一种基于电气原理的拓扑及防止误操作方法与流程

本发明涉及电力工程领域，尤其涉及一种基于电气原理的拓扑及防止误操作方法。
背景技术：
：在电力系统中，电气误操作事故的发生严重威胁了电网、设备及人身的安全，严重影响电力系统的运行安全，会造成严重的后果，电力部门根据电气操作性质制定了五种恶性电气误操作概念以防止电气误操作事故，即我们常常说的五防：1.防止误分误合断路器、2.防止带负荷分、合隔离开关、3.防止带电挂（合）接地线（接地刀闸）、4.防止带接地线（接地刀闸）合断路器（隔离开关）和5.防止误入带电间隔。目前，防误的基于手段都是对一次设备进行加锁，对违反五防操作的实行强制性闭锁，但在现有的电力系统中，常规的防误闭锁系统的逻辑判断都是基于设备状态的信息进行判断，是通过设备状态的“与”、“或”“非”方式判断出来的，即使使用最为成熟和广泛的微机闭锁系统，误操作事故还是在不断的发生，由于防误闭锁系统自身设计原理的缺陷，导致了部分防误闭锁系统的设计原理只适应部分设备操作原理，而不适合所有的操作方式，目前所有的防误闭锁装置的设计均是根据设备操作要求的规则来进行的，并不是根据电气操作原理进行的，编写出来的防误规则没有广泛的适应性，对于防误规则中未考虑到的操作类型，主观误差性很大，电网的运行方式千变万化，不同的接线其运行和操作也不尽相同，现在的防误闭锁系统基本上都以单站或几个站建立，但电网都是设备之间的物理连接，往往一个操作会造成影响范围会很广，利用与或逻辑判别的方式无法适应日益强大的电网安全需求，因此，本发明提出一种基于电气原理的拓扑及防止误操作方法，以解决现有技术中的不足之处。技术实现要素：针对上述问题，本发明方法通过基于电气本身客观规律进行防误操作判断，不仅具有简单、快捷和方便的有点，而且适应性广，与通过利用设备状态的“与”“或”“非”逻辑、人为制定复杂规则的方法相比，有本质的区别，本发明方法完全适应各种电网接线方式、电网运行方式以及各种复杂操作，避免了出现现场操作时因为逻辑公式的不完善导致的误操作或是解锁操作的问题。本发明提出一种基于电气原理的拓扑及防止误操作方法，包括以下步骤：步骤一：建立电气源模型，首先将产生电的地方称之为电源，将负荷称之为负荷源，若在某个电力设备中挂接地线或合接地刀闸时，则设定此处产生一个接地源，若线路或是设备中没有电源或是没有与其它源相连接，则设定此处相关设备带有为悬空源；步骤二：根据步骤一中电气源模型的建立、根据设备的连通关系以及源的传递性，利用拓扑赋源分析法对设备进行所带源属性的赋值与判断；步骤三：先假设电网的邻接矩阵为t（n×n），其中n节点数，则根据拓扑赋源分析法得到：电网的源向量为一维列向量a（n），当节点i（i∈n）存在有s源时，a（i）=s，当节点i（i∈n）存在有其它源时，同样给节点i赋相应的源；再令a（1）=a，用邻接矩阵t左乘源向量a（1），则得出：a（2）=t·a（1）其中，a（2）是a（1）源向量往相邻节点扩散后的结果；再用邻接矩阵t左乘源向量a（2），得到：a（3）=t·a（2）其中，a（3）是a（2）源向量进一步往相邻节点扩散后的结果；步骤四：基于电气原理的防误操作判断，根据步骤三中拓扑赋源分析法得出的设备属性，再利用可操作设备源的相溶性和电气原理进行五防操作的判断，包括对防止误分误合开关、防止带负荷分合刀闸、防止带电挂（合）接地线（接地刀闸）、防止带接地线（接地刀闸）合断路器（隔离开关）以及防止误入带电间隔的判断。进一步改进在于：所述步骤一中电源用s代替，所述负荷源为消耗电能的设备用l代替，所述接地源为电力系统及其电气设备的某些部分和大地相连接的部分，用e代替，所述悬空源用n代替。