基于电气间隔的变电站分层拓扑分析方法与流程

本发明涉及变电站自动化技术领域，尤其涉及一种基于电气间隔的变电站分层拓扑分析方法。

背景技术：

在电网运行控制和分析计算中，网络拓扑分析作为各种高级应用功能实现的前提，起着至关重要的作用，包括为状态估计、潮流计算、故障诊断及电气间隔运行状态分析等提供基础网络结构数据，所以对其准确性、可靠性要求较高。

传统的网络拓扑算法，通常采用邻接矩阵法或树搜索法，将节点之间的连接关系以堆栈或队列方式进行保存，这种情况下，相连的设备之间并无层次及归属之分，也不具备其所属电气间隔、所属间隔相连母线等具体信息。而在故障诊断、间隔状态分析等高级应用中，通常涉及设备所属电气间隔、设备所属间隔相连母线、与同电气间隔内的其他它设备等拓扑需求，采用传统的网络拓扑分析方法，需在使用时通过对连接关系的反复搜索来满足该拓扑需求，造成拓扑搜索的重复性、繁琐性，不利于直观方便的获取电网结构信息。同时，涉及多间隔的3/2结构、内桥结构作为典型的接线方式，在传统的网络拓扑分析方法中也没有相应的识别和处理。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于电气间隔的变电站分层拓扑分析方法，解决现有技术中变电站拓扑分析方法存在拓扑搜索存在较大的重复性和繁琐性，不利于直观获取电网结构信息的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：基于电气间隔的变电站分层拓扑分析方法，包括如下步骤：

1）将变电站一次设备按照变压器绕组、母线组、电气间隔的分层结构进行划分；2）在拓扑至母线组为双母线的情况下，根据开关个数识别电气间隔中的3/2结构接线，根据接线方式进行3/2结构接线的相关设备识别；3）在拓扑至母线组为单母线的情况下，根据开关个数及开关类型识别电气间隔中的内桥结构接线，根据接线方式进行内桥结构接线的相关设备的识别。

1）中进行分层结构划分的具体方法为：

结合厂站一次主接线图，从数据库组态中读取一次设备列表，判断一次设备列表中是否存在变压器设备：如果存在变压器设备，则由变压器设备开始，遍历其各侧绕组，从而获得变压器绕组的连接结构；根据拓扑进一步获得绕组另一端节点连接的母线组，进而获得变压器绕组与母线组的连接结构；根据节点连接关系，依次遍历母线组下相连的各电气间隔，根据结构特征对各电气间隔进行类型划分，并用不同的数据结构进行保存；如果不存在变压器设备，则直接从数据库组态中的母线设备开始，拓扑获得相关联的母线形成母线组，最终分层结构划分为母线组、电气间隔。

2）中根据接线方式进行3/2结构接线的相关设备识别包括对边开关设备、中开关设备及串结构的识别。

根据接线方式进行3/2结构接线的相关设备识别的具体方法为：在母线组为双母线的情况下，电气间隔中开关个数不小于2时，识别为3/2结构接线；针对母线组下的3/2结构接线，判断各开关是否直接与母线相连：如果是，则识别为3/2结构接线的边开关设备；如果不是，则当开关两端都与其他开关相连时，识别为3/2结构接线的中开关设备；当3/2结构接线仅包含两个边开关设备时，将3/2结构接线识别为不完整串；当3/2结构接线包含两个边开关设备及一个中开关设备时，将3/2结构接线识别为完整串。

3）中根据开关个数及开关类型识别电气间隔中的内桥结构接线的具体方法为：在母线组为单母线的情况下，当与母线相连的开关个数为两个，其中一个开关是母联开关，且另一个开关为进线开关时，识别为内桥结构接线。

3）中根据接线方式进行内桥结构接线的相关设备的识别包括对母联开关设备、进线开关设备的识别。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：将变电站一次主接线设备按照变压器绕组、母线组、电气间隔的分层结构进行划分，使得设备之间的连接关系更具组织性、直观性，更方便得满足了故障诊断、间隔状态分析等高级应用中的拓扑需求，提高了灵活性；同时，提出了对涉及多间隔的3/2结构、内桥结构接线方式的判断处理和对相关设备的识别，扩展了网络拓扑分析方法的应用范围。

