配電自動(dòng)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(dòng)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(dòng)化有限公司，河北 保定 071000）

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

1 基礎(chǔ)平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)

1.1 結(jié)構(gòu)體系和消息機(jī)制

主站基礎(chǔ)平臺(tái)的信息交互采用消息總線和服務(wù)總線的雙總線設(shè)計(jì)，提供面向應(yīng)用的跨計(jì)算機(jī)信息交互機(jī)制。消息總線按照實(shí)時(shí)監(jiān)控的特殊要求設(shè)計(jì)，具有高速實(shí)時(shí)的特點(diǎn)，主要用于對(duì)實(shí)時(shí)性要求高的應(yīng)用；服務(wù)總線按照企業(yè)級(jí)服務(wù)總線設(shè)計(jì)，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(jìn)程間通信和節(jié)點(diǎn)間的消息傳輸，實(shí)現(xiàn)消息的收發(fā)功能。消息總線對(duì)上層應(yīng)用封裝成6個(gè)通用的基本服務(wù)接口。

基于事件的消息總線提供進(jìn)程間（計(jì)算機(jī)間和內(nèi)部）的信息傳輸支持，具有消息的注冊(cè)/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(shí)現(xiàn)方式，具有組播、廣播和點(diǎn)到點(diǎn)傳輸形式，支持一對(duì)多、一對(duì)一的信息交換場(chǎng)合。針對(duì)電力調(diào)度的需求，支持快速傳遞遙測(cè)數(shù)據(jù)、開關(guān)變位、事故信號(hào)、控制指令等各類實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和事件；支持對(duì)多態(tài)（實(shí)時(shí)態(tài)、反演態(tài)、研究態(tài)、測(cè)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(tái)為應(yīng)用提供各類數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與管理功能，按照存儲(chǔ)的形式可分為基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理、基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理和基于時(shí)間序列實(shí)時(shí)庫的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理。應(yīng)用可根據(jù)需要，選擇合適的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理形式。主站數(shù)據(jù)存儲(chǔ)滿足電網(wǎng)調(diào)度領(lǐng)域數(shù)據(jù)存儲(chǔ)周期短、連續(xù)性強(qiáng)、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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫與關(guān)系數(shù)據(jù)庫相結(jié)合的方式，利用實(shí)時(shí)庫來滿足提供快速的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存取需求，同時(shí)引進(jìn)了關(guān)系數(shù)據(jù)庫，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫與關(guān)系數(shù)據(jù)庫有機(jī)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(kuò)展性和通用性，又充分發(fā)揮了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的高速性以及高效性。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫專門用來提供高效的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存取，實(shí)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(dòng)化系統(tǒng)里面，對(duì)實(shí)時(shí)性有較高要求的應(yīng)用都需要構(gòu)筑在實(shí)時(shí)庫之上，同時(shí)實(shí)時(shí)庫也是應(yīng)用與平臺(tái)之間、應(yīng)用與應(yīng)用之間數(shù)據(jù)交互的基礎(chǔ)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫采用磁盤文件映射的內(nèi)存管理機(jī)制實(shí)現(xiàn)，并支持多應(yīng)用、多態(tài)。實(shí)時(shí)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(shí)實(shí)時(shí)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(dòng)態(tài)信息數(shù)據(jù)庫主要用于保存帶有時(shí)間標(biāo)記的時(shí)序數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)的特點(diǎn)是變化非常頻繁、數(shù)據(jù)量非常大，具有海量的特征，同時(shí)系統(tǒng)又要求非常高的存儲(chǔ)、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(gè)主站系統(tǒng)的運(yùn)行軌跡。主站系統(tǒng)的歷史反演、曲線、報(bào)表等需要從動(dòng)態(tài)信息數(shù)據(jù)庫獲得實(shí)時(shí)采樣數(shù)據(jù)（區(qū)別于傳統(tǒng)的歷史采樣），要求動(dòng)態(tài)信息數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)是全面的、完整的。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)主要包括實(shí)時(shí)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(jì)算數(shù)據(jù)3類來源。配電主站系統(tǒng)把上述3類實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存入動(dòng)態(tài)信息數(shù)據(jù)庫，在每次寫本地實(shí)時(shí)庫的同時(shí)把這些數(shù)據(jù)通過一定的方式存入動(dòng)態(tài)信息數(shù)據(jù)庫，確保動(dòng)態(tài)信息數(shù)據(jù)庫中實(shí)時(shí)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(jì)基于CIM的圖庫一體化技術(shù)，提供一套先進(jìn)的圖形制導(dǎo)工具，實(shí)現(xiàn)圖形和數(shù)據(jù)庫錄入一體化，在做圖的同時(shí)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(dòng)建立圖形上的設(shè)備和數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)的對(duì)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(dòng)建立整個(gè)電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓樸關(guān)系，大大簡(jiǎn)化了配電主站系統(tǒng)的工程化工作和維護(hù)工作，并保證了維護(hù)的正確性，避免人為錯(cuò)誤，保證圖形、模型、數(shù)據(jù)庫的一致性，縮短建模和建庫時(shí)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(shí)現(xiàn)的。拓?fù)浞?wù)是運(yùn)行在服務(wù)器上的一個(gè)常駐進(jìn)程，主要完成和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湎嚓P(guān)的一些分析和計(jì)算，包括全網(wǎng)的電氣拓?fù)浞治?、線路著色、電源點(diǎn)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(shí)時(shí)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(duì)配電網(wǎng)進(jìn)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(duì)接線圖上的設(shè)備進(jìn)行顯示。

