一种基于纵向OSB技术的电磁环网在线监视的实现方法

摘要

本发明公开了一种基于纵向OSB技术的电磁环网在线监视的实现方法。用以解决当电磁环网跨越的设备超过了调度控制中心的建模范围时，仍能够准确识别出电磁环网。首先在本地进行半环网的寻找，当确认半环网后，只要从半环网两端搜索到高一电压等级电网，确认高一级电压等级电网存在路径连通半环网即可判定为完整的电磁环网。当电磁环网跨越的设备超过了调度控制中心的建模范围时，则由纵向OSB接口交互数据，一方面需要下级调度系统上送本系统的半环网，上级调度获取后由半环网的首末端节点进行拓扑搜索确认电磁环网是否存在；另一方面需要上级调度下发边界线路端点的合并关系，下级调度获取后对边界线路进行合并，最终保证上下两级调度都可识别本调度系统管辖地区的全部电磁环网。

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统自动化调度领域，具体涉及一种基于纵向OSB技术 的电磁环网在线监视的实现方法。

背景技术

电磁环网指的是两条或两条以上不同电压等级的输电线路构成的环网。因 为不同电压等级设备通过变压器联系，这样的环网必然会通过变压器的电磁回 路，所以称作“电磁环网”。

电磁环网对系统存在不利的影响，包括以下方面：

1）不利于系统经济运行

2）高电压等级线路开断，潮流转移至低电压线路，很容易造成稳定破坏事故， 或者造成低电压线路越限，威胁系统安全稳定运行

3）环网的存在会增大短路电流，某些情况下会导致遮断容量越限的问题

4）往往需要增加安全稳控装置，同时保护的配置也需要考虑电磁环网，造成 保护的复杂化，增加风险

按照《电力系统安全稳定导则》的要求，电网结构应该分层分区，应避免 和消除电磁环网。但事实上，在一个高电压等级电网的发展初期，电磁环网可 以增加电网输送能力，其存在是不可避免的。同时电网发展需要较长过程，电 磁环网会在一定时期内存在。

对于电磁环网，除了电网规划、运行方式等部门需要重点关注外，调度控 制中心也需要加强监视。但目前的电网调度系统，对于电磁环网的监视并没有 特别突出，仅作为状态估计预处理的一部分，缺乏详细的展示与监视界面。

我国电力调度是分级分区运行，不同级别的调度中心的建模范围不同。如 果电磁环网跨越的设备超过了调度控制中心的建模范围，则无法检测出电磁环 网。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于纵向OSB技术的电磁环网在线监视的实 现方法。可以实现上级与下级调度相互配合、交互数据，检测出本地区所有的 电磁环网。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：

一种基于纵向OSB技术的电磁环网在线监视的实现方法，包括以下步骤：

1.首先在本级调度中心进行半环网的寻找；半环网的搜寻是按照电压等级 分别进行的，对于每一个电压等级的半环网，其搜寻步骤如下：

（1）将该电压等级电网抽象成图，其中，线路抽象成边，线路端点抽象成 图的顶点，线路端点的合并即不同线路端点共用一个顶点遵循下列原则： 线路端点之间直接连接即通过母联开关或者刀闸跨接，则共用一个顶点；如果 线路端点处于同一个变电站，且线路端点连接有主变中低压侧，对应的主变在 更高电压等级绕组如果全部无阻抗连接，则相应的线路端点共用顶点。

(2）确认图中的特殊顶点。特殊顶点具有下列特征：与降压变压器的中低 压侧绕组有直接联系即无阻抗连接。

(3）将特殊顶点合并成一个虚拟顶点，形成一个新的图，对新图进行树分 析，如果存在连枝，则每一个连枝对应一个环路，如果该环路包含虚拟顶点， 且涉及到的特殊顶点不是同一个，则判断该环路为半环网。

确认半环网后，从半环网两端搜索到高一电压等级电网，确认高一级电压 等级电网存在路径连通半环网即可判定为完整的电磁环网。

由纵向OSB接口交互数据，一方面下级调度系统上送本系统的半环网， 上级调度获取后由半环网的首末端节点进行拓扑搜索确认电磁环网是否存在； 另一方面需要上级调度下发边界线路端点的合并关系，下级调度获取后对边界 线路进行合并。

2.确认半环网后，只要从特殊顶点搜索到高一电压等级电网，确认高一级 电压等级电网存在路径连通特殊顶点所连接的主变即可判定为完整的电磁环 网。

上述步骤完成后，可以搜索出本调度控制中心建模范围的全部电磁环网， 但并不意味着搜索到本地区全部电磁环网，必须通过上下两级调度系统数据交 互相互配合、交互数据才能完成；可以采用经典的图论算法：广度优先或者深 度优先搜索算法。

3.数据交互采用纵向OSB技术，OSB技术是实现二次系统一体化，包括 横向专业融合与纵向信息贯通的核心技术，纵向OSB提供统一接口标准，实 现上下两级调度系统数据交互。

