（控制理论与控制工程专业论文）电网高度操作票智能开列系统的研究与开发.pdf

u 州珧度搽f j 射省施川j 系统。0 i 一：。j 扛 摘要 电网调度操作票智能开列系统是发电站、配电站运行管理自动化和智能化 的重要方面，实现了电力调度自动化的主要功能。本文结合实际科研坝u 的几发 过程，总结国内外对此类系统的研究成果，通过对电网结构和电网调度操作票建 立机制的全面分析，基于专家系统理论，提出了运用数据库和面向对象方法来实 现微机智能开列调度操作票系统的方案。 本文首先论述了微机智能开列调度操作票系统的应用背景配电刚自动 化系统的发展与现状，分析了该类系统作为配电自动化高级应用软件与其他子系 统的关系；其次，阐明微机智能开列调度操作票系统的两大支撑基础：电删数据 采集与监控( s c a d a ) 系统和配电网络应用模型，前者提供微机开列操作票所需 的r 乜网实时状态信息，后者提供操作票分析的对象与工具，j 叫叫，针刈实际科酬 开发项目，就微机开票系统的具体与一般问题展丌论述，确定了软件丌发n 需求 分析、系统框架以及软件功能模块设计：最后，对根据以上方案开发的实际系统 株洲冶炼厂微机智能开票系统的调试与运行情况进行总结，该系统通过段 时间的使用，证明其具有使用方便，易于维护，操作票准确性高，处理问题的能 力强等优点，荠进一步讨论了推行微机自动开列操作票的制度化问题。 【关键字】配电自动化操作票智能开列数据采集配l l 网络应川模1 ” 硕士毕业论文电网调度操作票智能开列系统的研究与开发摘要 a b s t r a c t m i c r o c o m p u t e ri n t e l l i g e n tpj a nf o rd i s p a t c hc o m m a n d sg e n e r a t j n g ( m i p d c g ) a sa ni m d o r t a n ta s 口e c to fp o w e 卜d l a n t sa n dp o w e 卜d i s tr i b u t i o n s i a t i o n s 。i n t e e c t u a z e ! dm a n a g e m e n t ，f u n c t i o n sa sd i s p a t c h i n ga u t o m a t i o n ( d a ) a b o v ea l i - t h i sa n i c i es u p p i vas c h e m eb a s e d0 n 竹l e o r yo 厅e x p e r t ss v s t e mt 0 i n s t a n c em l p d c g t h u g hs u m m a r i z j n gl h ep r o c e s so far e s e a r c hp r o i e c t a n d f b r t i z i n ao nt h ea c h i e v e m e n t si nt h i sf i e l do v e r s e aa n dh o m e a n da n a i y z i n gt h e s t r u c t u r eo fe i e d h l cp o w e rn e t ( e p n ) a n dr u i e so fd i s p a t c hc o m m a n d s g e n e r a t i n g f i r s t lv t h ea p pj i e db a c k q r o u n do fm i p d c gi sd i s c u s s e da sd i s t b u t i o n a u t o m a t i o ns y s t e m ( d a s ) i nt h ea r t i c l e ，e m p h a s i z i n go ni t sd e v e i o p m en ta n d r e c e n ts j t u a t i o n 。