配電自動化故障處理仿真及培訓(xùn)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

丁柱衛(wèi)

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配電自動化故障處理仿真及培訓(xùn)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

丁柱衛(wèi)

（毅格通信自動化有限公司，河北 保定 071000）

配電自動化故障處理仿真及培訓(xùn)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)包括基礎(chǔ)平臺關(guān)鍵技術(shù)、電網(wǎng)故障輔助決策分析、電網(wǎng)運行方式負(fù)荷轉(zhuǎn)供分析、電網(wǎng)運行方式合環(huán)分析和配電網(wǎng)培訓(xùn)仿真等，配電自動化故障處理仿真及培訓(xùn)系統(tǒng)運行效果表明了所述方法的正確性和有效性。

故障處理；仿真技術(shù)；培訓(xùn)系統(tǒng)；關(guān)鍵技術(shù)

配電自動化故障處理仿真及培訓(xùn)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)包括基礎(chǔ)平臺關(guān)鍵技術(shù)、電網(wǎng)故障輔助決策分析、電網(wǎng)運行方式負(fù)荷轉(zhuǎn)供分析、電網(wǎng)運行方式合環(huán)分析和配電網(wǎng)培訓(xùn)仿真等，本文對上述各要素逐一展開討論。

1 基礎(chǔ)平臺關(guān)鍵技術(shù)

1.1 結(jié)構(gòu)體系和消息機制

主站基礎(chǔ)平臺的信息交互采用消息總線和服務(wù)總線的雙總線設(shè)計，提供面向應(yīng)用的跨計算機信息交互機制。消息總線按照實時監(jiān)控的特殊要求設(shè)計，具有高速實時的特點，主要用于對實時性要求高的應(yīng)用；服務(wù)總線按照企業(yè)級服務(wù)總線設(shè)計，其基于SOA的體系架構(gòu)環(huán)境為應(yīng)用開發(fā)提供了廣泛的信息交互功能。消息總線是由基于共享內(nèi)存的進程間通信和節(jié)點間的消息傳輸，實現(xiàn)消息的收發(fā)功能。消息總線對上層應(yīng)用封裝成6個通用的基本服務(wù)接口。

基于事件的消息總線提供進程間（計算機間和內(nèi)部）的信息傳輸支持，具有消息的注冊/撤銷、發(fā)送、接收、訂閱、發(fā)布等功能，以接口函數(shù)的形式提供給各類應(yīng)用；支持基于UDP和TCP的兩種實現(xiàn)方式，具有組播、廣播和點到點傳輸形式，支持一對多、一對一的信息交換場合。針對電力調(diào)度的需求，支持快速傳遞遙測數(shù)據(jù)、開關(guān)變位、事故信號、控制指令等各類實時數(shù)據(jù)和事件；支持對多態(tài)（實時態(tài)、反演態(tài)、研究態(tài)、測試態(tài)）的數(shù)據(jù)傳輸。

1.2 規(guī)范高效的數(shù)據(jù)庫技術(shù)

主站支撐平臺為應(yīng)用提供各類數(shù)據(jù)的存儲與管理功能，按照存儲的形式可分為基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)存儲與管理、基于實時數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)存儲與管理和基于時間序列實時庫的數(shù)據(jù)存儲與管理。應(yīng)用可根據(jù)需要，選擇合適的數(shù)據(jù)存儲和管理形式。主站數(shù)據(jù)存儲滿足電網(wǎng)調(diào)度領(lǐng)域數(shù)據(jù)存儲周期短、連續(xù)性強、數(shù)據(jù)量大和可靠性高的需求。

主站系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫采用實時數(shù)據(jù)庫與關(guān)系數(shù)據(jù)庫相結(jié)合的方式，利用實時庫來滿足提供快速的實時數(shù)據(jù)存取需求，同時引進了關(guān)系數(shù)據(jù)庫，將實時數(shù)據(jù)庫與關(guān)系數(shù)據(jù)庫有機地結(jié)合起來。既充分利用了關(guān)系數(shù)據(jù)庫的高可靠性、可擴展性和通用性，又充分發(fā)揮了實時數(shù)據(jù)庫的高速性以及高效性。實時數(shù)據(jù)庫專門用來提供高效的實時數(shù)據(jù)存取，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的監(jiān)視、控制和電網(wǎng)分析。在新型配電自動化系統(tǒng)里面，對實時性有較高要求的應(yīng)用都需要構(gòu)筑在實時庫之上，同時實時庫也是應(yīng)用與平臺之間、應(yīng)用與應(yīng)用之間數(shù)據(jù)交互的基礎(chǔ)。實時數(shù)據(jù)庫采用磁盤文件映射的內(nèi)存管理機制實現(xiàn)，并支持多應(yīng)用、多態(tài)。實時數(shù)據(jù)庫提供各種訪問接口，包括本地接口與網(wǎng)絡(luò)接口。同時實時數(shù)據(jù)庫支持遠(yuǎn)程調(diào)閱，訪問遠(yuǎn)程技術(shù)支持系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。

