智能配电网差动保护参数网络拓扑自适应方法与流程

本发明属于电力工程技术领域，涉及一种适用于智能配电网差动保护参数的网络拓扑自适应方法。

背景技术：

随着智能配电网技术的发展，实现配电网故障后故障的精确定位和隔离，是配电网智能自愈的内在要求。而线路电流差动保护原理简单，使用电气量少，保护范围明确且无需逐级整定配合，动作速度快，可靠性高，能够适应多端电源线路的故障精确定位。因此，在现有配网一次设备基础上应用电流差动保护，并结合实际需求实现配网故障后的精确定位、故障隔离和快速恢复非故障区域的供电，是实现智能配电网自愈控制，缩短故障停电时间，提高配电网供电可靠性的重要技术手段。

应用于主网的传统线路差动保护在投产时均固定为两端或多端差动，若出现线路结构变化时亦需要工程人员对相关的各侧保护从硬件、软件及定值等各方面进行调整，涉及到的现场配置、调试的工作量和检修时间均较长。与主网相比较，配电网设备和电网拓扑结构随着用户加入和配网建设，配网线路结构变动更加频繁。传统方式的线路差动保护应用于配电自动化现场，存在因配电网设备和网络拓扑结构调整导致完成差动保护参数现场调整、调试工作量巨大，带来的长时间停电维护与智能配网高可靠性要求相冲突，影响了线路差动保护在配电网实际工程中推广应用。线路电流差动保护在配电网中的推广应用，急需解决网络拓扑变化后相关保护配置参数的网络拓扑自适应问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：针对传统线路电流差动应用于配电网中，因配电网模型变更频繁导致线路差动参数修改、调试工作量大、工作时间长的问题，提供一种智能配电网差动保护参数网络拓扑自适应方法，使用该方法既能实现网络拓扑变更后线路差动参数的自动修改，以适应变更后的网络拓扑，减少人工维护调整的工作量，同时又对现有配电自动化系统、配网终端和保护设备的影响最小。

线路电流差动保护网络拓扑自适应是指，电网的网络拓扑改变引起线路结构改变后，根据当前的线路结构自动生成相关保护设备的差动保护配置参数，配置参数自动更新到保护设备中以使差动保护功能自动与当前的网络拓扑状态相适应，减少了网络拓扑变更后对保护配置参数人工修改调试的工作，提高了保护功能的工程应用性，有利于保护设备及应用的推广。

本发明具体采用以下技术方案。

一种智能配电网差动保护网络拓扑自适应方法，其特征在于：

通过检测配电网模型变化，根据配电网模型变化生成差动保护网络拓扑参数配置文件，并将差动保护网络拓扑参数配置文件自动更新到保护设备中。

所述智能配电网差动保护网络拓扑自适应方法包括以下步骤：

(1)检测配电网网络拓扑变化；

(2)分析网络拓扑变化影响的保护设备；

(3)形成差动保护网络拓扑参数配置文件；

(4)退出相应保护设备的差动保护功能；

(5)将差动保护网络拓扑参数配置文件下发给相应保护设备；

(6)投入相应保护设备的差动保护功能；

(7)形成差动保护网络拓扑参数配置文件更新日志。

本发明还进一步公开了以下优选技术方案：

在步骤(1)中，有两种方式实现配电网网络拓扑变化的检测。一种是与配电网自动化系统的图模导入工具配合，配电网模型在地理信息系统(GIS)系统、生产管理系统(PMS)中源端变化后，通过信息总线把模型变化的消息和变化后的配电网模型传递给配电网自动化系统的模型同步节点，经模型同步节点中的图模导入工具处理后，形成配电网模型变化描述文件，实现配电网网络拓扑变化检测。另一种方式是定时扫描检查配网自动化系统的实时模型库，如果实时模型发生变化，配电网自动化系统形成配电网模型变化描述文件，以实现配电网网络拓扑变化检测。

在步骤(2)中，网络拓扑变化主要包括：增删一次设备、修改一次设备之间的连接关系，以及包括一次设备本身属性的修改。网络拓扑变化后会影响开关、线路一次设备。根据一次设备与保护设备、配网终端、故障指示器二次设备的对应关系，得到网络拓扑变化后影响的保护设备。