a n dt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nm i p d c ga n do t h e rs u b s y s t e m s o fd a s s e c o n d i y s u p e r v i s o r yc o n t r o la n dd a t aa c q u i s i t i o ns y s t e m ( s c a d a ) a n da p p c a b i em o d e lf o rd i s tr i b u l i o np o w e rn e ta r ei n t r o d u c e da sf o u n d a l i o no f m i p d c gi nd e t a j i s c a d as u p p l y i n gm l p d c gw i t hd a t ai nj i 九ea n dm o d e if o r d p ns u p p l v i n am l p d c gw i t ho b i e c t sa n dt o o i so fa n a i y s i s ，o np a r a e il e v e i c o m m o na n dj d i o g r a d h i cp r o b l e m so nd e v e l o p i n gm i p d c ga r ep r o b e di n t o ， s e p a r a t e i va st h ed e m a n da n a i y s i s f 阳m e w o r ka n ds i n g i ef u n c t i o n a ib l o c ko f s o f t w a r e l a s t i v t h ep r o c e s sa n dr e s u 代so fap r a c t j c a lm l p d c ga r es u m m a r i z e d ， w 计ht h ed i s c u s s i o no fr e g u i a t i o n so fa p p i y i n gm i p d c gj np o w e 卜pj a n t sa n d p o w e r d i s t r i b u t i o n s t a t i o n s ，a n dt h ea d p c a t i o n0 fz h uy bm i p d c gs h o w si t s s u p er i o r i t i e s s u c ha ss l a b i l i t ya n dbr i e fo p e r a t i o na n dp r o p e n yp l a nc o m p i e d i s p a t c h i n gc o m m a n d sa n dc a p a b i t i e s1 0a n a i y z ep r o b l e m s0 fn u m e r o u sa n d i u m b i e de p n a n ds oo n k e yw o r d s ：d i s p a t c h i n ga u t o m a l i o n d i s p a t c hc 0 m m a n d ss c h e d u i e s i n t e i g e n tp l a n ，d a t aa c q u i s i t i o n m o d e l0 fd i s t r i b u t i o np 0 w e rn e t 画学硕一馘 第章宝古论 第一章绪论 1 1 课题来源、目的与研究意义 株洲冶炼厂配电站在进行综合自动化改造的过程中提出了开发调度操作票 自动开列系统的任务，以实现该厂电气倒闸操作的标准化、规范化口l 。 在电力系统运行中，由于电气设备的故障和周期性检修的需要以及电力负 荷分配的调整的需要，通过拉合刀闸、开关来改变输电线路的停、送电状态，从 而局部或全部改变某级电站的运行方式，实现操作目的，这种操作称为电气倒闸 操作。为确保电网的安全运行，电气倒闸操作必须按照严格的操作规程进行【”i 。 在对电网进行电气倒闸操作时，因操作人员误操作而导致的重大事故，会 造成人员伤亡、设备损坏、大面积停电，甚至引起电网的振荡和瓦解，经济损失 惨重，因此。