采集當(dāng)前交流場斷路器的分合狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)所有輸入線路到各個換流閥組之間最后斷路器快速、準(zhǔn)確的判斷。附圖說明圖1為逆變站交流場主接線圖；圖2為涉及母聯(lián)開關(guān)的交流場等效模型；圖3為涉及母聯(lián)開關(guān)的最后斷路器圖論模型；具體實(shí)施方式本發(fā)明提供了一種涉及母聯(lián)開關(guān)的交流場最后斷路器判斷方法及裝置，將每條接入的N個母聯(lián)開關(guān)的交流母線抽象為對應(yīng)的N+1個節(jié)點(diǎn)，從而將涉及母聯(lián)開關(guān)的交流場的最后斷路器求解問題轉(zhuǎn)換為無向連通圖求解割邊的問題，實(shí)現(xiàn)了多種功率輸送方式下交流場最后斷路器一次性求解。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。一種涉及母聯(lián)開關(guān)的交流場最后斷路器判斷方法的實(shí)施例：包含母聯(lián)開關(guān)的逆變站交流場主接線如圖1所示，BX和BY表示兩條交流母線，母線之間并聯(lián)有9條3/2交流分支串，每條交流串有三個斷路器，每兩個斷路器之間可以接入閥組、線路、交流濾波器、隔離刀閘等其他設(shè)備。圖1的交流出線共有四回，分別接入兩個異步電網(wǎng)，其中出線1和出線2接入A省電網(wǎng)，出線3和出線4以及4回備用出線接入B省電網(wǎng)。該交流場的特殊之處在于交流母線上接入了M1、M2、M3和M4四個分段母聯(lián)開關(guān)，在接入A省電網(wǎng)的兩條出線上接入了兩個隔離開關(guān)。通過分合母聯(lián)開關(guān)和隔離開關(guān)，可以控制系統(tǒng)運(yùn)行在直流功率“全送A省”，“全送B省”，“極1送A省、極2送B省”等三種方式，基本實(shí)現(xiàn)方案是：1)直流功率“全送A省”：M1、M2母聯(lián)開關(guān)合位，M3、M4母聯(lián)開關(guān)分位，1#、2#出線隔離開關(guān)合位。2)直流功率“全送B省”：M1、M2、M3、M4母聯(lián)開關(guān)合位，1#、2#出線隔離開關(guān)分位。3)直流功率“極1送A省，極2送B省”：M1、M2母聯(lián)開關(guān)分位，M3、M4母聯(lián)開關(guān)合位，1#、2#出線隔離開關(guān)合位。由以上方案可知，各種功率輸送方式下交流場的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是不同的，而工程設(shè)計(jì)要求交流控制保護(hù)系統(tǒng)能夠?qū)崟r計(jì)算出不同功率輸送方式下，整個交流場各閥組的最后斷路器，另外，工程設(shè)計(jì)還要求以上三種功率輸送方式可以進(jìn)行在線轉(zhuǎn)換，即在直流功率穩(wěn)定輸送的工況下完成功率輸送方式的任意轉(zhuǎn)換。由于在三種運(yùn)行方式轉(zhuǎn)換過程中存在不是三種標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行方式的情況，轉(zhuǎn)換操作會產(chǎn)生不同程度的直流過壓。因此，使用分化求解的方法不但效率低，而且存在一定風(fēng)險(xiǎn)，有必要做進(jìn)一步的改進(jìn)。下面結(jié)合圖示對本發(fā)明所提供的方法進(jìn)行詳細(xì)介紹。1、建立涉及母聯(lián)開關(guān)的交流場最后斷路器求解模型涉及母聯(lián)開關(guān)的交流場等效模型如圖2所示,模型中實(shí)線部分共并有4個交流分支，分別接入了2個線路和2個閥組。