配电自动化故障处理仿真及培训系统关键技术

2018-11-30丁柱卫

科技与创新 2018年18期

关键词：配电配电网负荷

丁柱卫

丁柱卫

（毅格通信自动化有限公司，河北保定 071000）

配电自动化故障处理仿真及培训系统关键技术包括基础平台关键技术、电网故障辅助决策分析、电网运行方式负荷转供分析、电网运行方式合环分析和配电网培训仿真等，配电自动化故障处理仿真及培训系统运行效果表明了所述方法的正确性和有效性。

故障处理；仿真技术；培训系统；关键技术

配电自动化故障处理仿真及培训系统关键技术包括基础平台关键技术、电网故障辅助决策分析、电网运行方式负荷转供分析、电网运行方式合环分析和配电网培训仿真等，本文对上述各要素逐一展开讨论。

1 基础平台关键技术

1.1 结构体系和消息机制

主站基础平台的信息交互采用消息总线和服务总线的双总线设计，提供面向应用的跨计算机信息交互机制。消息总线按照实时监控的特殊要求设计，具有高速实时的特点，主要用于对实时性要求高的应用；服务总线按照企业级服务总线设计，其基于SOA的体系架构环境为应用开发提供了广泛的信息交互功能。消息总线是由基于共享内存的进程间通信和节点间的消息传输，实现消息的收发功能。消息总线对上层应用封装成6个通用的基本服务接口。

基于事件的消息总线提供进程间（计算机间和内部）的信息传输支持，具有消息的注册/撤销、发送、接收、订阅、发布等功能，以接口函数的形式提供给各类应用；支持基于UDP和TCP的两种实现方式，具有组播、广播和点到点传输形式，支持一对多、一对一的信息交换场合。针对电力调度的需求，支持快速传递遥测数据、开关变位、事故信号、控制指令等各类实时数据和事件；支持对多态（实时态、反演态、研究态、测试态）的数据传输。

1.2 规范高效的数据库技术

主站支撑平台为应用提供各类数据的存储与管理功能，按照存储的形式可分为基于关系数据库的数据存储与管理、基于实时数据库的数据存储与管理和基于时间序列实时库的数据存储与管理。应用可根据需要，选择合适的数据存储和管理形式。主站数据存储满足电网调度领域数据存储周期短、连续性强、数据量大和可靠性高的需求。

主站系统的数据库采用实时数据库与关系数据库相结合的方式，利用实时库来满足提供快速的实时数据存取需求，同时引进了关系数据库，将实时数据库与关系数据库有机地结合起来。既充分利用了关系数据库的高可靠性、可扩展性和通用性，又充分发挥了实时数据库的高速性以及高效性。实时数据库专门用来提供高效的实时数据存取，实现电力系统的监视、控制和电网分析。在新型配电自动化系统里面，对实时性有较高要求的应用都需要构筑在实时库之上，同时实时库也是应用与平台之间、应用与应用之间数据交互的基础。实时数据库采用磁盘文件映射的内存管理机制实现，并支持多应用、多态。实时数据库提供各种访问接口，包括本地接口与网络接口。同时实时数据库支持远程调阅，访问远程技术支持系统的数据。

动态信息数据库主要用于保存带有时间标记的时序数据。这些数据的特点是变化非常频繁、数据量非常大，具有海量的特征，同时系统又要求非常高的存储、检索速度和压缩性能。这部分数据我们称作历史数据，记录了整个主站系统的运行轨迹。主站系统的历史反演、曲线、报表等需要从动态信息数据库获得实时采样数据（区别于传统的历史采样），要求动态信息数据库中存储的实时数据是全面的、完整的。实时数据主要包括实时采集的数据、人工置数由用户通过界面操作产生的数据、计算数据3类来源。配电主站系统把上述3类实时数据存入动态信息数据库，在每次写本地实时库的同时把这些数据通过一定的方式存入动态信息数据库，确保动态信息数据库中实时数据的全面性、完整性。

1.3 图模库一体化技术

配电主站系统应按照面向对象的方法设计基于CIM的图库一体化技术，提供一套先进的图形制导工具，实现图形和数据库录入一体化，在做图的同时在图形上录入数据库，使做图和录入数据一次完成，自动建立图形上的设备和数据库中的数据的对应关系。所见即所得，便于快速生成系统。图模库一体化技术可根据接线图上的连接关系自动建立整个电网的网络拓朴关系，大大简化了配电主站系统的工程化工作和维护工作，并保证了维护的正确性，避免人为错误，保证图形、模型、数据库的一致性，缩短建模和建库时间。