数据交互采用纵向OSB技术，具体交互介质采用XML文件，交互格式 遵循下列的规则：

对于电磁环网所经过的设备，每一个设备组成一行。第1列为路径序号， 第2列为合环设备名，第3列所在厂站名（线路不填所在厂站名称）。其具体 格式如下：

路径序号  合环设备名  所在厂站名

(1)  合环起点设备名  合环起点设备所在厂站名

(2)  路径经过设备名  路径经过设备所在厂站名

………

n  合环终点设备名  合环终点设备所在厂站名

对于电磁环网经过的三绕组主变，必须明确标出电磁环网的所经过的绕 组，以圆括号加以标注。

4.上下两级电网数据交互时，下级调度系统上送110kV电压等级的半环 网，然后上级调度获取下级调度系统上送的半环网首末端节点，再通过拓扑搜 索确认电磁环网是否存在；上级调度下发边界线路端点的合并关系，合并规则 如下：同电压等级边界线路端点如果在区域外有拓扑联系，则直接合并顶点； 不同电压等级的边界线路端点在区域外如果存在拓扑联系，则增加一个虚拟变 压器，将边界线路端点分别置于变压器的不同绕组；下级调度收到上级调度收 到上级调度的合并关系文件后，相当于增加一个虚拟变电站，所有的边界线路 都是从这个虚拟变电站发出，之后下级调度的电磁环网分析过程不变。

附图说明

图1是本发明一个典型的电磁环网示意图。包括主变、线路，其中虚线范 围为半环网。

图2是本发明一种典型的220kV变电站电路图，其中黑色方块表示合位 的断路器图。图中，白色表示分开的断路器，用于分析线路顶点共用。

图3是本发明一个110kV地区电网图。图中，黑色方块表示合位的断路 器，白色表示分开的断路器。

图4是本发明抽象出的图。

图5是本发明合并后的图。

图6是本发明OSB总线PUTFILE服务消息结构图。

具体实施方式

为便于理解本发明，下面将结合附图对本发明作进一步描述。

半环网指的是电磁环网中电压等级低的设备集合。

一个典型的电磁环网如图1所示，图中虚线范围为半环网。

半环网所连接的两台主变遵循下列条件：

(1)主变是运行的，不是备用、检修状态，也不是空充电状态；

(2)如果两台主变是在同一个厂站，则主变高压侧绕组直接不能是无阻抗连 接（例如通过母联连接），因为这种情况下高压侧无法形成线路环路构成电磁 环网

半环网拓扑分析是分电压等级分别进行的，对其中一个电压等级，具体步 骤如下：

将该电压等级电网抽象成图如图4所示，其中，线路抽象成边，线路端点 抽象成图的顶点。线路端点的合并（即不同线路端点共用一个顶点）遵循下列 原则：

线路端点之间直接连接（通过母联开关或者刀闸跨接），则共用一个顶点； 如果线路端点处于同一个变电站，且线路端点连接有主变中低压侧，对应的主 变在更高电压等级绕组如果全部无阻抗连接，则相应的线路端点共用顶点。

一种典型的220kV变电站电路图如图2所示，L1线路端点与L2线路端点 通过110kV母线直接联系，所以共用一个顶点；L3线路端点虽然在110kV侧 不与L1和L2直接联系，但是通过1号主变高压侧，在220kV母线部分通过母 联与2号主变联系，然后与L1和L2联系，这样L3线路端点与L1和L2也是 共用顶点。

确认图中的特殊顶点。特殊顶点具有下列特征：与降压变压器的中低压侧 绕组有直接联系（无阻抗连接）。

将特殊顶点合并成一个虚拟顶点，形成一个新的图。对新图进行树分析。 如果存在连枝，则每一个连枝对应一个环路。如果该环路包含虚拟顶点，且涉 及到的特殊顶点不是同一个，则判断该环路为半环网。

一个110kV地区电网图如图3所示，假定每条母线都在不同的变电站，下 面分析半环网。

第一步，抽象成图，则抽象的结果如图4所示。

第二步，确认特殊顶点。根据定义，M1、M5、M8为特殊顶点。

第三步，特殊顶点合并成虚拟顶点，然后进行树分析。合并后的图如图5 所示。图中，M1、M5、M8组成一个虚拟M0，对新图进行树分析，可以得到一 系列树枝：L1、L5、L4、L8、L7，还有一个连枝：L3。

每一个连枝对应一个环路，则L5、L4、L3、L8构成一个环，这个环经过 虚拟顶点。且关联到的M5、M8不是同一个特殊顶点，所以判定这个环为半环 网。

确认半环网后，只要从特殊顶点搜索到高一电压等级电网，确认高一级电 压等级电网存在路径连通特殊顶点所连接的主变即可判定为完整的电磁环网。

假定图3为下级调度建模范围，且未能在下级调度建模范围内搜索到完整 的电磁环网，则下级调度发往上级调度的格式为：

路径序号 合环设备名 所在厂站名 1 主变T3 某某站 2 线路L5 3 线路L4 4 线路L3 5 线路L8 6 主变T2 某某站

交互采用OSB总线中的PUTFILE接口实现。其WSDL描述的消息结构如附 图6所示。

上级调度通过OSB接口收到文件后，对首末端设备进行通路的拓扑搜索， 如果形成完整的通路，则将通路与半环网合并，即在上级调度侧实现了完整的 电磁环网识别。

以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详 细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本 领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变 形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以 所附权利要求为准。