智能备自投中的n-1扫描方法及系统的制作方法
【专利摘要】一种智能备自投中的N-1扫描方法及系统，该方法包括步骤：建立故障设备与动作的备自投之间的映射关系；在检测到发生故障时，根据发生故障的故障设备、所述映射关系确定所述故障设备引起的动作的备自投；根据故障设备引起的动作的备自投的属性，采用对应的负荷转移方式对工作母线的负荷进行转移；根据所述映射关系对负荷转移后的网络进行潮流校核。本发明方案避免了现有方式中的大量拓扑计算，节省了大量的计算时间，从而大大缩短了故障处理时间，提高了故障处理效率。
【专利说明】智能备自投中的N-1扫描方法及系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力系统自动化领域，特别涉及一种智能备自投中的N-1扫描方法及 系统。
【背景技术】
[0002] 随着地区电网的高速发展和电网商业化运行的深入开展，电力系统的调度和控制 变得越来越复杂。当前我国的电网结构仍较薄弱，地区电网的联系还不够紧密，互供能力不 足，电网抵御故障的能力、供电可靠性都有待提高，存在发生大面积停电事故的可能性。因 此，积极开展地区电网实时安全分析工作，在线评估电网安全运行状况及事故隐患，从而及 时提醒调度员采取必要的措施，将大面积停电的可能性及时消除或降低到最小程度，这必 将会大大提高供电可靠性，也使智能备自投系统在地区电网中得到越来越广泛的应用。
[0003] 与网、省调电网不同，地区电网的特点是其管辖范围通常包括220kV及以下的主 变及线路以及部分500kV主变。其中220kV线路一般以环网供电方式运行，110kV主变或线 路等通常按辐射网供电方式运行。为保证供电可靠性，地区电网在变电站内部通常装设大 量的备自投装置（BATS)。BATS是保证供电可靠性的重要措施，当电网发生故障从而导致母 线停电时，满足条件的BATS就会动作，断开工作母线所连的开关，合上备用电源的开关，给 停电母线供电，这样就能大大减少了母线停电的可能，保证了供电的可靠性。可见，在地调 电网中，BATS对保证可靠供电有着重要的作用。
[0004] 智能备自投中的N-1分析通常是实时周期计算的，随着电网规模的不断扩大，对 N-1运算的速度及性能的要求越来越高，为缩短N-1的运算时间，目前传统的方法通常是 对N-1故障进行过滤、筛选，按一定的性能指标过滤掉一些引起设备缺陷概率较小的故障， 另一方面，由于地区电网的特点，大部分故障都会导致备自投动作，从而必须进行频繁的开 关操作及拓扑分析，一般有备自投动作的故障都需要重新进行拓扑计算然后再进行详细潮 流分析，从而会消耗大量的计算时间，为此，本文针对地区电网的特点，提出了一种新的处 理方法，该方法在基态拓扑的基础上，建立N-1故障与动作的备自投的映射关系，在随后的 N-1详细潮流分析中，不改变开关的状态而是采用负荷转移的方法从而大大缩短了故障的 处理时间。
【发明内容】
[0005] 基于此，针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于针对地区电网的特 点，提供一种智能备自投中的N-1扫描方法及系统，其可以大大缩短故障处理时间，提高故 障处理效率。
[0006] 为达到上述目的，本发明实施例采用以下技术方案：
[0007] -种智能备自投中的N-1扫描方法，包括步骤：
[0008] 建立故障设备与动作的备自投之间的映射关系；
[0009] 在检测到发生故障时，根据发生故障的故障设备、所述映射关系确定所述故障设 备引起的动作的备自投；
[0010] 根据故障设备引起的动作的备自投的属性，采用对应的负荷转移方式对工作母线 的负荷进行转移；
[0011] 根据所述映射关系对负荷转移后的网络进行潮流校核。
[0012] 一种智能备自投中的N-1扫描系统，包括：
[0013] 映射关系建立模块，用于建立故障设备与动作的备自投之间的映射关系；
[0014] 备自投确定模块，用于在检测到发生故障时，根据发生故障的故障设备、所述映射 关系确定所述故障设备引起的动作的备自投；
[0015] 负荷转移模块，用于根据故障设备引起的动作的备自投的属性，采用对应的负荷 转移方式对工作母线的负荷进行转移；
[0016] 校核模块，用于根据所述映射关系对负荷转移后的网络进行潮流校核。