在步骤(3)中，对于网络拓扑变化后影响的一次设备和保护设备，根据保护网络拓扑参数配置的格式要求，把配电网网络拓扑转换为差动保护网络拓扑参数配置文件。

在步骤(4)中，将根据步骤(2)得到的受影响的保护设备的差动保护功能退出。

在步骤(5)中，差动保护网络拓扑参数配置文件通过常规通信规约或WEB服务接口方式下发给相应的保护设备。

在步骤(7)中，更新下发的差动保护网络拓扑配置参数，记录差动保护网络拓扑配置参数更新日志。

本发明的有益效果是：

(1)能够大大减少配电网网拓扑变更后差动保护设备参数进行人工修改调试的工作量，促进差动保护设备配电网中的工程应用和大力推广。

(2)对传统线路电流差动保护设备和保护逻辑的影响小，目前的线路电流差动保护程序无需修改就可以应用于配电网中。

附图说明

图1为本发明的智能配电网差动保护参数网络拓扑自适应方法流程图；

图2为初始差动保护配置示例；

图3为网络拓扑变化后的保护配置示例。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步详细说明。

如附图1所示为本发明公开的智能配电网差动保护参数网络拓扑自适应方法，所述差动保护参数网络拓扑自适应方法包括以下步骤：

(1)检测网络拓扑变化，形成拓扑变化描述文件；

在步骤(1)中，有两种方式实现配电网网络拓扑变化的检测。一种是与配电网自动化系统的图模导入工具配合，配电网模型在地理信息系统(GIS)、生产管理系统(PMS)源端变化后，通过信息总线把变化后的配电网模型(变化后的配电网模型以馈线为单位进行描述，每条馈线生成一个对应的模型文件，模型文件格式符合CIME或CIMXML标准。)传递给配电网自动化系统的模型同步节点，信息总线把模型变化的消息和变化后的配电网模型传递给模型同步节点中的图模导入工具，图模导入工具处理完成后，形成配电网模型变化描述文件，实现配电网网络拓扑变化检测。另一种方式是配电自动化系统的差动保护网络拓扑自适应服务器定时扫描检查配网自动化系统的实时模型库，如果实时模型库中的模型发生变化，形成配电网模型变化描述文件，以实现配电网网络拓扑变化检测。

配电网模型变化描述文件以馈线为单位进行描述，模型变化变化的每条馈线对应生成两个文件描述模型变化。一个文件是对变化前的模型的描述，另一个文件是对变化后的模型的描述。这两个文件都只包含变化了的模型数据，新增的对象只存在于变化后的模型描述文件中，删除的对象只存在于变化前的模型描述文件中，属性修改的对象存在于这两类文件中。这两类文件的格式符合CIME或CIMXML标准。

(2)影响保护设备分析；

在步骤(1)形成的配电网网络拓扑变化描述文件中，描述了开关、刀闸、馈线段、母线段、负荷这些配电网一次设备增删改及其相互连接关系变化的情况，利用这些变化的一次设备，再根据一次设备与保护设备的对应关系，得到配电网网络拓扑变化后影响的所有保护设备。

(3)形成差动保护参数配置文件；

保护装置差动保护功能网络拓扑参数只需要开关之间的连接信息，开关之间的连接信息是通过初始的配电网物理连接模型，合并开关之间的馈线段、母线段形成的，即把开关之间的馈线段、母线段进行合并，形成一个逻辑拓扑连接点，开关与开关之间通过逻辑拓扑连接点进行连接。差动保护网络拓扑参数配置文件的内容包括：开关名称、开关左侧端点、开关左侧逻辑拓扑连接点、开关右侧端点、开关右侧逻辑拓扑连接点、开关应用ID。

配电网模型变化后，步骤(1)得到了配电网模型变化描述和变化后的配电网模型，根据配电网模型变化描述和变化后的配电网模型，合并开关之间的馈线段、母线段形成逻辑拓扑连接点，形成开关之间的拓扑连接点，形成开关之间的连接关系，再根据差动保护网络拓扑参数配置文件的格式要求，形成差动保护参数配置文件。参数配置文件的格式符合CIME或CIMXML标准。

(4)影响的保护设备退出差动保护功能；

对于步骤(2)分析得出的配电网模型变化影响的保护设备，通过执行遥控的方式，使影响的保护设备退出其差动保护功能。

(5)下发差动保护参数配置文件；

步骤(4)通过遥控把影响的保护设备差动保护功能退出后，步骤(3)形成的差动保护参数配置文件下发给受影响的保护设备。下发的方式采用WEBSERVICE、FTP、扩展104通信规约这三种之一，优选WEBSERVICE这种实现方式。