进一步改进在于：所述步骤一中设备与设备之间的连接处，标记为连接点，所述连接点在电力系统一次接线图上，表述为该连接点的连接关系的点。进一步改进在于：所述步骤三中若同一个连接点中既有s源又有l源时，则表示电网处于正常供电状态。进一步改进在于：所述步骤三中若同一个连接点中既有s源又有e源时，则表示电网处于短路接地状态。进一步改进在于：所述步骤四中对防止误分误合开关的判断具体为：（1）若开关两侧是s源或sl源或sn，则表示此开关允许分开或合上；（2）若开关分开后，一侧为s源，一侧为l源，则表示此操作会导致本线路停电；（3）若开关合上前，一侧有l一侧有s，则表示允许操作；（4）若开关两侧，发现一侧有s源，另一侧有e源，则表示此开关合禁止操作。进一步改进在于：所述步骤四中对防止带负荷分合刀闸的判断具体为：（1）若刀闸两侧均有s源或是sl源，那么禁止操作；（2）若刀闸一侧是s源，一侧是n源，那么允许操作。进一步改进在于：所述步骤四中对防止带接地线（接地刀闸）合断路器（隔离开关）的判断具体为：（1）若设备操作一侧是e源，一侧设备为s源，进行操作断路器或隔离刀闸，则表示该操作是带接地线（接地刀闸）合断路器（隔离开关）禁止操作；若操作的设备是挂地线或是合接地刀闸，则表示该操作是带电挂（合）接地线（接地刀闸）禁止操作；（2）若设备一侧为l源，一侧为e源,则表示该设备的操作需要验电后操作。进一步改进在于：所述步骤四中对防止误入带电间隔进行判断时，需要根据操作任务来判断范围，包括开关、开关两侧刀闸及接地刀闸、开关所在的整个间隔设备、旁路开关间隔和被带开关间隔、与该操作任务相连的所有间隔设备及线路、主变及主变三侧开关间隔或是两侧开关间隔、合站所有设备以及操作的设备。本发明的有益效果为：本发明方法通过基于电气本身客观规律进行防误操作判断，不仅具有简单、快捷和方便的有点，而且适应性广，与通过利用设备状态的“与”“或”“非”逻辑、人为制定复杂规则的方法相比，有本质的区别，本发明方法完全适应各种电网接线方式、电网运行方式以及各种复杂操作，避免了出现现场操作时因为逻辑公式的不完善导致的误操作或是解锁操作的问题，同时本发明方法完全植入程序后，无需要人工编写防误逻辑公式，基于电气本身客观规律不可能出现闭锁逻辑错误，稳定性高。附图说明图1为本发明系统结构示意图。图2为本发明实施例中发电厂、手拉手变电站以及负载变电站结构示意图。图3为本发明实施例中防止误分误合开关的判断示意图。图4为本发明实施例中防止带负荷分合刀闸的判断示意图。图5为本发明实施例中对防止带接地线（接地刀闸）合断路器（隔离开关）的判断第一示意图。图6为本发明实施例中对防止带接地线（接地刀闸）合断路器（隔离开关）的判断第二示意图。图7本发明实施例中对防止误入带电间隔进行判断示意图。具体实施方式为了使发明实现的技术手段、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。