本发明涉及电网故障处理及系统保护动态控制领域，具体是用电力系统安控描述语言对华东电网频率紧急协调控制系统功能策略表建立仿真模型。
背景技术：
近年来，随着复奉、锦苏、宾金、灵绍特高压直流相继投产，华东电网最大单一区外直流来电功率和区外直流来电总功率均持续增长，大功率直流失去对电网频率稳定的冲击日益显著。计算表明，汛期轻负荷时段，受频率稳定水平制约，为避免单回特高压直流大功率双极失去，导致系统低周减载首轮动作，华东电网直流消纳能力受到制约；若多回直流同时失去，电网存在低周减载动作多轮，大量负荷切除，乃至引发系统频率崩溃，造成全网大面积停电的可能。有必要建设频率紧急协调控制系统、新增可中断负荷快速切除功能，实现华东电网频率稳定控制水平的整体提升。
目前电网设备发生故障后系统保护装置依据制定的系统保护策略表执行动作，而仿真软件需要计算维护人员把电网公司的当季(分为夏季和冬季，或分为丰水季和枯水季)稳定规定白皮书中系统保护策略表进行电子化建模。
电网系统的安控策略功能仿真，目前使用技术是根据国调直调安控系统策略表白皮书生成策略逻辑脚本，方式解析把预想的特高压直流闭锁故障和当前潮流数据作为参数输入，匹配执行符合要求的安控动作后，对潮流和频率进行计算评估。工程人员对华东电网频率紧急协调控制系统功能策略表编译，由于安控策略描述语言的限制，策略逻辑脚本冗长易错，维护费时费力。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种在线分析中电网系统保护控制策略建模方法，针对跨区安控装置策略(系统保护策略)进行通用化描述，通过设计合理的数据结构，表达系统保护装置在不同条件下的动作逻辑，满足动作模拟的需要。
为达上述目的本发明所采用的技术方案是：
提供一种在线分析中电网系统保护控制策略建模方法，包括以下步骤：
根据安控策略的搜索过程，结合区域电网的安控策略，从电网系统中提炼四个基本要素：故障、电网运行方式、电网潮流水平、电网系统保护装置控制措施及控制量；
对四个基本要素进行定义：采用函数关键字与枚举数据类型相结合的定义方式对故障进行定义；通过函数关键字与电网设备名称相结合的方式定义电网运行方式；采用潮流计算关键字函数与设备名称定义电网潮流水平；利用控制关键字、设备名称、控制量三个要素组成电网系统保护模型中的电网系统保护装置控制措施及控制量；
对四个基本要素进行逻辑组态，逻辑组态利用c语言中的逻辑计算符号和逻辑判断符号进行逻辑组态以形成策略；
根据形成的策略进行建模。
接上述技术方案，将故障根据故障元件、故障类型不同进行如下分类：单相瞬时接地故障、单相永久性故障、转换性故障、两相短路故障、三相短路故障、同杆同名相瞬时故障、同杆同名相永久故障、同杆异名相瞬时故障、同杆异名相永久故障、母线相间故障、直流双极故障以及线路过负荷。
接上述技术方案，安控装置识别电网的运行方式有三种情况：
通过人工设置的压板进行方式识别；
根据测量的电气量、开关量自动判断线路、主变压器和机组的投停状态进行方式识别；
根据远方的控制信号进行方式识别。
接上述技术方案，潮流水平是指安控策略定义的监视潮流值的区间范围。
接上述技术方案，电网系统保护装置控制量包括：切除发电机，包括调整发电机出力；切除负荷，包括线路、变压器；直流功率调制，包括功率上升或功率下降，受到输送功率上下限约束；直流闭锁；
按照控制顺序不同，控制措施分为：直接指定切除元件，控制措施具体到某个元件；按元件功率排序切除，按功率大或功率小优先的原则将候选待控元件排序，选取控制元件直到满足控制量计算策略；按元件优先级切除，按指定的优先级将候选待控元件排序，选取控制元件直到满足控制量计算策略；
按照控制约束不同，控制量分为：需控量，实际控制量需要满足需控量要求；保留量，当前量减实际控制量满足保留量要求。