[0017] 根据上述本发明实施例的方案，其是在基态拓扑的基础上，建立故障设备与动作 的备自投之间的映射关系，在检测到发生故障时，基于该映射关系，将负荷从动作的备自投 的工作母线进行转移来模拟备自投的动作，无需改变开关的状态，避免了现有方式中的大 量拓扑计算，节省了大量的计算时间，从而大大缩短了故障处理时间，提高了故障处理效 率。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 图1是本发明的智能备自投中的N-1扫描方法实施例的流程示意图；
[0019] 图2是一个具体示例中普通母联备自投的负荷转移处理的示意图；
[0020] 图3是一个具体示例中普通设备备自投的负荷转移处理的示意图；
[0021] 图4是一个具体示例中带有均分特性的母联备自投的负荷转移处理的示意图；
[0022] 图5是本发明的智能备自投中的N-1扫描系统实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0023] 为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本 发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的【具体实施方式】仅仅用以解释本发明， 并不限定本发明的保护范围。
[0024] 图1中示出了本发明的智能备自投中的N-1扫描方法实施例的流程示意图。如图 1所示，本实施例中的方法包括步骤：
[0025] 步骤S101 :建立故障设备与动作的备自投之间的映射关系；
[0026] 步骤S102 :在检测到发生故障时，根据发生故障的故障设备、所述映射关系确定 所述故障设备引起的动作的备自投；
[0027] 步骤S103 :根据故障设备引起的动作的备自投的属性，采用对应的负荷转移方式 对工作母线的负荷进行转移；
[0028] 步骤S104 :根据所述映射关系对负荷转移后的网络进行潮流校核。
[0029] 根据上述本发明实施例的方案，其是在基态拓扑的基础上，建立故障设备与动作 的备自投之间的映射关系，在检测到发生故障时，基于该映射关系，将负荷从动作的备自投 的工作母线进行转移来模拟备自投的动作，无需改变开关的状态，避免了现有方式中的大 量拓扑计算，节省了大量的计算时间，从而大大缩短了故障处理时间，提高了故障处理效 率。
[0030] 其中，在上述步骤S101中建立故障设备与动作的备自投之间的映射关系时，由于 是在N-1扫描过程中进行，因此，在本发明方案中也可以称之为是建立N-1故障设备与动作 的备自投之间的映射关系。在上述建立了 N-1故障设备与动作的备自投之间的映射关系之 后，可以将该映射关系进行保存，以便于进行应用。上述检测是否发生故障的方式，可以采 用目前已有以及以后可能出现的任何方式进行，在此不予详加赘述。
[0031] 一般来说，在智能备自投系统中需要实时周期启动N-1扫描处理，要确定某个故 障会引起哪些备自投动作，必须进行开关模拟操作根据带电状态以及是否满足备自投的动 作条件来最终确定此故障引起的动作的备自投信息。这就必须要进行频繁的拓扑计算得到 某故障可能会引起哪些备自投动作。
[0032] 另一方面，对于实时运行的系统，只有在设备检修或故障的情况下才有开关变位， 在开关没有变位的情况下，故障设备引起的动作的备自投信息是不变的，也就不需要重新 建立故障设备与动作的备自投的关系，只有当发生开关变位时，才重新建立故障设备与动 作的备自投的映射关系，故障与动作的备自投的映射关系一旦建立，如果不发生开关变位 就不需要重新建立映射关系，后续的N-1潮流校核根据提前建好的映射关系进行处理。
[0033] 据此，在本发明的一个具体示例中，如图1所示，本实施例中的方法还可以包括步 骤：
[0034] 步骤S105 :检测是否发生开关变位，若检测到发生开关变位，返回上述步骤S101， 重新建立N-1故障设备与动作的备自投之间的映射关系。
[0035] 在上述步骤S103中根据N-1故障设备引起的动作的备自投的属性，采用对应的负 荷转移方式对工作母线的负荷进行转移时，基于备自投属性的不同，负荷转移方式也有所 差别，以下结合其中几种方式分别进行举例说明。
[0036] 在其中一种方式中，如果N-1故障设备引起的动作的备自投为母联备自投，则启 动母联备自投的负荷转移方法。该母联备自投的负荷转移方法具体可以是：首先统计工作 母线的注入功率，然后将该注入功率转移到备用母线上。即在工作母线上叠加一个与原工 作母线功率值大小相等、但符号相反的功率，而在备用母线叠加一个与原工作母线功率值 大小相等、但符号相同的功率。