附图说明

图1是本发明的流程图；

图2是采用本发明方法获得的变电站分层结构示意图；

图3是3/2结构接线示意图；

图4是3/2结构接线分析流程图；

图5是内桥结构接线示意图；

图6是内桥结构接线识别流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，基于电气间隔的变电站分层拓扑分析方法，包括如下步骤：

1）将变电站一次设备按照变压器绕组、母线组、电气间隔的分层结构进行划分，具体方法为：

结合厂站一次主接线图，从数据库组态中读取一次设备列表，判断一次设备列表中是否存在变压器设备：

如果存在变压器设备，则按照下述步骤进行分层结构划分：

步骤101：由变压器设备开始，遍历其各侧绕组，从而获得变压器绕组的连接结构；

步骤102：根据拓扑进一步获得绕组另一端节点连接的母线组，进而获得变压器绕组与母线组的连接结构，这里的母线组包括：单母线、双母线及带旁路母线；

步骤103：根据节点连接关系，依次遍历母线组下相连的各电气间隔，电气间隔是一组相互关联设备的集合，包括：断路器、刀闸、接地刀闸、线路等设备。

步骤104：根据结构特征对各电气间隔进行类型划分，并用不同的数据结构进行保存。电气间隔类型包括：普通电气间隔、母联电气间隔、分断电气间隔、3/2结构接线和内桥结构接线。如图2所示，是采用本发明方法获得的变电站分层结构示意图。

如果不存在变压器设备，则直接从数据库组态中的母线设备开始，拓扑获得相关联的母线形成母线组，最终分层结构划分为母线组、电气间隔。

）在拓扑至母线组为双母线的情况下，根据开关个数识别电气间隔中的3/2结构接线，根据接线方式进行3/2结构接线的相关设备识别；

3/2结构接线是由两个设备（线路或发变组）引线用三个断路器接往两组母线形成，每一回路经一个断路器接至母线，两回路间设一联络断路器形成一串，故称为3/2接线方式，又称为串结构接线，如图3所示，是3/2结构接线示意图，图中：5021、5023表示第一个串结构的两个边开关；5022表示第一个串结构的中开关； 5031、5033表示第二个串结构的两个边开关；5032表示第二个串结构的中开关。

根据接线方式进行3/2结构接线的相关设备识别包括对边开关设备、中开关设备及串结构的识别，如图4所示，具体方法为：在母线组为双母线的情况下，电气间隔中开关个数不小于2时，识别为3/2结构接线；针对母线组下的3/2结构接线，判断各开关是否直接与母线相连：如果是，则识别为3/2结构接线的边开关设备；如果不是，则当开关两端都与其他开关相连时，识别为3/2结构接线的中开关设备；当3/2结构接线仅包含两个边开关设备时，将3/2结构接线识别为不完整串；当3/2结构接线包含两个边开关设备及一个中开关设备时，将3/2结构接线识别为完整串。

）在拓扑至母线组为单母线的情况下，根据开关个数及开关类型识别电气间隔中的内桥结构接线，根据接线方式进行内桥结构接线的相关设备的识别。

内桥结构接线是由一个断路器和两个隔离开关组成连接桥，将两回变压器、线路组横向连接起来的电气主接线，其中内桥结构接线的母联开关连接在变压器出口隔离开关内侧（靠近变压器），如图5所示。

如图6所示，是根据开关个数及开关类型识别电气间隔中的内桥结构接线的流程图，具体方法为：在母线组为单母线的情况下，当与母线相连的开关个数为两个，其中一个开关是母联开关，且另一个开关为进线开关时，识别为内桥结构接线。

根据接线方式进行内桥结构接线的相关设备的识别包括对母联开关设备、进线开关设备的识别，具体识别方法为： 针对母线组下的内桥结构接线，其中母联开关即为桥开关，与线路相连的即为进线开关。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。