接上述技术方案，逻辑计算符号包括：‘{}’、‘()’、‘*/’、‘+’、‘-’、‘！＝’、‘＝＝’、‘<>’、‘<＝’、‘>＝’、‘～’、‘&&’、‘||’、‘！’；逻辑判断符号包括‘if’、‘then’、‘else’、‘endif’。
接上述技术方案，使用关键变量对频率协控系统策略表中的复杂策略进行建模，包括全网负荷调度口径相关的可切中断负荷动作门槛定义、全网负荷调度口径相关的可切中断负荷动作欠切功率定义、某地区抽蓄主站的切泵量定义。
接上述技术方案，该方法还包括对电网系统保护中的复杂策略进行特殊处理，其表示方法包括逻辑e表描述法和判断语句表示方法；
其中逻辑e表为：
接上述技术方案，判断语句表示方法通过逻辑符号来表达，其表达式由变量、运算符、数值、设备名称和函数构成，设备名称作为函数的参数参加计算，未规定部分以c#语言规范为准。
接上述技术方案，使用关键变量对复杂策略进行建模,利用外部函数和关键变量定义的方法，引入特殊功能函数或外部变量，解决系统保护策略仿真中受控于外部因素的问题，包括全网负荷调度口径相关的切可中断负荷动作门槛定义、全网负荷调度口径相关的切可中断负荷动作欠切功率定义、华东地区抽蓄主站的切泵量定义均使用关键变量完成定义；
1)外部函数定义格式如下：
①格式：返回值{‘函数名’，参数1，参数2，...}；
②返回值是bool,int,float,double,string中的一个；
③函数名由数字,字母,"_"组成，不以数字开头；
④在64位系统下，参数最多有14个，字符串加整型最多6个，浮点型最多8个；
2)特殊功能函数和关键变量说明
①依据运行阀组数决定调制直流的转带功率；
②多轮次切机
关键变量轮次int@turn标识轮次数。
本发明产生的有益效果是：(1)与系统保护稳定规定白皮书行文格式较为相似，同时便于人和机器阅读；
(2)e表格式批量表达逻辑控制，效率高且简洁明了；
(3)这种系统保护策略方法是非结构化的策略定制方法，没有对策略结构化的要求，便于各级各区域系统保护策略模型的合并；
(4)也是由于这种系统保护策略建模方法是非结构化的策略建模方法，支持复杂逻辑，理论上不设逻辑迭代次数。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是在线分析中系统保护动态控制建模方法的流程图；
图2是频率紧急协调控制系统各厂站信息交互示意图；
图3使用关键变量对协控策略表建模的流程简图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、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详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明以华东频率协调控制策略为例，描述了电网系统保护策略模型的归纳、分类、模型定义、逻辑形成等一系列建模方法。
(1)电网系统保护的四个分类要素：故障、运行方式、潮流水平、控制措施及控制量，保护四个要素的分类、定义方法。
电网系统保护建模就是针对跨区安控装置策略进行通用化描述，通过设计合理的数据结构，表达系统保护装置在不同条件下的动作逻辑，满足动作模拟的需要。如图1所示，拟通过以下方法实现系统装置的策略建模：
1)分析全国典型的省级以上区域电网的系统保护装置策略，通过归纳方法总结系统保护策略的基本要素和特征；
2)结合系统保护装置的策略搜索逻辑，通过演绎的方法总结系统保护策略的基本要素和特征；
3)对系统保护中的各种复杂策略进行特殊处理，包括外部函数定义、变量引入的技巧与方法。
4)在提取特征后，分析总结特征可能的取值范围；设计合理的数据结构，实现系统保护策略的结构化描述。
根据安控策略的搜索过程，结合典型区域电网的安控策略，可以提炼以下四个基本要素：故障、运行方式、潮流水平、控制措施及控制量。对于各要素进行分析，其主要属性如下。