电力部门历来重视电力系统的安全运行，如水利电力部于1 9 8 0 年就 已将防止电气误操作事故列为电力生产急需解决的重大技术问题，多年来，电力 部门从软件、硬件两方面采取有效措施： 1 、软件方面 不断加强操作人员的安全防误意识，规定了操作票和操作监护制度以及 u 力五防细则，即：操作人员在正式操作前必须先写好操作票，经技术负责人审阅 签字后，操作人员需在监护入监督下，先在模拟屏上进行操作预演，然后进行实 际操作； 2 、硬件方面 目前，发电厂、变电站主要采用电磁闭锁装置和机械程序闭锁装置来防i r 误 操作事故的发生，但由于这两种闭锁装置的固有特点( 如母联兼旁路很难单纯用 硬件闭锁) ，不能从根本上防止误操作的发生，且它们均属于单一功能的五防装置， 不能对二次设备进行闭锁( 如保护投退、运行方式转换等) ，也不能给出二次方面 的提示信息( 如验电、拉合保险等) ，因此，硬件防误功能是有限的1 2 j 。 调度操作票，就是电力系统中为防止误操作，以保证电网的安全运行而将 电网调度中心的调度命令以票的形式下达给现场操作员，作为正确操作的依钳。 因此，操作票的建立是一项重要的调度工作，尤其对于复杂电网的倒闸操作，正 确建立操作票，是正确进行倒闸操作的首要保证陋圳。 株洲冶炼厂是我国大型有色企业之一目前采用湿法冶炼技术生产锌，锌 的湿法冶炼过程主要是将锌矿通过一定的工艺制成电解液，连续送入电解槽，通 入直流电，使阳极上析出锌，每隔定周期，将锌从极板上剥下后送去熔化铸锭。 无论足制液、电解还是铸型，电能都是主要的能源，因此，锌的生产是个大的 耗电过程，年电力消耗约为l o 2 亿k w h 。而且，各生产工艺过程对电性能( 直 第1 贞 - w 一中南大学硕士学位论文第一章绪论 流、交流、电压等参数) 要求各不相同，使得株冶供电系统的结构比较复杂，电 网调度管理的要求很高f 常运行时倒闸操作频繁每年需要完成数下次的掺作 由于受技术条件的限制，传统上电气倒闸操作票是由有操作经验且熟悉电叫情况 的调度人员或操作人员手工填写。随着电网结构越来越复杂，人的手工填票已难 以满足电力系统发展的需要，不仅填票时的工作量大，效率低，而且人受环境因 素、工作情绪等的影响，手工填票往往很难保证其准确性。随着微电子技术、计 算机技术和通信技术的发展，综合自动化技术也得到迅速发展并在电力系统中得 到应用，大批发电站、配电站进行大规模的综合自动化改造，“电脑出票”己成为 可能，并成为现代电站实现智能化的重要方面。采用计算机自动开列操作票将从 技术措施上严格操作程序，统一规范操作术语，山此从组织措施上堵塞人上填祟 容易形成的疏漏和差错，对误操作事故的发生将起到积极的防范作用，并大大提 高出票的效率j 。 1 2电网调度操作票智能开列系统研究现状 目前，我国电力系统1 1 0 k v 无人值班变电站己形成一定规模、2 2 0 k v 无人 值班变电站也已有投入运行，变电站的信息由就地收集和利用的分散方式，逐步 向远程、共享方式发展，信息的处理和变电站的运行也随着微机的引入而趋向集 中与智能化，因此，在自动化程度较高的值班变电站集控中心实行操作票多站管 理系统已势在必行。随着电力系统综合自动化改造的不断深入，电网调度操作票 智能开列系统作为电网调度自动化的主要功能，引起了电力行业的注意，对此类 系统进行了很多的研究工作但使用微机填写操作票在我们国内尚处j j ! ：j j 期阶段， 虽然在一些地区如珠海、兰州、徐州等供电局己经采用了此类系统【2 9 1 ，但完全自 动丌列操作票的程度较低，基本上属于计算机辅助丌列操作票的水平，常存有如 下不足： l 、操作较繁琐，且对操作人员专业知识要求高； 2 、生成的操作票的完整性差，操作票常需要经手工修改后才能使用； 3 、系统自身没有建立验票机制，不能检验票的正误，验票需人工完成； 4 、由于状态信息采用全数据库方式，无图形界面，不能直观显示电网中电气设 备、线路的运行状态，操作票开列所依据的电网运行状态的正误难以保证，并且 修改困难： 5 、与配电自动化的其他高级分析软件的结合性差，因而限制了此类系统处理电 网调度复杂问题的综合能力，对于专家知识的形成依赖性大，信息处理缺乏灵活 性： 6 、系统的通用性差，不能形成可针对一般电网结构的系统平台。 当前，用于变电站的微机开列操作票系统大致有以下三种模式【2 9 】： 第2 页 - 0 一 中南人学坝上学位论文编拳埔渔 l 、典型票模式即将某一电站所有可能出现的操作录入微机后，手工选取 需要操作的任务，根据现场的实际运行情况进行修改后直接打印出来。该模式的 应用背景是早期微机“五防”闭锁装置在电力系统广泛应用后，为充分利用后台 资源而开展的，由于它只能完成一次操作，对二次设各部分仍需使用手工丌票。 