由圖中虛線表示的路徑可以看出，線路1和線路2均必需經(jīng)過斷路器A1、M3、A2、B2、C2才可以到達(dá)閥組1，分?jǐn)嗥渲腥我庖粋€，所有線路與閥組1將被隔斷，因此可以簡單的判斷出A1、M3、A2、B2、C2都是所有線路到閥組1的最后斷路器。當(dāng)然，實(shí)際工程中交流場的分支串?dāng)?shù)、線路和閥組投入個數(shù)較多，斷路器的分合狀態(tài)也是千變?nèi)f化，使得最后斷路器的判斷變得異常繁瑣。圖論是以圖為研究對象，研究頂點(diǎn)和邊組成的圖形的數(shù)學(xué)理論和方法，特別適合解決網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湎嚓P(guān)的工程問題。圖論中的圖形可以用來描述某些事物之間的某種特定關(guān)系，用節(jié)點(diǎn)代表事物，用連接兩個節(jié)點(diǎn)的邊表示相應(yīng)兩個事物間具有這種關(guān)系。為了方便計(jì)算機(jī)運(yùn)算，通常采用鄰接鏈表或者鄰接矩陣來表示圖中各節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系。設(shè)G(V,E)是一個具有n個節(jié)點(diǎn)的無向連通圖，V表示所有節(jié)點(diǎn)的集合，E表示所有節(jié)點(diǎn)之間邊的集合，則圖的鄰接矩陣是一個n*n的二維數(shù)組，這里用Edge[n][n]表示，它的定義為：Edge[i][j]=1if(Vi,Vj)∈E,or(Vj,Vi)∈E0other]]>這里需要引入圖論的另外一個概念是割邊，即在無向連通圖G中，e是其一條邊，如果去掉e后，圖G不再連通，則E稱為圖G的割邊。這里定義一個割邊的集合Ep，即刪除Ep中的任意一條割邊，圖G不再連通。根據(jù)交流場的交流母線、線路、閥組、斷路器(包括母聯(lián)開關(guān)和出線隔離開關(guān))的配置及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以利用圖論創(chuàng)建最后斷路器的圖論求解模型，創(chuàng)建方法是：1)將交流場抽象為無向連通圖；2)將斷路器(母聯(lián)開關(guān)和線隔離開關(guān))抽象為無向連通圖的邊；3)將交流母線、閥組、線路抽象為無向連通圖的節(jié)點(diǎn)；4)由于母聯(lián)開關(guān)的接入，交流母線不再是單一的節(jié)點(diǎn)，針對每條母線上接入的N個母聯(lián)開關(guān)，需將交流母線抽象為相應(yīng)的N+1個節(jié)點(diǎn)。如圖3所示，由上述方法建立的如圖2所示交流場最后斷路器圖論求解模型。其中黑色閉合的斷路器表示連通的邊，白色斷開的斷路器表示非連通的邊。四個母聯(lián)開關(guān)(M1、M2、M3、M4)將兩條交流母線分割成了六段，這里將其抽象為6個節(jié)點(diǎn)、分別為BX1、BX2、BX3、BY1、BY2和BY3；另外，為了完善圖論求解模型，增加了閥組與接入節(jié)點(diǎn)之間的虛擬連通邊，如S1和S2，最后斷路器計(jì)算結(jié)果中需要將其去除。模型中各分支相鄰斷路器之間通過節(jié)點(diǎn)相連，同時為了簡化后面的搜索運(yùn)算，可將所有輸入線路匯集為一個節(jié)點(diǎn)L，這樣不需要分別搜索每條線路到閥組之間的最后斷路器，只需一次性搜索線路匯集節(jié)點(diǎn)L到閥組的最后斷路器即可。由圖3中的最后斷路器圖論求解模型可以建立各個閥組及其相關(guān)節(jié)點(diǎn)之間的鄰接矩陣。