1)故障
故障是指制定安控策略所假设的扰动，根据故障元件、故障类型不同可以进行如下分类：单相瞬时接地故障、单相永久性故障、转换性故障、两相短路故障、三相短路故障、同杆同名相瞬时故障、同杆同名相永久故障、同杆异名相瞬时故障、同杆异名相永久故障、母线相间故障、直流双极故障以及线路过负荷等。
2)运行方式
安控装置识别电网的运行方式有三种情况：
①通过人工设置的压板进行方式识别；
②根据测量的电气量、开关量自动判断线路、主变压器和机组的投停状态
进行方式识别；
③根据远方的控制信号进行方式识别。
3)潮流水平
潮流水平是指安控策略定义的监视潮流值的区间范围。例如断面功率大于400mw并小于1000mw。
4)控制措施及控制量
①切除发电机(调整发电机出力)；
②切除负荷(线路、变压器)；
③直流功率调制(包括功率上升或功率下降)，受到输送功率上下限约束；
④直流闭锁。
按照控制顺序不同，控制措施可以分为：
①直接指定切除元件，控制措施具体到某个元件；
②按元件功率排序切除，按功率大或功率小优先的原则将候选待控元件排
序，选取控制元件直到满足控制量计算策略；
③按元件优先级切除，按指定的优先级将候选待控元件排序，选取控制元
件直到满足控制量计算策略；
按照控制约束不同，控制量可以分为：
①需控量，实际控制量需要满足需控量要求；
②保留量，当前量减实际控制量满足保留量要求。
本专利以华东频率协调控制策略为例，描述了电网系统保护策略模型的归纳、分类、模型定义、逻辑形成等一系列建模方法。
(1)模型元素的定义方法：模型元素的定义方法也就是四要素的定义方法，主要包括故障的定义方法、电网设备运行状态(组态可成为电网运行方式)、电网潮流水平的定义方法和系统保护装置控制量和动作量的定义方法。故障、电网设备运行状态、电网潮流水平、系统保护装置控制量由设备名、函数关键字和逻辑关系构成。除逻辑关键字外借鉴c语言的逻辑符号外，设备名、函数关键字可以根据电力系统和产品研发人员使用习惯自行确定具有相关语意的关键字。
1)系统保护模型中故障元素的定义：
由于电网故障较多，所以故障定义采用函数关键字与枚举数据类型相结合的定义方式进行，如公式(1)定义故障类型：
fault()＝＝enum@faultbl(1)
公式(1)中‘fault()’代表故障，‘fault(天中直流极i)’代表设备天中直流极i故障，enum说明是枚举类型，@负责引出具体的枚举类型。如faultbl代表是直流单极闭锁，故障类型可以扩展。
在本发明中，我们将故障枚举量中故障类型定义如下表所示：
表1故障类型枚举表
2)系统保护模型中设备工况的定义：
运行方式由设备运行状态组态完成，对运行方式的定义可先定义电网设备运行状态，再由电网设备运行工况组态完成。电网设备运行工况一般定义格式是由函数关键字与电网设备名称组成：
最基本函数关键字包括run、out、all三种类型，对应定义电网设备的运行台数判断、投退台数判断与全运行状态判断。如公式(2)定义某电厂机组开机台数：
run(机组名称1，机组名称2，机组名称3....)〉5(2)
公式(2)中‘run(机组名称1，机组名称2，机组名称3....)’计算机组群中共有多少台机组，‘〉5’判断机组的台数。
3)系统保护模型中潮流水平的定义：
系统保护策略中潮流水平的定义由潮流计算关键字函数与设备名称构成，潮流关键字p为有功函数、q为无功函数，其他函数还包括电压量测函数、电流量测函数、频率量测函数等其他电网量测函数。
p(天中直流极i)(3)
式(3)中为计算设备天中直流极i有功功率。
4)系统保护模型中控制量的定义方法：
系统保护模型中控制量的定义方法包括控制关键字，设备名称，控制量三个要素组成。
cutgenp_1[$(新疆机组)]＝1600mw；(4)
