电网安全自动化仿真模型的设计与实现
2011-06-13王稼睿
王稼睿
宁夏固原市电费管理中心，宁夏固原 756000
电网安全自动化仿真模型的设计与实现
王稼睿
宁夏固原市电费管理中心，宁夏固原 756000
在电网运行中，为核验电网的安全性、强化安全网络的培训，需要建立电网安全自动化仿真模型系统。因此，仿真化模型试验是电网安全建设的重要环节之一。本文基于电网特点，根据仿真系统的自动化装置要求，分析安全仿真模型主要构成单元及程序实现方法，探讨了电网安全自动装置的的构成，并完成了仿真系统的理论设计。
电网安全；仿真系统；通用模型；设计；程序实现
为确保电力网络系统的安全稳定，电网运营系统必须配备相应的自动化安全设备。电力自动化安全装置是电网安全不可或缺的组成部分，其应该包括低频减载、低压减载、高频切机、低频自起动以及安全控制设备等。各种安全配置行为互不相同，共同确保整个网络运行的安全。在电网运行中，为核验电网的安全性、强化安全网络的培训，需要建立电网安全自动化仿真模型系统。有基于此，建立各种安全自动装置的模型并在程序上实现，是电网安全建设的必要研究之一。
1 4个单元的模型构思
出现安全隐患之后的自动安全操控，是电网安全仿真的基本构思。即在出现一定的运行条件后按预先设计的逻辑进行自动化行为控制路。通常来说，自动装置应该由4个单元部分组成，即“设备采样”、“启动逻辑”、“设备选择”、“设备动作”。每个构成单元的功能不一样，4个部分之间之间的逻辑关系以及因果动作，构成了安全自动装置的运行原理。
一般的自动化装置理论上均应由以上4个构成单元构成，但对于相对复杂的电网安全自动装置，则必须具备相应的较复杂的控制策略。有必要在仿真系统中将装置的复杂逻辑分解成许多启动逻辑并分别由通用模型建立具体模型，由这些独立的具体模型来构成一个总体的安全自动装置模型。
2 自动化仿真模型的设计核心环节和实现重点
有条件的启动和正确的逻辑判断是自动化仿真的核心。在预设出现的条件下，自动启动逻辑单元与设备选择单元，并进行主要逻辑判断。启动逻辑单元描述装置的启动逻辑；设备选择单元描述装置动作设备选择上的逻辑并最终形成装置动作设备列表。在相对复杂的电网安全装置系统中，各种安全装置的主要区别也在于不同装置的启动逻辑判断以及动作的设备选择不同，因此安全自动装置仿真模型的实现重点主要在于实现各种安全自动装置模型的启动逻辑单元和设备选择单元。
3 自动化仿真模型的设计实现
3.1 启动逻辑
3.1.1程序设计
在程序设计上，本文采用通用的表达式的方法来实现仿真模型的逻辑启动。表达式由运算符、变量和常数形成的的组合，被广泛应用于执行运算、处理字符或测试数据。对采样设备的采样值进行数学运算和逻辑运算就可以表达出各种启动逻辑。
安全自动装置模型中设计了以下几类运算符
数学运算符：+，-，*，/
比较运算符：=，＞，＜，＞=，＜=，＜＞（不等于）
逻辑运算符： &（与）,|（或）
其他运算符：(，)
各种运算符按下表的顺序存在计算优先级，同一级别的运算符优先级相同，见表2。
算法名行为模式没有行为模式，所有动作设备全部动作选择算法名称 行为模式空没有行为模式，所有动作设备全部动作数量选择 按数量选择动作设备最大 选择最大功率设备最小 选择最小功率设备
以一个简单的线路过载联切负荷装置为例：当线路1状态（L1STAT）采样为跳闸状态，同时采样线路2电流（L2C）大于整定值（CONSTC）时装置启动，动作切除负荷。该装置的启动逻辑可以描述为如下表达式：（L1STAT=1）& （L2C ＞ CONSTC）。
3.1.2表达式解释
程序运行上需要对各种表达式进行正确解释，可以通过堆栈运算计算出表达式的值。堆栈运算求值的原理就是在程序中扫描表达式，并运用进栈、出栈等运算进行分解求值。下面就表达式“(2.0*(a+b)-3.5*c)＞100”进行堆栈运算分解，其中计算过程如表3所示。
表3 堆栈运算计算过程
通过堆栈运算得到各种表达式结果，对设计逻辑进行了准确描述，从而在程序上实现安全自动装置模型的启动逻辑。
3.2 设备选择
设备选择时要对动作设备综合判断，利用设备选择算法（最大、最小、排序等）及对应的行为模式来实现。具体程序实现上用枚举法枚举了各种选择算法和行为模式，见表4。
表4 安全自动装置的设备选择算法及行为模式
其中各种选择算法带有不同的参数，参数可以是数值也可以是计算表达式。
4 结论
随着国家电网建设规模的日益扩大，电力安全稳定问题的日益突出，基于电网安全的仿真模型研究，更应该趋向实用化。从安全实践来看，本安全自动装置通用模型可以很好地实现电网安全自动装置的仿真模拟。
[1]张力平.电网调度员培训模拟(DTS)[M].北京：中国电力出版社，1998.
[2]赵希正.强化电网安全保障可靠供电--美加“8·14”停电事件给我们的启示-广东电力2003(10).
TM7
A
1674-6708（2011）51-0183-02
王稼睿，电力助理工程师，工作单位：宁夏固原市电费管理中心，研究方向：电力营销分析及线损管理