同时，受种种因素的限制，某些单位自行开发的操作票开列软件未解决操作票系 统与微机“五防”系统的接口问题，给运行操作人员带来不必要的重复劳动： 2 、短语模式即将某一变电站的操作任务由运行填票人逐条逐句或应用代 码选择操作步骤进行开票，该模式因部分单位在创一流发供电企业考核标准中规 定2 2 0 k v 及以上变电站要实行微机化管理，以及运行管理部门为防止操作票由 计算机自动生成而造成运行值班人员填写、审核操作票的技能退化或丧失、削弱 变电站运行的安全基础而丌发的； 3 、操作票专家系统模式即根据电力系统对倒闸操作的“五防”要求和现 场电气没备的状念，按照基本操作规程进行判断，开列出完全实用的包括二次设 备操作项目在内的完整倒闸操作票。该系统目前大致有两种设计结构：一是操作 票开列与管理专用设备；一是与变电站的防误系统共用一套设备或基于电网监控 和数据采集( s c a d a ) 系统的功能扩展。前者可以完成图形，r 票、典型票、预 存票、手工开票以及数据管理、统计报表等功能：后者可以完成智能自动开票、 手动开票、电子智能模拟盘操作以及“五防”传票、操作票的查询与管理等功能。 本文主要根据实际科研项目的开发过程来研究第三种模式，即基于专家系 统理论来实现电网调度操作票智能开列系统，并结合以上研究成果，完成智能自 动开票、手动开票、典型票、电子智能模拟盘操作以及“五防”传票、操作票的 查询与管理等功能。 1 3 微机智能开票系统的应用背景电网配电自动化( d a ) 有人说，调度操作票专家系统是现代自动化发电站、配电站向智能化 u 站 迈进的重要方面从另一方面说，具有专家系统水平的微机自动开列操作票是以 配屯网综合自动化作为其应用背景的。微机智能开列操作票系统对电网配电自动 化依赖性主要表现在以下几个方面： l 、面向微机开票问题的配电网络建模所需要的基本参数( 如电气设备性能参 数、电网结构参数等) 以及高级软件( p a s ) 的分析结果都必须从配电网管理系统 ( d m s ) 中获取； 2 、开列操作票所需的电气设备实时状态及电网运行方式的参数值往往是由 电网数据采集与监控系统( s c a d a ) 提供的： 3 、作为微机丌票系统重要功能的调度员培训仿真和电气倒闸垛作模拟也必 须与配电自动化的图形界面( 电网一次结线图或g i s 系统) 相结合爿能取得如期 第3 负 i 列 i ”中南，l 学坝上学位论殳 第一章绪论 效果； 4 、最重要的一点，也只有在配电站综合自动化发展到一定程度，相应的管理 制度已经形成的条件下微机开票系统才能得到全而的应用。 配电网络管理系统高级应用软件的功能关系如下图所示7 ，8 】： 电压无功优化调度 其他应崩 图1 1 配电管理系统( d m s ) 高级应用软件的组织关系 第4 页 羞一 哪中南大学硕十学位论文“中南大学硕 一学位论文第二章电网配电自动化概述 第二章电网配电自动化概述 微机智能开票系统作为电网调度自动化的主要功能之一，是在电网配电自动 化发展到一定程度才产生和发展起来的，并以配电自动化的一系列基础平台作为 其存在和发展的软、硬件环境，因此，有必要对配电自动化的一般性问题做一些 讨论。 2 1 电力系统运营过程的自动化l _ 电力行业一般包括发电、输电、变电、配电和用电五个环节，电力系统按照 运营的职责可划分为输电系统和配电系统两个层次，同时，从市场的角度可分为 电力供方( 发电与送电方) 和需方( 用电方) 1 4j 。 输电系统包括发电与输电两个环节，输电系统自动化一般指的是从发电到变 电环节中的1 1 0 k v 以上变电站之间的自动化，其中发电环节的自动化为自动发电 控制( a g c ) ，变电环节的自动化为变电站综合自动化；配电系统包括变电、配电 和用电三个环节，变电站是电力系统两个层次的衔接。配电系统自动化一般指的 足从变电环节中的3 5 k v 以下变电站到用电环节之问的自动化，其中变电环节的 自动化为无人值班变电站，配电环节的自动化为配电网s c a d a 系统，用电环节 的自动化为需方管理( d s m l 。 输电系统和配电系统的自动化一般可以分为两个层次，即安全监控层次和综 合管理层次。对于输电系统自动化，在安全监控层次上体现为电网调度自动化， 在综合管理层次上就是能量管理系统( e m s ) ；对于配电系统自动化，在安全监控 层次上体现为配电自动化系统( d a s l ，在综合管理层次上就是配电管理系统 ( d m s ) 。