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

供電區(qū)域著色與電源點(diǎn)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(jìn)行搜索，直到聯(lián)絡(luò)開關(guān)或負(fù)荷和配變，并對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行著色。負(fù)荷轉(zhuǎn)供是幫助調(diào)度員進(jìn)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(huì)搜索出潛在的供電路徑，并且對(duì)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(jìn)行負(fù)荷轉(zhuǎn)移操作時(shí)，負(fù)荷轉(zhuǎn)供模塊會(huì)根據(jù)調(diào)度員操作開關(guān)的情況重新對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行著色。

2 電網(wǎng)故障輔助決策分析

根據(jù)實(shí)時(shí)電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)電網(wǎng)中各種故障類型進(jìn)行預(yù)仿真模擬，使調(diào)度員熟練掌握主站系統(tǒng)對(duì)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(dòng)化裝置（系統(tǒng)）監(jiān)視配電線路（饋線）的運(yùn)行狀況，及時(shí)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(duì)非故障區(qū)間的供電。其中涉及到多個(gè)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(gè)環(huán)節(jié)。為實(shí)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(yùn)行人員會(huì)經(jīng)常性地調(diào)整電網(wǎng)運(yùn)行方式。可調(diào)整后的電網(wǎng)運(yùn)行方式究竟效果如何，是否會(huì)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(jìn)一步探究。未來運(yùn)行方式校驗(yàn)功能能夠模擬運(yùn)行方式改變后的電網(wǎng)潮流分布，對(duì)運(yùn)行方式調(diào)整方案的合理性進(jìn)行校驗(yàn)。

在發(fā)生事故時(shí)，或者設(shè)定停電檢修區(qū)間時(shí)，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(duì)這些區(qū)間進(jìn)行負(fù)荷轉(zhuǎn)移，使因?yàn)槭鹿驶驒z修而導(dǎo)致的停電范圍最小，此時(shí)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(diǎn)，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(yùn)行方式分析就是提取線路目前的運(yùn)行方式數(shù)據(jù)，對(duì)線路合環(huán)過程中產(chǎn)生的沖擊電流和穩(wěn)態(tài)電流進(jìn)行計(jì)算分析，并得出目前線路是否適合進(jìn)行合環(huán)運(yùn)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(yùn)行，減少甩負(fù)荷的容量，提高供電可靠性。電網(wǎng)合環(huán)運(yùn)行方式分析采用電網(wǎng)實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，為調(diào)度員進(jìn)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(shí)時(shí)監(jiān)控屏相比較，以便在分析決策時(shí)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(yùn)行技能培訓(xùn)是新運(yùn)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(duì)系統(tǒng)的影響。

基本SCADA系統(tǒng)操作主要包括：遙測(cè)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(duì)位、系統(tǒng)遙信對(duì)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(diǎn)追蹤等。操作票、計(jì)劃?rùn)z修執(zhí)行培訓(xùn)及考核配電網(wǎng)運(yùn)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(jìn)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(yùn)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(duì)事故進(jìn)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(yùn)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(yàn)，包括局部線路重載、變電站主變重載、環(huán)網(wǎng)運(yùn)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(chǎng)實(shí)際應(yīng)用，收到了良好的效果——能夠?qū)崿F(xiàn)配電自動(dòng)化故障處理仿真及培訓(xùn)仿真系統(tǒng)的竣工驗(yàn)收、日常運(yùn)行維護(hù)、自動(dòng)化系統(tǒng)事故分析目標(biāo)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，具有較強(qiáng)的推廣價(jià)值。

［1］余貽鑫.智能電網(wǎng)的技術(shù)組成和實(shí)現(xiàn)順序［J］.南方電網(wǎng)技術(shù)，2009（02）.

［2］余貽鑫，欒文鵬.智能電網(wǎng)［J］.電網(wǎng)與清潔能源，2009（01）.

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2095－6835（2018）18－0006－02

TM76

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.18.006

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