動態(tài)信息數(shù)據(jù)庫主要用于保存帶有時間標(biāo)記的時序數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)的特點是變化非常頻繁、數(shù)據(jù)量非常大，具有海量的特征，同時系統(tǒng)又要求非常高的存儲、檢索速度和壓縮性能。這部分?jǐn)?shù)據(jù)我們稱作歷史數(shù)據(jù)，記錄了整個主站系統(tǒng)的運行軌跡。主站系統(tǒng)的歷史反演、曲線、報表等需要從動態(tài)信息數(shù)據(jù)庫獲得實時采樣數(shù)據(jù)（區(qū)別于傳統(tǒng)的歷史采樣），要求動態(tài)信息數(shù)據(jù)庫中存儲的實時數(shù)據(jù)是全面的、完整的。實時數(shù)據(jù)主要包括實時采集的數(shù)據(jù)、人工置數(shù)由用戶通過界面操作產(chǎn)生的數(shù)據(jù)、計算數(shù)據(jù)3類來源。配電主站系統(tǒng)把上述3類實時數(shù)據(jù)存入動態(tài)信息數(shù)據(jù)庫，在每次寫本地實時庫的同時把這些數(shù)據(jù)通過一定的方式存入動態(tài)信息數(shù)據(jù)庫，確保動態(tài)信息數(shù)據(jù)庫中實時數(shù)據(jù)的全面性、完整性。

1.3 圖模庫一體化技術(shù)

配電主站系統(tǒng)應(yīng)按照面向?qū)ο蟮姆椒ㄔO(shè)計基于CIM的圖庫一體化技術(shù)，提供一套先進的圖形制導(dǎo)工具，實現(xiàn)圖形和數(shù)據(jù)庫錄入一體化，在做圖的同時在圖形上錄入數(shù)據(jù)庫，使做圖和錄入數(shù)據(jù)一次完成，自動建立圖形上的設(shè)備和數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系。所見即所得，便于快速生成系統(tǒng)。圖模庫一體化技術(shù)可根據(jù)接線圖上的連接關(guān)系自動建立整個電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓樸關(guān)系，大大簡化了配電主站系統(tǒng)的工程化工作和維護工作，并保證了維護的正確性，避免人為錯誤，保證圖形、模型、數(shù)據(jù)庫的一致性，縮短建模和建庫時間。

1.4 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲?/h3>

系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞矫娴膽?yīng)用是通過拓?fù)浞?wù)來實現(xiàn)的。拓?fù)浞?wù)是運行在服務(wù)器上的一個常駐進程，主要完成和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湎嚓P(guān)的一些分析和計算，包括全網(wǎng)的電氣拓?fù)浞治觥⒕€路著色、電源點追蹤、供電區(qū)域著色、負(fù)荷轉(zhuǎn)供等與拓?fù)湎嚓P(guān)的應(yīng)用。根據(jù)靜態(tài)連接關(guān)系和實時開關(guān)刀閘狀態(tài)，并且考慮各種影響拓?fù)涞臉?biāo)志牌及拆搭，跳線的影響，對配電網(wǎng)進行連通性分析，用不同的顏色顯示電氣島分析結(jié)果，圖形顯示界面可根據(jù)這一結(jié)果對接線圖上的設(shè)備進行顯示。

對于用戶指定的設(shè)備，對該設(shè)備所在的供電線路及線路上的所有設(shè)備進行著色。對于用戶指定的設(shè)備，向其上游方向進行搜索，直到變電站出口斷路器或者用戶設(shè)定的電源點，并對相關(guān)設(shè)備進行著色。

供電區(qū)域著色與電源點追蹤概念類似，區(qū)別在于供電區(qū)域是向用戶指定設(shè)備的下游進行搜索，直到聯(lián)絡(luò)開關(guān)或負(fù)荷和配變，并對相關(guān)設(shè)備進行著色。負(fù)荷轉(zhuǎn)供是幫助調(diào)度員進行負(fù)荷轉(zhuǎn)移操作的輔助工具。即調(diào)度員需要轉(zhuǎn)移一部分負(fù)荷到其他供電線路，負(fù)荷轉(zhuǎn)供模塊會搜索出潛在的供電路徑，并且對于不同的潛在供電路徑施以不同的顏色，當(dāng)調(diào)度員根據(jù)選定方案進行負(fù)荷轉(zhuǎn)移操作時，負(fù)荷轉(zhuǎn)供模塊會根據(jù)調(diào)度員操作開關(guān)的情況重新對相關(guān)設(shè)備進行著色。