电力系统整个运营过程自动化体系| 7 j 如图2 1 所示。 综合管理层次 s c a d a 层次 图2 1 电力系统自动化功能关系 2 2 配电网自动化邮“的概念 配电是电力系统发电、输电和配电( 有时也称供电和用电) 中直接面向电力 第5 贞 量 恻中南大学硕士学位论文 第一章 也阚削 u 白功化概娃 用户的功能。由配电设备，包括馈线、降压变压器、断路器、各种开关在内构成 的配电网和继电保护、自动装置、测量和计量仪表以及通信和控制设备构成一个 配电系统按一定的规则运行，以高质量的电能持续地满足电力用户需求。就我 国电力系统而言，配电网是指1 1 0 k v 及以下的电网。在配电网中，通常把1 l o k v 、 3 5 k v 级称为高压，lok v 级称为中压，0 4 k v 级称为低压。因此，完整地说， 配电自动化应该是指整个配电网并包括电力用户在内的自动化。通常把配电系统 的监视、控制和管理的综合自动化系统称为配电管理系统( d i s “i b u t i o n m a j l a g e m e n ts y s t e m 他m s ) ，其内容包括配电自动化系统( d a s ) 以及配电网络分材r 和优化( n a ) 、工作管理系统( w m s ) 和调度员培训模拟系统( d t s ) 等高级应阁功 能。 配电自动化系统( d i s 倒b u t i o na u t o m a l i o ns v s i e m d a s ) 是一种可以使配电企 业在远方以实时方式监视、协调和操作配电设备的自动化系统。其内容包括配电 网数据采集和监控( s c a d a ) 、地理信息系统( g i s ) 和需方管理( d s m ) 儿个部分“。 随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，用户对电能质量的要求愈来愈 高，而提高电能质量要由改善整个电力系统的装备和运行来达到。显然，限于配 电网络设备及用户所具有的能力，配电网只能对电能质量中的某些指标起到显著 的作用，如提高供电可靠率和电压质量。而且，众所周知，合理而完善的配电删 络结构对于提高供电可靠率和电压质量至关重要，在某种意义上讲是起丰要作用 的。从另一方面说，保护、监测和控制的改进并逐步达到自动化，对于配电网的 安全运行也十分重要，且其重要性和作用正逐渐增大，在某些方面，如故障隔离， 是必不可少的。当然，电力系统应以最经济的能源消耗、最有效的运行管理，以 最合理和便宜的价格向用户供电。配电网及其控制和用户管理关系到供电的经济 性。因此，实现或实施配电自动化的目的是采用现代电子、通信和计算机等技术 和装备对配电网和用户在正常运行和事故情况下实行监测、保护、控制捌管胖， 提高供电质量和经济性，改善服务和提高工作效率f j ”。 配电自动化发展到今天，其内容大致可以分为4 个方面：一是馈线自动化， 即配电线路自动化：二是用户自动化，这与需方管理含义是相同的：三是变电站 自动化，它常常是输电和配电的结合部：四是配电管理自动化，其中包括刚络分 析。4 个方面的内容可以相互独立运行，但它们之间的联系又十分密切，特别是信 息的搜集、传递、存储、利用以及这些信息经过处理作出的决策和控制是相互影 响的7 1 1 6 。7 1 。因此，从这个意义上讲这四方面是一个集成系统。现将配j 电自动 化四个方面的内容简单介绍如下： 1 、馈线自动化即配电线路的自动化，广义地说，馈线自动化应包括配 电网的高压、中压和低压3 个电压等级范围内线路的自动化，它是指从变电站的 变压器二次侧出线口到线路上的负荷之间的配电线路。对于高压配电线，萸负卉哥 第6 j i 【 i 二二! 塑叁堂堡兰兰垡垒兰 釜= 兰生坚些生! 塑些些堕 一般是二次降压变电站：对于中压配电线其负荷可能是大电力用户或是配电变 压器：对于低压配电线，其负荷是广大的用户。各电压等级馈线自动化有其自身 的技术特点，特别是低压馈线，从结构到一次、二次设备和功能，与高、中压有 很大的区别。因此目前在论述馈线自动化时是指中、高压馈线自动化，而且特别 是指中压馈线自动化，在我国尤其是指l0 k v 馈线。 馈线自动化要达到4 个目的，也可以说有4 个功能： ( 1 ) 运行状态监测它又可分为正常状态和事故状态下的监测。