式(4)中‘cutgenp1_1’代表切机函数，‘新疆机组’表示设备群名称，等号右侧为实际计算的切机量。
一般的，函数可以根据研发人员描述习惯自行定义行为或控制的名称和形式。
(2)系统保护策略模型的逻辑组态方法
1)逻辑组态利用c语言中的逻辑计算符号和逻辑判断符号进行逻辑组态从而形成策略。这些计算符号包括：‘{}’、‘()’、‘*/’、‘+’、‘-’、‘！＝’、‘＝＝’、‘<>’、‘<＝’、‘>＝’、‘～’、‘&&’、‘||’、‘！’；逻辑符合包括‘if’、‘then’、‘else’、‘endif’。
举例说明：
if$(措施量)>0&&$(灵绍直流可调制)(5)
式(5)表示如果有措施量并且灵绍直流可调制的两个前提判断成立，是策略逻辑中判断的一种表达方式，是控制逻辑中两个判读的联立的组态形式。
本发明还使用关键变量对频率协控系统策略表中的复杂策略进行建模，包括全网负荷调度口径相关的可切中断负荷动作门槛定义、全网负荷调度口径相关的可切中断负荷动作欠切功率定义、某地区抽蓄主站的切泵量定义。
本发明还包括对电网系统保护中的复杂策略进行特殊处理，其表示方法包括逻辑e表描述法和判断语句表示方法。复杂策略是指系统保护策略中电网运行工况是由多个电网设备的运行方式通过复杂的排列组合或公式组成，或者系统保护策略潮流约束由多个设备的潮流水平的约束组成，再或者系统保护策略的控制量和控制行为由多个设备的多种属性组成，需通过较为复杂的逻辑计算或公式计算得出。
2)对e表的说明
表2e表符号表
3)对通过逻辑计算判断的说明
方式语言的表达式由变量、运算符、数值、设备名称和函数构成，设备名称一般作为函数的参数参加计算，未规定部分以c#语言规范为准。
(3)系统保护策略建模的一些特殊处理方法，如策略中外部函数引用方法、变量引用等方法，处理非常复杂和专业的控制逻辑。
本发明还使用关键变量对复杂策略进行建模,利用外部函数和关键变量定义的方法，引入特殊功能函数或关键变量，解决系统保护策略仿真中受控于外部因素的问题，包括全网负荷调度口径相关的切可中断负荷动作门槛定义、全网负荷调度口径相关的切可中断负荷动作欠切功率定义、华东地区抽蓄主站的切泵量定义均使用关键变量完成定义；其中关键变量是指系统保护策略中设备运行工况、控制量或控制行为需要外部某种因素有条件地参与决定，则引入关键变量根据当前外部环境输入关键变量实际值，从而得到准确的可执行的系统保护控制行为。
1)外部函数定义格式如下：
①格式：返回值{‘函数名’，参数1，参数2，...}；
②返回值是bool,int,float,double,string中的一个；
③函数名由数字,字母,"_"组成，不能以数字开头；
④在64位系统下，参数最多有14个，字符串加整型最多6个，浮点型最多8个。
例string{'kqjz',$(压板文件)，$(三峡左岸电厂)}；表达式为在压板文件(宏定义路径)中，三峡左岸电厂中压板投入的可切机组；其中kqjz实现在#import的引入库中。
例string{'fmt',“％s，％s”，”abc”,”efg”}表达式计算结果为“abc,efg”。
2)特殊功能函数和关键变量说明
①依据运行阀组数决定调制直流的转带功率。
例$(直流单极转带功率)＝(单极额定功率)*rb(直流单极)-$(直流运行总功率)
例rb(直流单极)＝(单极直流阀组投运数)/(单极阀组的总数)。
②多轮次切机
关键变量轮次int@turn标识轮次数，下面是多轮次切负荷脚本。
#define轮次int@turn
#define第一轮($(轮次)＝＝1)
#define第二轮($(轮次)＝＝2)
#define第三轮($(轮次)＝＝3)
#define共有1轮动作var[int@total]＝1
#define共有2轮动作var[int@total]＝2
if$(汉玉线故障)
then