2 電網(wǎng)故障輔助決策分析

根據(jù)實時電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)，對電網(wǎng)中各種故障類型進行預(yù)仿真模擬，使調(diào)度員熟練掌握主站系統(tǒng)對故障處理輔助決策軟件。配電網(wǎng)故障輔助決策軟件是利用自動化裝置（系統(tǒng)）監(jiān)視配電線路（饋線）的運行狀況，及時發(fā)現(xiàn)線路故障，迅速診斷出故障區(qū)間并將故障區(qū)間隔離，快速恢復(fù)對非故障區(qū)間的供電。其中涉及到多個環(huán)節(jié)包括主站系統(tǒng)、通訊、配電終端、線路一次設(shè)備等。主要具備的是饋線故障處理功能，包括故障分析、故障定位、故障隔離、非故障區(qū)域負(fù)荷轉(zhuǎn)供幾個環(huán)節(jié)。為實現(xiàn)降低電網(wǎng)線路損耗、保證供電可靠性、隔離故障區(qū)域、恢復(fù)供電等調(diào)度要求，運行人員會經(jīng)常性地調(diào)整電網(wǎng)運行方式。可調(diào)整后的電網(wǎng)運行方式究竟效果如何，是否會導(dǎo)致電網(wǎng)異常，例如產(chǎn)生線路重載或者降低電網(wǎng)可靠性，還需進一步探究。未來運行方式校驗功能能夠模擬運行方式改變后的電網(wǎng)潮流分布，對運行方式調(diào)整方案的合理性進行校驗。

在發(fā)生事故時，或者設(shè)定停電檢修區(qū)間時，可能導(dǎo)致除事故區(qū)間或檢修區(qū)間以外的區(qū)間停電，從而需要對這些區(qū)間進行負(fù)荷轉(zhuǎn)移，使因為事故或檢修而導(dǎo)致的停電范圍最小，此時需要使用負(fù)荷轉(zhuǎn)移功能。負(fù)荷轉(zhuǎn)供根據(jù)目標(biāo)設(shè)備分析其影響負(fù)荷，并將受影響負(fù)荷安全轉(zhuǎn)至新電源點，提出包括轉(zhuǎn)供路徑、轉(zhuǎn)供容量在內(nèi)的負(fù)荷轉(zhuǎn)供操作方案。

電網(wǎng)合環(huán)運行方式分析就是提取線路目前的運行方式數(shù)據(jù)，對線路合環(huán)過程中產(chǎn)生的沖擊電流和穩(wěn)態(tài)電流進行計算分析，并得出目前線路是否適合進行合環(huán)運行。做到提前預(yù)判，提前擬定保電預(yù)案。盡量保證電網(wǎng)的可靠運行，減少甩負(fù)荷的容量，提高供電可靠性。電網(wǎng)合環(huán)運行方式分析采用電網(wǎng)實時采集數(shù)據(jù)，為調(diào)度員進行線路合環(huán)提供有效的輔助決策分析。預(yù)操作仿真方法將用高亮、閃爍等方式在預(yù)操作仿真屏上展現(xiàn)操作后的配電網(wǎng)的變化，調(diào)度員可將此結(jié)果與調(diào)度員實時監(jiān)控屏相比較，以便在分析決策時使用。

3 配電網(wǎng)培訓(xùn)仿真

3.1 基本調(diào)度技能培訓(xùn)

基本運行技能培訓(xùn)是新運行人員上崗培訓(xùn)的基礎(chǔ)內(nèi)容，目的在于熟悉SCADA系統(tǒng)及其應(yīng)用軟件的使用。了解基本SCADA系統(tǒng)操作的作用及其對系統(tǒng)的影響。

基本SCADA系統(tǒng)操作主要包括：遙測封鎖、置數(shù)、解封鎖；遙信封鎖、置數(shù)、接封鎖；遙控下發(fā)；遙信對位、系統(tǒng)遙信對位；標(biāo)志牌操作；參數(shù)檢索；topo分析。正常供電著色、供電路徑搜索、電源點追蹤等。操作票、計劃檢修執(zhí)行培訓(xùn)及考核配電網(wǎng)運行方式倒換培訓(xùn)及考核分布式電源并/離網(wǎng)控制培訓(xùn)及考核。

3.2 配電網(wǎng)異常分析培訓(xùn)

可進行各種設(shè)備及其相關(guān)的故障處理培訓(xùn)，培訓(xùn)電網(wǎng)運行人員根據(jù)提示信息發(fā)現(xiàn)事故，依據(jù)仿真的電網(wǎng)環(huán)境判斷故障和處理故障，并在訓(xùn)練結(jié)束后對事故進行分析，重放事故發(fā)生和處理的全過程，分析每一步操作的正確性，并給予正確的提示。通過培訓(xùn)，可以使運行人員了解各種事故發(fā)生的現(xiàn)象、原因及變化過程，總結(jié)、積累處理經(jīng)驗，包括局部線路重載、變電站主變重載、環(huán)網(wǎng)運行、越限告警處理、小電流接地、三相不平衡。

4 結(jié)論

經(jīng)過現(xiàn)場實際應(yīng)用，收到了良好的效果——能夠?qū)崿F(xiàn)配電自動化故障處理仿真及培訓(xùn)仿真系統(tǒng)的竣工驗收、日常運行維護、自動化系統(tǒng)事故分析目標(biāo)，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益，具有較強的推廣價值。

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2095－6835（2018）18－0006－02

TM76

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10.15913/j.cnki.kjycx.2018.18.006

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