正常状态监 测的量主要有电压幅值、电流、有功功率、无功功率、功率因数、电量等和开关 设备的运行状态，监测量是实时的，监测装置一般称为馈线终端单元( f 1 u ) 。在 有数据传输设备时，这些量可以送到某一级的s c a d a 系统；在没有传输设备时， 可以选择某些可阻保存或指示的量加以监删。由于配电网内测点太多，【1 此要选 择确有必要的量加以监测，以节省投资。 ( 2 ) 控制它又分为远方控制和就地控制，这与配电网中可控设备( 主要是 开关设备) 的功能有关。如果开关设备是电动负荷r 丌关，并有通信设备，那就可以 实现远方控制分闸或合闸：如果开关设备是重合器、分段器、重合分段器，它们 的分闸或合闸是由这些设备被设定的自身功能所控制，这称为就地控制。譬如： 重合器本身具有故障电流检测和操作顺序控制功能，可按要求预先设定分断一重 合操作顺序它本身又具有继电保护功能，可以断开故障电流。远方控制又可以 分为集中式和分散式两类。所谓集中式，是指由s c a d a 系统根据从f t u 获得的 信息，经过判断作出控制，通常称为s c a d a m a t e 方式，也可以称为主从式：分 散式是指f t u 向馈线中相关的开关控制设备发出信息，各控制器根掘收到的信息 综合判断后实旌对所控开关设备的控制，也称为p e e r t op e e r 方式，即对等方式。 控制方式的选用要根掘配电网结构的复杂程度和对控制方式的适应性等要求而确 定。 ( 3 ) 故障区隔离即自动完成负荷转供及恢复供电的配电网中实现负荷转 供，恢复供电的过程。另外，在发生瞬时性故障时，通常因切断故障电流后，故 障自动消失，可以由开关自动重合而恢复对负荷的供电。 ( 4 ) 无功补偿和调压【8 】配电网中无功补偿设备主要有安装在变电站和用 户端两种。前者在变电站自动化中加以控制和调节，后者一般为就地控制。通常 采用自动投切开关或安装控制器两种方法加以实施。配电网内无功补偿设备的投 切一般不作全网络的无功优化计算，而是以某个控制点( 通常是补偿设备的接入 点) 的电压幅值为控制参数，或采用线路或变压器潮流的功率因数和电压幅值两个 参数的组合为控制参数。这一功能旨在保持电压水平，提高电压质量，并可减少 线损。 2 、用户自动化用户自动化这一说法见诸于我国出版的权威性出版物电 第7 页 嘞中南大学顾上学位论文第二桃嘲配电。动化慨述 机工程手册，国外文献中也有这种说法。在国内外许多文献中有一种称为需方管 理( d s m ) 的功能，其内容大体相同，有控制和自动化的内容，但更多的是一一种管 理，主要有负荷管理( l m ) 、用电管理、需方发电管理等。 ( 1 ) 负荷管理 我国传统的负荷管理( 负荷控制) 是在发电容量不足的情 况下采取抑制负荷的方法改善负荷曲线( 用削峰、填谷和错峰等控制手段) 。这种 控制曾在我国配电网中普遍采用。随着发电容量的增加，这种落后的负荷控制方 式必须改变。先进的负荷管理是根据用户的不同用电需求根据天气状况及建筑 物的供暖特性并依据分时电价，确定满足用户需求的最优运行方式，并加以用 电控制，以便用最少的电量获得最好的社会、经济效益以及用电的舒适度。 ( 2 ) 用电管理它主要包括自动计量计费、业务扩充、用户服务等内容。自 动计量计费可应用于不同层次，有为适应电力市场的交易，满足发电、输r 乜、配 电以及转供等需要的计量计费系统，有适合于不同的发电厂家、不同的供电部门 ( 公司) 的计量计费系统；还有直接记录各家各户的自动抄表系统。它们都涉及到 计量设备、数据传输( 通信) 和计费，甚至涉及与费用结算部门( 银行) 之n - j 的信息 交换。业务扩充是指用户报装、接电等一系列的用电业务的服务。用户服务方面 如停电报告及处理、交费及票据处理等，可利用计算机及通信等较先进的技术和 设备使服务的自动化水平和质量得以提高。 ( 3 ) 需方发电管理将用户的自备电源纳入直接或问接的控制之中，将有利 于配电网的运行，增加供电的可靠性，并有可能调节电网发电机组的运行，从而 提高经济性。 用户自动化的几个内容涉及电力供需双方，甚至与电力管理体制有关，必须 通过立法和制订相应的规则，并最终由电力市场来调节。 3 、变电站自动化 变电站在配电网中的地位十分重要。它既是高压配电网 中的负荷，又是下一级配电网的电源。变电站自动化是配电自动化的重点。近几 年来变电站自动化发展十分迅速。