[0037] 该方法处理方法简单，在处理过程中单纯的根据负荷转移来模拟备自投的动作， 将负荷从工作母线转移到备用母线上，其最终结果与备自投的动作后的结果造成的影响是 一致的，但是避免了开关合分操作的处理，从而避免了拓扑计算，大大缩短了计算时间。
[0038] 图2中示出了一个具体示例中普通母联备自投的负荷转移处理的示意图。如图 2 (a)所示，对于某故障假设引起工作母线A失电，从而导致此备自投动作，则在负荷转移处 理时，在工作母线A上叠加一个与工作母线原始功率值大小相等但符号相反的注入量-A， 而在备用母线B上叠加一个与工作母线A原始功率值大小相等但符号相同的注入量+A。
[0039] 如图2 (b)所示，对于某故障假设引起工作母线B失电，从而导致此备自投动作，则 在负荷转移处理时，在工作母线B上叠加一个与工作母线原始功率值大小相等但符号相反 的注入量-B，而在备用母线A上叠加一个与工作母线B原始功率值大小相等但符号相同的 注入量+B。
[0040] 在另外一种方式中，如果N-1故障设备引起的动作的备自投为设备备自投，则启 动设备备自投的负荷转移方法，将负荷从工作母线转移到备用设备。该设备备自投的负荷 转移方法具体可以是：首先统计工作母线的注入功率，然后将该注入功率转移到备用设备 上。即在工作母线上叠加一个与原工作母线功率值大小相等、但数值相反的虚拟负荷，而在 备用设备上叠加一个虚拟负荷，其大小与工作母线的功率值相等。
[0041] 该方法处理方法简单，在处理过程中单纯的根据负荷转移来模拟备自投的动作， 将负荷从工作母线转移到备用设备上，其最终结果与备自投的动作后的结果造成的影响是 一致的，但是避免了开关合分操作的处理，从而避免了拓扑计算，大大缩短了计算时间。
[0042] 图3示出了一个具体示例中普通设备备自投的负荷转移处理的示意图。如图3所 示，对于某故障假设引起工作母线A失电，从而导致此备自投动作，则在负荷转移处理时， 在工作母线A上叠加一个与工作母线原始功率值大小相等但符号相反的注入量-A，如果只 有一个备用电源，则在备用电源B1或B2 (此处可能为线路或变压器）上叠加一个与工作母 线A原始功率值大小相等但符号相同的注入量，如果有2个备用电源，则分别在备用电源B1 及B2上分别叠加原始工作母线功率值的一半+1/2A。
[0043] 在另外一种方式中，如果N-1故障设备引起的动作的备自投为母联备自投且带有 均分属性，则启动带有均分特性的母联备自投负荷转移处理方法。具体可以是：将负荷从工 作母线转移到备用母线，同时根据本备自投的备用电源信息得到相应的均分备自投信息， 对均分备自投按同样的方法进行负荷转移。即过程可以如下所述：
[0044] 在工作母线上叠加一个与原工作母线功率值大小相等、数值相反的虚拟负荷，在 备用母线上叠加一个大小与工作母线的功率值相等的虚拟负荷；
[0045] 根据该备自投的备用电源信息得到相应的均分备自投信息；
[0046] 对均分备自投，在工作母线上叠加一个与原工作母线功率值大小相等、数值相反 的虚拟负荷，在备用母线上叠加一个大小与工作母线的功率值相等的虚拟负荷。
[0047] 该方法处理方法简单，将带有均分属性的备自投动作通过两次负荷转移来模拟最 终的备自投动作，处理方法简单，其最终结果与备自投的动作后的结果造成的影响是一致 的，但是避免了开关合分操作的处理，从而避免了拓扑计算，大大缩短了计算时间。
[0048] 图4示出了一个具体示例中带有均分特性的母联备自投的负荷转移处理的示意 图。如图4所示，对于某故障假设引起工作母线A失电，从而导致此备自投动作，则在负荷 转移处理时，在工作母线A上叠加一个与工作母线原始功率值大小相等但符号相反的注入 量-A，而在备用母线B1上叠加一个与工作母线A原始功率值大小相等但符号相同的注入量 +A，同时在工作母线B2上叠加一个与工作母线B2原始功率值大小相等但符号相反的注入 量-B2,而在备用母线C上叠加一个与工作母线B2原始功率值大小相等但符号相同的注入 量 +B2。
[0049] 在上述建立好N-1故障设备与动作的备自投的映射关系，且将负荷进行合理转移 之后，需要对负荷转移后的网络进行潮流校核，具体可以如下述公式（1)、（2)进行。在本发 明的一个具体实施例中，可以采用PQ快速分解法进行潮流校核，并使用当前启动处理，不 用重新形成导纳阵及因子表，也不用重新对因子表进行修正，只需要在工作母线节点i将 需要转移的负荷去掉，而在备用母线节点j增加需要转移的负荷量，然后进行潮流迭代即 可。
