電網安全自動化仿真模型的設計與實現

王稼睿

寧夏固原市電費管理中心，寧夏固原 756000

電網安全自動化仿真模型的設計與實現

王稼睿

寧夏固原市電費管理中心，寧夏固原 756000

在電網運行中，為核驗電網的安全性、強化安全網絡的培訓，需要建立電網安全自動化仿真模型系統。因此，仿真化模型試驗是電網安全建設的重要環節之一。本文基于電網特點，根據仿真系統的自動化裝置要求，分析安全仿真模型主要構成單元及程序實現方法，探討了電網安全自動裝置的的構成，并完成了仿真系統的理論設計。

電網安全；仿真系統；通用模型；設計；程序實現

為確保電力網絡系統的安全穩定，電網運營系統必須配備相應的自動化安全設備。電力自動化安全裝置是電網安全不可或缺的組成部分，其應該包括低頻減載、低壓減載、高頻切機、低頻自起動以及安全控制設備等。各種安全配置行為互不相同，共同確保整個網絡運行的安全。在電網運行中，為核驗電網的安全性、強化安全網絡的培訓，需要建立電網安全自動化仿真模型系統。有基于此，建立各種安全自動裝置的模型并在程序上實現，是電網安全建設的必要研究之一。

1 4個單元的模型構思

出現安全隱患之后的自動安全操控，是電網安全仿真的基本構思。即在出現一定的運行條件后按預先設計的邏輯進行自動化行為控制路。通常來說，自動裝置應該由4個單元部分組成，即“設備采樣”、“啟動邏輯”、“設備選擇”、“設備動作”。每個構成單元的功能不一樣，4個部分之間之間的邏輯關系以及因果動作，構成了安全自動裝置的運行原理。

一般的自動化裝置理論上均應由以上4個構成單元構成，但對于相對復雜的電網安全自動裝置，則必須具備相應的較復雜的控制策略。有必要在仿真系統中將裝置的復雜邏輯分解成許多啟動邏輯并分別由通用模型建立具體模型，由這些獨立的具體模型來構成一個總體的安全自動裝置模型。

2 自動化仿真模型的設計核心環節和實現重點

有條件的啟動和正確的邏輯判斷是自動化仿真的核心。在預設出現的條件下，自動啟動邏輯單元與設備選擇單元，并進行主要邏輯判斷。啟動邏輯單元描述裝置的啟動邏輯；設備選擇單元描述裝置動作設備選擇上的邏輯并最終形成裝置動作設備列表。在相對復雜的電網安全裝置系統中，各種安全裝置的主要區別也在于不同裝置的啟動邏輯判斷以及動作的設備選擇不同，因此安全自動裝置仿真模型的實現重點主要在于實現各種安全自動裝置模型的啟動邏輯單元和設備選擇單元。

3 自動化仿真模型的設計實現

3.1 啟動邏輯

3.1.1程序設計

在程序設計上，本文采用通用的表達式的方法來實現仿真模型的邏輯啟動。表達式由運算符、變量和常數形成的的組合，被廣泛應用于執行運算、處理字符或測試數據。對采樣設備的采樣值進行數學運算和邏輯運算就可以表達出各種啟動邏輯。

安全自動裝置模型中設計了以下幾類運算符

數學運算符：+，-，*，/

比較運算符：=，＞，＜，＞=，＜=，＜＞（不等于）

邏輯運算符： &（與）,|（或）

其他運算符：(，)

各種運算符按下表的順序存在計算優先級，同一級別的運算符優先級相同，見表2。

算法名行為模式沒有行為模式，所有動作設備全部動作選擇算法名稱 行為模式空沒有行為模式，所有動作設備全部動作數量選擇 按數量選擇動作設備最大 選擇最大功率設備最小 選擇最小功率設備

以一個簡單的線路過載聯切負荷裝置為例：當線路1狀態（L1STAT）采樣為跳閘狀態，同時采樣線路2電流（L2C）大于整定值（CONSTC）時裝置啟動，動作切除負荷。該裝置的啟動邏輯可以描述為如下表達式：（L1STAT=1）& （L2C ＞ CONSTC）。

3.1.2表達式解釋

程序運行上需要對各種表達式進行正確解釋，可以通過堆棧運算計算出表達式的值。堆棧運算求值的原理就是在程序中掃描表達式，并運用進棧、出棧等運算進行分解求值。下面就表達式“(2.0*(a+b)-3.5*c)＞100”進行堆棧運算分解，其中計算過程如表3所示。

表3 堆棧運算計算過程

通過堆棧運算得到各種表達式結果，對設計邏輯進行了準確描述，從而在程序上實現安全自動裝置模型的啟動邏輯。

3.2 設備選擇

設備選擇時要對動作設備綜合判斷，利用設備選擇算法（最大、最小、排序等）及對應的行為模式來實現。具體程序實現上用枚舉法枚舉了各種選擇算法和行為模式，見表4。

表4 安全自動裝置的設備選擇算法及行為模式

其中各種選擇算法帶有不同的參數，參數可以是數值也可以是計算表達式。

4 結論

隨著國家電網建設規模的日益擴大，電力安全穩定問題的日益突出，基于電網安全的仿真模型研究，更應該趨向實用化。從安全實踐來看，本安全自動裝置通用模型可以很好地實現電網安全自動裝置的仿真模擬。

[1]張力平.電網調度員培訓模擬(DTS)[M].北京：中國電力出版社，1998.

[2]趙希正.強化電網安全保障可靠供電--美加“8·14”停電事件給我們的啟示-廣東電力2003(10).

TM7

A

1674-6708（2011）51-0183-02

王稼睿，電力助理工程師，工作單位：寧夏固原市電費管理中心，研究方向：電力營銷分析及線損管理