具體生成方法是：如果兩個節(jié)點(diǎn)之間有邊連接，并且該邊代表的斷路器為閉合狀態(tài)，則對應(yīng)鄰接矩陣中的元素為1，否則為0。與閥組1相關(guān)節(jié)點(diǎn)之間的鄰接矩陣如下所示。2、利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)最后斷路器智能判斷實(shí)現(xiàn)方案直流工程在投運(yùn)、運(yùn)行、停運(yùn)的過程中斷路器的分合狀態(tài)變化不定，需要對系統(tǒng)信息進(jìn)行實(shí)時采集、計(jì)算和處理。因此，最后斷路器判斷應(yīng)涵蓋輸入編碼、智能判斷、解碼輸出3個過程。A)輸入編碼工程中由分布式測控裝置實(shí)時采集交流場所有斷路器(包含母聯(lián)開關(guān)、隔離開關(guān))的分合狀態(tài)，并通過現(xiàn)場總線傳遞給交流站控系統(tǒng)主機(jī)，并在其內(nèi)部組織成系統(tǒng)能夠識別的二進(jìn)制輸入序列碼，有效位數(shù)由斷路器的實(shí)際個數(shù)而定。組織規(guī)則是：二進(jìn)制序列從右到左，從地位到高位依次表示母聯(lián)開關(guān)M1、M2、M3、M4，隔離開關(guān)L1、L2，閥組與節(jié)點(diǎn)間的虛擬斷路器S1、S2，然后自交流場左上角開始，從上到下，從左到右依次排列的交流串?dāng)嗦菲鳌６M(jìn)制序列中“1”表示閉合，“0”表示分?jǐn)唷D3模型對應(yīng)的二進(jìn)制序列如表1所示。表1然后，系統(tǒng)程序可以根據(jù)二進(jìn)制輸入序列碼、交流場線路和閥組接入位置、交流分支串?dāng)?shù)，生成各閥組對應(yīng)的鄰接矩陣。B)智能判斷本發(fā)明提出判斷策略是，在圖3最后斷路器圖論求解模型中，以輸入線路匯集節(jié)點(diǎn)L為起點(diǎn)，以某一閥組節(jié)點(diǎn)為終點(diǎn)，搜索起點(diǎn)到終點(diǎn)之間割邊的集合，集合中的每條割邊代表一個最后斷路器，該集合即為交流場所有接入線路到某一閥組最后斷路器的集合。集合里割邊的個數(shù)可以是一個、多個或者零個，刪除集和中任意一條割邊，即分?jǐn)嗉侠锶我庖粋€斷路器，起點(diǎn)到終點(diǎn)之間不再連通，所有線路與閥組將被隔斷。搜索無向連通圖指定兩點(diǎn)之間的割邊可以使用深度優(yōu)先搜索算法，它的算法思想是，首先選擇圖中任意一個未被訪問過的節(jié)點(diǎn)作為起始點(diǎn)開始搜索，若被搜索到的節(jié)點(diǎn)滿足從未被訪問過，則將該節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為已訪問，同時以該節(jié)點(diǎn)為起點(diǎn)繼續(xù)搜索，如此反復(fù)，直到圖中所有的節(jié)點(diǎn)均被訪問。深度優(yōu)先搜索是對圖進(jìn)行遍歷的算法之一，在遍歷的過程中可以設(shè)置不同的回退條件和判斷邏輯，解決不同的工程問題。發(fā)明設(shè)置的深度優(yōu)先搜索判斷策略是：1)指定起點(diǎn)和終點(diǎn)，即搜索線路匯集節(jié)點(diǎn)到某一指定閥組之間的所有路徑；2)記錄路徑的條數(shù)以及每條邊的遍歷次數(shù)(小于等于路徑條數(shù))；3)路徑中所有遍歷次數(shù)等于路徑條數(shù)的邊都是割邊。該策略的輸入量是圖論模型中對應(yīng)的閥組鄰接矩陣、起點(diǎn)、終點(diǎn)，輸出結(jié)果是起點(diǎn)到終點(diǎn)之間的所有路徑、路徑條數(shù)、各邊遍歷次數(shù)，以及經(jīng)過判斷輸出的割邊集合。圖3模型中閥組1的計(jì)算結(jié)果如表2所示。