(6)影响的保护设备投入差动保护功能；

受影响的保护设备差动保护参数配置文件更新成功后，通过执行遥控的方式，使保护设备重新投入差动保护功能。

(7)记录差动保护参数更新日志；

步骤(1)形成的配电网模型变化描述文件、步骤(2)分析得到的受影响的保护设备、步骤(3)形成的差动保护配置参数文件、步骤(4)、(5)、(6)对保护设备退出差动保护功能、更新的差动保护参数配置文件、投入差动保护功能。上述每一操作步骤形成的关键信息、相关操作都记录到日志文件中，形成差动保护参数更新日志记录，以方便差动保护动作后追溯差动保护参数更新日志，分析差动保护功能的正确性。

附图2为一个具体的差动保护配置示例，由两个变电站即变电站1和变电站2的两条馈线组成的手拉手网络。其中，CB1和CB2为两条馈线的出线开关，FB1、FB2、FB3、FB4和FB5为馈线分段开关，LL1为馈线联络开关，P1、P2、P3、P4、P5和P6为保护设备，保护设备与开关的对应关系为(P1,FB1),(P2,FB2),(P3,FB3),(P4,FB4),(P5,LL1),(P6,FB6)。

附图3是拓扑变化后的差动保护配置情况。即在FB2和FB3开关之间增加了一条分支线为负荷L1供电，因分支线增加的分支开关为FB6，FB6对应的保护设备为P7。

针对附图2和附图3所示的示例，本文发明的公开的智能配电网差动保护参数网络拓扑自适应方法的具体实现步骤为：

(1)差动保护参数网络拓扑自适应服务程序检测到网络拓扑发生变化，即在FB2和FB3开关之间增加了一条分支线为负荷L1供电，因分支线增加的分支开关为FB6，FB6对应的保护设备为P7。用开关之间的拓扑连接关系来描述网络拓扑，LOB表示左侧开关，ROB表示右侧开关，(LOB；ROB)表示开关的左侧开关和右侧开关(多个左侧开关或多个右侧开关之间用逗号分开，左侧开关和右侧开关之间用分号分开)。配网开关初始拓扑连接关系为：

FB1两侧开关：(LOB；ROB)＝(CB1；FB2)

FB2两侧开关：(LOB；ROB)＝(FB1；FB3)

FB3两侧开关：(LOB；ROB)＝(FB2；FB4)

FB4两侧开关：(LOB；ROB)＝(FB3；LL1)

LL1两侧开关：(LOB；ROB)＝(FB4；FB5)

FB5两侧开关：(LOB；ROB)＝(LL1；CB2)

网络拓扑变化后，配网开关之间的连接关系为：

FB1两侧开关：(LOB；ROB)＝(CB1；FB2)

FB2两侧开关：(LOB；ROB)＝(FB1；FB3,FB6)

FB3两侧开关：(LOB；ROB)＝(FB2,FB6；FB4)

FB4两侧开关：(LOB；ROB)＝(FB3；LL1)

LL1两侧开关：(LOB；ROB)＝(FB4；FB5)

FB5两侧开关：(LOB；ROB)＝(LL1；CB2)

FB6两侧开关：(LOB；ROB)＝(FB2,FB3；)

形成的拓扑变化描述文件包含的内容为：

FB2两侧开关：(LOB；ROB)＝(FB1；FB3,FB6)

FB3两侧开关：(LOB；ROB)＝(FB2,FB6；FB4)

FB6两侧开关：(LOB；ROB)＝(FB2,FB3；)

(2)根据上面步骤分析出的网络拓扑变化后影响的开关为FB2、FB3和FB6，再根据保护设备与开关的对应关系，分析出影响的保护设备为P2、P3和P7。

(3)根据差动保护参数配置文件的格式形成差动保护参数配置文件。差动保护配置参数文件的内容主要包括对应开关之间的连接关系。因保护设备P2、P3和P7对应的开关分别为FB2、FB3和FB6，其差动保护配置文件包含的主要内容分别是FB2、FB3和FB6两侧的开关。为增强配置文件的标准性和通用性，具体文件格式可以采用IEC61850的SCL文件的格式。

(4)退出影响的保护设备P2、P3和P7的差动保护功能。

(5)P2、P3和P7的差动保护功能配置文件分别下发到对应的保护设备。

(6)下发成功后，影响的保护设备P2、P3和P7的差动保护功能投入。

(7)记录差动保护参数更新日志。日志内容主要包：更新日期、保护设备编号、保护设备名称、生产厂家、配置文件名称。

以上所述仅为用以解释本发明的较佳实施例，并非企图据以对本发明做任何形式上的限制，因此，凡有在相同的创作精神下所作有关本发明的任何修饰或变更，皆仍应包括在本发明意图保护的范畴。