ifrun(湖北.汉川b厂/20kv.#4机,湖北.汉川b厂/20kv.#3机)＝＝2&&$(汉川b电厂出线正常方式)
下面结合华东频率协控系统策略表流程图对系统保护进行举例说明，控制措施及其策略配合主要原则：
图2为华东频率紧急协调控制系统各厂站信息交互示意图，整个协控分为控制子站、控制主站和协控总站三个控制层次。控制行为有直流协控、抽蓄切泵、切负荷三种手段，其动作优先级由高到低为直流协控、抽蓄切泵和切负荷。控制的流程图见图3使用关键变量对协控策略表建模的流程简图。
(1)动作门槛、动作欠切功率槛的动作定值和全网负荷(调度口径)档位相关，是个可变量；
(2)直流调制含灵绍、宜华、龙政、林枫、葛南、复奉、锦苏、宾金线路，线路有调制优先级并按最小过原则；
(3)直流线路调制分为实际数值调制和按档位调制两种；
(4)考虑到对于频率稳定，控制措施调用优先级为：先直流调制，然后抽蓄切泵，最后快速切除可中断负荷。
下面结合华东电网频率紧急协调控制系统策略表流程图(附图1)，对安控策略表主要原则用关键变量方法建模说明。
对于原则(1)需要定义‘切可中断负荷动作门槛’、‘切可中断负荷动作欠切功率’两个关键变量，由具体值外部输入完成。
结合变量的赋值语义和华东负荷的调度口径的档位，用‘#define’关键字建立‘切可中断负荷动作门槛’、‘切可中断负荷动作欠切功率’两个关键变量的方法如下。
#define切可中断负荷动作门槛float@f_0
#define切可中断负荷动作欠切功率float@f_1
<苏州协控总站控制策略表output＝var[]type＝clb>
@！条件输出输出
@$(华东负荷_调度口径)$(切可中断负荷动作门槛)$(切可中断负荷动作欠切功率)
</苏州协控总站控制策略表>
字符串‘<苏州协控总站控制策略表output＝var[]type＝clb>’与‘</苏州协控总站控制策略表>’之间为e语言表格(可参考文献电力系统数据标记语言-e语言格式规范(cim-e))。解析器解析执行此e表，将功能动作门槛、欠切功率保存在f_0,f_1这样的中间量中。变量值设定后用于连续的系统保护策略逻辑判断。
对于原则(2)结合图3，定义协控直流调制总损失功率对应的措施量。措施量为中间量。它依次被直流线路处理。下面的以先调制灵绍直流，再调制龙政直流为例说明策略逻辑。
#define措施量float@f_3
#define调制量float@f_4
var[$(措施量)]＝$(协控直流调制总损失功率)-$(调制直流+切泵欠切功率)；
在对于原则(3)，用名为调制量的关键变量，可以对直流调制按实际数值调制和按档位调制建立模型。结合上面的策略逻辑，灵绍直流按实际数值调值最大上调54万千瓦。龙政直流的调制是分为3档按档位调制。
在对于原则(4)结合图3,如果调制直流完成后，仍需要系统保护动作，需要依次处理华东地区的抽蓄切泵主站和可中断负荷的系统保护逻辑。将措施量作为中间量建立如下模型。
通过使用关键变量，可以很容易地将华东频率协控系统安控策略表编译为可被程序识别的策略脚本。有效帮助工程人员理解策略表逻辑和更新维护后续版本。
使用关键变量建模方法说明华东频率协控系统安控策略表功能的建模方案而非对其限制，尽管在实例上对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有的优异效果是：
(1)与系统保护稳定规定白皮书行文格式较为相似，同时便于人和机器阅读；
(2)e表格式批量表达逻辑控制，效率高且简洁明了；
(3)这种系统保护策略方法是非结构化的策略定制方法，没有对策略结构化的要求，便于各级各区域系统保护策略模型的合并；
(4)也是由于这种系统保护策略建模方法是非结构化的策略建模方法，支持复杂逻辑，理论上不设逻辑迭代次数。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。