1.4 网络拓扑着色

系统中的网络拓扑方面的应用是通过拓扑服务来实现的。拓扑服务是运行在服务器上的一个常驻进程，主要完成和网络拓扑相关的一些分析和计算，包括全网的电气拓扑分析、线路着色、电源点追踪、供电区域着色、负荷转供等与拓扑相关的应用。根据静态连接关系和实时开关刀闸状态，并且考虑各种影响拓扑的标志牌及拆搭，跳线的影响，对配电网进行连通性分析，用不同的颜色显示电气岛分析结果，图形显示界面可根据这一结果对接线图上的设备进行显示。

对于用户指定的设备，对该设备所在的供电线路及线路上的所有设备进行着色。对于用户指定的设备，向其上游方向进行搜索，直到变电站出口断路器或者用户设定的电源点，并对相关设备进行着色。

供电区域着色与电源点追踪概念类似，区别在于供电区域是向用户指定设备的下游进行搜索，直到联络开关或负荷和配变，并对相关设备进行着色。负荷转供是帮助调度员进行负荷转移操作的辅助工具。即调度员需要转移一部分负荷到其他供电线路，负荷转供模块会搜索出潜在的供电路径，并且对于不同的潜在供电路径施以不同的颜色，当调度员根据选定方案进行负荷转移操作时，负荷转供模块会根据调度员操作开关的情况重新对相关设备进行着色。

2 电网故障辅助决策分析

根据实时电网运行数据，对电网中各种故障类型进行预仿真模拟，使调度员熟练掌握主站系统对故障处理辅助决策软件。配电网故障辅助决策软件是利用自动化装置（系统）监视配电线路（馈线）的运行状况，及时发现线路故障，迅速诊断出故障区间并将故障区间隔离，快速恢复对非故障区间的供电。其中涉及到多个环节包括主站系统、通讯、配电终端、线路一次设备等。主要具备的是馈线故障处理功能，包括故障分析、故障定位、故障隔离、非故障区域负荷转供几个环节。为实现降低电网线路损耗、保证供电可靠性、隔离故障区域、恢复供电等调度要求，运行人员会经常性地调整电网运行方式。可调整后的电网运行方式究竟效果如何，是否会导致电网异常，例如产生线路重载或者降低电网可靠性，还需进一步探究。未来运行方式校验功能能够模拟运行方式改变后的电网潮流分布，对运行方式调整方案的合理性进行校验。

在发生事故时，或者设定停电检修区间时，可能导致除事故区间或检修区间以外的区间停电，从而需要对这些区间进行负荷转移，使因为事故或检修而导致的停电范围最小，此时需要使用负荷转移功能。负荷转供根据目标设备分析其影响负荷，并将受影响负荷安全转至新电源点，提出包括转供路径、转供容量在内的负荷转供操作方案。

电网合环运行方式分析就是提取线路目前的运行方式数据，对线路合环过程中产生的冲击电流和稳态电流进行计算分析，并得出目前线路是否适合进行合环运行。做到提前预判，提前拟定保电预案。尽量保证电网的可靠运行，减少甩负荷的容量，提高供电可靠性。电网合环运行方式分析采用电网实时采集数据，为调度员进行线路合环提供有效的辅助决策分析。预操作仿真方法将用高亮、闪烁等方式在预操作仿真屏上展现操作后的配电网的变化，调度员可将此结果与调度员实时监控屏相比较，以便在分析决策时使用。

3 配电网培训仿真

3.1 基本调度技能培训

基本运行技能培训是新运行人员上岗培训的基础内容，目的在于熟悉SCADA系统及其应用软件的使用。了解基本SCADA系统操作的作用及其对系统的影响。

基本SCADA系统操作主要包括：遥测封锁、置数、解封锁；遥信封锁、置数、接封锁；遥控下发；遥信对位、系统遥信对位；标志牌操作；参数检索；topo分析。正常供电着色、供电路径搜索、电源点追踪等。操作票、计划检修执行培训及考核配电网运行方式倒换培训及考核分布式电源并/离网控制培训及考核。

3.2 配电网异常分析培训

可进行各种设备及其相关的故障处理培训，培训电网运行人员根据提示信息发现事故，依据仿真的电网环境判断故障和处理故障，并在训练结束后对事故进行分析，重放事故发生和处理的全过程，分析每一步操作的正确性，并给予正确的提示。通过培训，可以使运行人员了解各种事故发生的现象、原因及变化过程，总结、积累处理经验，包括局部线路重载、变电站主变重载、环网运行、越限告警处理、小电流接地、三相不平衡。