交流場所有線路到閥組1的路徑共有2條，其中只有斷路器C2、B2、A2、M3、A1遍歷的次數(shù)等于2，其他邊的遍歷次數(shù)均小于2，由此判斷出C2、B2、A2、M3、A1即是所有線路到閥組1的最后斷路器。S1是與閥組1鄰接的虛擬連通邊，需要將其從割邊的集和中去除。另外，起點(diǎn)和終點(diǎn)不必計(jì)入集合中。表2C)解碼輸出經(jīng)系統(tǒng)判斷，需將最后斷路器計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)換成裝置能夠識別的二進(jìn)制序列碼，閥組1對應(yīng)的二進(jìn)制輸出序列碼如表3所示，其中“1”表示該位代表的斷路器是最后斷路器，“0”不是。該輸出結(jié)果會通過控制總線發(fā)送給流閥保護(hù)系統(tǒng)主機(jī)、極控系統(tǒng)主機(jī)。在特殊情況下一旦有嚴(yán)重系統(tǒng)故障產(chǎn)生，即判斷最后一個斷路器中一個斷路器即將分?jǐn)?，系統(tǒng)立即發(fā)出緊急停運(yùn)連鎖信號(ESOF)，緊急停運(yùn)閥組。同時系統(tǒng)會通過站間通信將ESOF信號發(fā)送到對站，對站也采取相應(yīng)的操作。表3一種涉及母聯(lián)開關(guān)的交流場最后斷路器判斷裝置的實(shí)施例：一種涉及母聯(lián)開關(guān)的交流場最后斷路器判斷裝置，包括如下模塊：1)用于將交流場抽象為圖論中的無向連通圖模塊，其中將接入的N個母聯(lián)開關(guān)的每條交流母線抽象為對應(yīng)的N+1個圖的節(jié)點(diǎn)，將連接在兩個斷路器之間的設(shè)備抽象為圖一個節(jié)點(diǎn)，將斷路器及母聯(lián)開關(guān)抽象為圖的邊，同時，在閥組和接入點(diǎn)之間加入虛擬連通邊，建立交流場的圖論求解模型；2)用于采集各個邊的的通斷狀態(tài)的模塊：如果代表該邊代表的斷路器或者母聯(lián)開關(guān)為閉合狀態(tài)，則表示該邊是連通的，如果代表該邊的斷路器或者母聯(lián)開關(guān)為斷開狀態(tài)，則表示該邊是非連通的；3)用于搜索交流場圖論模型中各個接入線路到閥組之間的割邊，從而得到閥組的最后斷路器的模塊。本發(fā)明所述的裝置，實(shí)際上是基于本發(fā)明所述方法的一種計(jì)算機(jī)解決方案，即是一種軟件構(gòu)件，裝置中所述模塊與方法中步驟流程一一對應(yīng)。由于對上述方法的介紹已經(jīng)足夠清楚完整，故對本發(fā)明裝置的實(shí)施例不再贅述本發(fā)明針對使用常規(guī)邏輯設(shè)計(jì)無法解決多種功率輸送方式的直流工程交流場最后斷路器判斷的問題，提供了一種涉及母聯(lián)開關(guān)的交流場最后斷路器判斷方法及裝置，當(dāng)交流場母聯(lián)開關(guān)、隔離開關(guān)、線路、閥組的數(shù)量和接入位置發(fā)生變化時，無需修改原來復(fù)雜的控制保護(hù)程序邏輯，無需控制系統(tǒng)停電更新程序，只需在線修改簡單的配置參數(shù)，系統(tǒng)即可通過實(shí)時采集當(dāng)前交流場斷路器的分合狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)所有輸入線路到各個換流閥組之間最后斷路器快速、準(zhǔn)確的判斷。該方法既適用于±500kV、±800kV及其它即將建設(shè)的特殊電壓等級直流工程的常規(guī)交流場拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，也適用于復(fù)雜的分?jǐn)嘟涣鲌鐾負(fù)浣Y(jié)構(gòu)。當(dāng)前第1頁1 2 3