[0050]
【权利要求】
1. 一种智能备自投中的N-1扫描方法，其特征在于，包括步骤： 建立故障设备与动作的备自投之间的映射关系； 在检测到发生故障时，根据发生故障的故障设备、所述映射关系确定所述故障设备引 起的动作的备自投； 根据故障设备引起的动作的备自投的属性，采用对应的负荷转移方式对工作母线的负 荷进行转移； 根据所述映射关系对负荷转移后的网络进行潮流校核。
2. 根据权利要求1所述的智能备自投中的N-1扫描方法，其特征在于，还包括步骤：在 检测到发生开关变位时，返回所述建立故障设备与动作的备自投之间的映射关系的步骤。
3. 根据权利要求1或2所述的智能备自投中的N-1扫描方法，其特征在于，在故障设备 引起的动作的备自投为母联备自投时，所述负荷转移方式包括： 统计工作母线的注入功率，在工作母线上叠加一个与该工作母线功率值大小相等、数 值相反的虚拟负荷，在备用母线上叠加一个大小与工作母线的功率值相等的虚拟负荷。
4. 根据权利要求1或2所述的智能备自投中的N-1扫描方法，其特征在于，在故障设备 引起的动作的备自投为设备备自投时，所述负荷转移方式包括： 统计工作母线的注入功率，在工作母线上叠加一个与该工作母线功率值大小相等、数 值相反的虚拟负荷，在备用设备上叠加一个大小与工作母线的功率值相等的虚拟负荷。
5. 根据权利要求1或2所述的智能备自投中的N-1扫描方法，其特征在于，在故障设备 引起的动作的备自投为带有均分属性的备自投时，所述负荷转移方式包括： 统计工作母线的注入功率，在工作母线上叠加一个与原工作母线功率值大小相等、数 值相反的虚拟负荷，在备用母线上叠加一个大小与工作母线的功率值相等的虚拟负荷； 根据该备自投的备用电源信息得到相应的均分备自投信息； 对均分备自投，在工作母线上叠加一个与该原工作母线功率值大小相等、数值相反的 虚拟负荷，在备用母线上叠加一个大小与工作母线的功率值相等的虚拟负荷。
6. -种智能备自投中的N-1扫描系统，其特征在于，包括： 映射关系建立模块，用于建立故障设备与动作的备自投之间的映射关系； 备自投确定模块，用于在检测到发生故障时，根据发生故障的故障设备、所述映射关系 确定所述故障设备引起的动作的备自投； 负荷转移模块，用于根据故障设备引起的动作的备自投的属性，采用对应的负荷转移 方式对工作母线的负荷进行转移； 校核模块，用于根据所述映射关系对负荷转移后的网络进行潮流校核。
7. 根据权利要求6所述的智能备自投中的N-1扫描系统，其特征在于：所述映射关系 建立模块，还用于在发生开关变位时，重新建立故障设备与动作的备自投之间的映射关系。
8. 根据权利要求6或7所述的智能备自投中的N-1扫描系统，其特征在于，所述负荷转 移模块包括： 母联备自投负荷转移模块，用于在故障设备引起的动作的备自投为母联备自投时，统 计工作母线的注入功率，在工作母线上叠加一个与该工作母线功率值大小相等、数值相反 的虚拟负荷，在备用母线上叠加一个大小与工作母线的功率值相等的虚拟负荷。
9. 根据权利要求6或7所述的智能备自投中的N-1扫描系统，其特征在于，所述负荷转 移模块包括： 设备备自投负荷转移模块，用于在故障设备引起的动作的备自投为设备备自投时，统 计工作母线的注入功率，在工作母线上叠加一个与该工作母线功率值大小相等、数值相反 的虚拟负荷，在备用设备上叠加一个大小与工作母线的功率值相等的虚拟负荷。
10.根据权利要求6或7所述的智能备自投中的N-1扫描系统，其特征在于，所述负荷 转移模块包括： 均分备自投负荷转移模块，用于在故障设备引起的动作的备自投为带有均分属性的备 自投时，统计工作母线的注入功率，在工作母线上叠加一个与原工作母线功率值大小相等、 数值相反的虚拟负荷，在备用母线上叠加一个大小与工作母线的功率值相等的虚拟负荷； 根据该备自投的备用电源信息得到相应的均分备自投信息；对均分备自投，在工作母线上 叠加一个与该原工作母线功率值大小相等、数值相反的虚拟负荷，在备用母线上叠加一个 大小与工作母线的功率值相等的虚拟负荷。
【文档编号】H02J9/06GK104158281SQ201410326843
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年7月9日 优先权日:2014年7月9日
【发明者】刘育权, 高强, 蔡莹, 伦惠勤, 潘凯岩, 赵勇, 谭大帅 申请人:广州供电局有限公司, 东方电子股份有限公司