根据图1、2、3、4、5、6、7所示，本实施例提出一种基于电气原理的拓扑及防止误操作方法，包括以下步骤：步骤一：建立电气源模型，首先将产生电的地方称之为电源，将负荷称之为负荷源，若在某个电力设备中挂接地线或合接地刀闸时，则设定此处产生一个接地源，若线路或是设备中没有电源或是没有与其它源相连接，则设定此处相关设备带有为悬空源，电源用s代替，所述负荷源为消耗电能的设备，用l代替，所述接地源为电力系统及其电气设备的某些部分和大地相连接的部分，用e代替，所述悬空源用n代替，设备与设备之间的连接处，标记为连接点，所述连接点在电力系统一次接线图上，表述为该连接点的连接关系的点；步骤二：根据步骤一中电气源模型的建立、根据设备的连通关系以及源的传递性，利用拓扑赋源分析法对设备进行所带源属性的赋值与判断；步骤三：先假设电网的邻接矩阵为t（n×n），其中n节点数，则根据拓扑赋源分析法得到：电网的源向量为一维列向量a（n），当节点i（i∈n）存在有s源时，a（i）=s，当节点i（i∈n）存在有其它源时，同样给节点i赋相应的源；再令a（1）=a，用邻接矩阵t左乘源向量a（1），则得出：a（2）=t·a（1）其中，a（2）是a（1）源向量往相邻节点扩散后的结果；再用邻接矩阵t左乘源向量a（2），得到：a（3）=t·a（2）其中，a（3）是a（2）源向量进一步往相邻节点扩散后的结果；若同一个连接点中既有s源又有l源时，则表示电网处于正常供电状态；若同一个连接点中既有s源又有e源时，则表示电网处于短路接地状态；步骤四：基于电气原理的防误操作判断，根据步骤三中拓扑赋源分析法得出的设备属性，再利用可操作设备源的相溶性和电气原理进行五防操作的判断，包括对防止误分误合开关、防止带负荷分合刀闸、防止带电挂（合）接地线（接地刀闸）、防止带接地线（接地刀闸）合断路器（隔离开关）以及防止误入带电间隔的判断；对防止误分误合开关的判断具体如下表1所示：表1表1中：（1）若开关两侧是s源或sl源或sn，则表示此开关允许分开或合上；（2）若开关分开后，一侧为s源，一侧为l源，则表示此操作会导致本线路停电；（3）若开关合上前，一侧有l一侧有s，则表示允许操作；（4）若开关两侧，发现一侧有s源，另一侧有e源，则表示此开关合禁止操作；（5）其他同理。对防止带负荷分合刀闸的判断具体如表2所示：表2表2中：（1）若刀闸两侧均有s源或是sl源，那么禁止操作；（2）若刀闸一侧是s源，一侧是n源，那么允许操作；对防止带接地线（接地刀闸）合断路器（隔离开关）的判断具体如表3所示：表3操作设备两侧源状态es或sl带电接地/或是带地合断路器或隔离开关禁止操作l验电后才允许操作e验电后才允许操作n允许操作。表3中：（1）若设备操作一侧是e源，一侧设备为s源，进行操作断路器或隔离刀闸，则表示该操作是带接地线（接地刀闸）合断路器（隔离开关）禁止操作；若操作的设备是挂地线或是合接地刀闸，则表示该操作是带电挂（合）接地线（接地刀闸）禁止操作；（2）若设备一侧为l源，一侧为e源,则表示该设备的操作需要验电后操作；对防止误入带电间隔进行判断时，需要根据操作任务来判断范围，则根据图2可以得出表4：表4146开关由运行转检修时，首先定义146开关由运行转检修任务，判断该开关所在的间隔，再根据开关单元的特点再定任务范围，开关单元是指开关及两侧刀闸为一个开关单元，如果两侧有接地刀闸或是接地线也包含在内，操作超出该范围的设备，均认为是误入带电间隔。本发明方法通过基于电气本身客观规律进行防误操作判断，不仅具有简单、快捷和方便的有点，而且适应性广，与通过利用设备状态的“与”“或”“非”逻辑、人为制定复杂规则的方法相比，有本质的区别，本发明方法完全适应各种电网接线方式、电网运行方式以及各种复杂操作，避免了出现现场操作时因为逻辑公式的不完善导致的误操作或是解锁操作的问题，同时本发明方法完全植入程序后，无需要人工编写防误逻辑公式，基于电气本身客观规律不可能出现闭锁逻辑错误，稳定性高。以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。当前第1页12