概括地说，它至少有如下一些基本功能：齐种 电器设备运行参数的监测；开关就地或远方控制；与继电保护通信：与智能电子 装置联接，并实行控制；与上级控制中心或其他控制系统通信；简单的数掘处理。 变电站自动化在技术上的进步也很快，这里不详述了。下面仅叙述变电站自动化 与馈线自动化的接口和配合的问题。 ( 1 ) 与继电保护配合实现馈线自动化有多种方法，开关设备也有断路器、 重合器等多种设备。馈线的负荷电流要考虑到负荷转移的情况，因此在保护的配 置( 包括重合闸) 和定值的设置上要加以综合考虑。 ( 2 ) 监控站点设置馈线自动化一般采用由馈线上的f t u 采集信息送到某 一级s c a d a 系统，由软件处理信息并作出判断，而后进行故障区隔离和负荷转 移，恢复供电，这种s c a d a 系统可以是在配调中心的主站，或者就是设在变电站 第8 负 - w = ! 堕查兰些! ! 兰些堡苎笙三童里璺墼皇! 望些塑堕 自动化系统。对于前一种方式，变电站必须将信息转发至配调中心，这大大增加 了变电站到配调中心主站的通信量，但简化了变电站的s c a d a 系统；对于后一 种方式，变电站的s c a d a 系统要增加馈线自动化的应用软件，这样实现了信息 和功能的分层，但增加了变电站自动化的技术难度。采用哪一种方式，要根据不 同的配电网具体地选择哪】。 4 、配电管理自动化( d m a ) 顾名思义，配电管理自动化是指用现代计算机、通信等技术和设备对配电删 的运行进行管理，从信息的角度看，它是一个信息收集和处理的系统。 2 3 配电自动化在国内外发展现状 电力系统的配电自动化在8 0 年代术首先由美国而后到其他工业发达幽家逐 步发展起来的，我国起步较晚，9 0 年代后期，随着我国经济的快速发展，整个社 会对电力的需求越来越大，原有的电力系统规模已难以满足这种要求，因此，从 9 7 年开始，我们国家加大了电力系统建设的力度，对城乡电网进行了大规模的改 造，不仅扩建了许多新的电网、电站，而且，重点放在旧电网的技术改造上。配 电自动化在这种大舞台上其发展是日新月异，越来越多的计算机技术、微电子技 术以及通信技术和综合化的系统得到完美的应用，产生出无人值班电站、智能化 配电所等。整个电力系统管理自动化的理论与技术也日趋完善 j 。 2 4 配电自动化体系结构l l ! ；l 结合配电自动化的发展及内容，可以从以下三个方面来认识配电自动化的体 系结构： l 、配电管理系统的功能体系结构 根据各系统的功能上，配电自动化管理体系可分为以下的层次结构： 配电管理系统 ( d m s ) 配电自动化系统( d a s 网络分析与优化( n a ) t 作管理系统( w m s ) 调度员培训模拟系统 d t s ) 图2 2 配电管理系统的功能体系结构 第9 贞 龇液城 纵 篇黧一 洲徽姓，|：! 耋 统 衙 刺 系 统负 e 加 稳 邓 虻 昨 管 电 嗵 弑 士 i 钉 一中南大学硕士学位论文 第二章电网配电自动化概述 2 、配电管理系统的一般应用结构 基于配电自动化的技术条件，目前配电管理系统一般按照以下的应用模式【l ， 实现： 图2 3 配电管理系统的一般应用结构 3 、 配电管理系统组成部分的作用说明 在下表中从配电自动化功能要求的几个方面简要说明其组成部分的作用，仅供参 考： 表2 1 配电自动化的各个组成部分的主要作用 l 提高供电提高供发挥现有提高管理水 可靠性屯质苗 设备容培 平、减员增效 进线监视 配变自动化 馈线自动化 变台巡检与无功电压综合控制 配电地理信息系统( g l s ) 负荷控制与管理系统 远方抄表和电能计费系统 第1 0 贞 - w 。一中南大学硕士学位论文第三章微机智能开票系统的需求分析 第三章微机智能开票系统的需求分析 本章以株洲冶炼厂供电系统为例，讨论开列电气倒闸操作票需解决的一般与 具体问题。 3 1 电气倒闸操作的基本规程1 2 7 圳 3 1 1 电气设备运行状态 根据电气闸刀操作中对设备操作次序的规则性要求，可以将电网中的设备划 分为有状态设备( 如变压器、回路断路器等) 和无状态设备( 输电电缆、二次设 备、闸刀等) ：有状态设备是指该电气设备状态的定义是由所在回路的闸刀、开关 位置状态以及是否设置了安全措施等要素确定的；无状态设备是指该电气设备只 有合、分或投入、退出两种情况( 可直接采用布尔值l 和0 表示) 。电网回路( 进 线或者馈出线路) 与有状念设备的状态可分为运行、热备用、冷备用和检修四类， 定义如下： l 、运行状态电力回路、断路器及闸刀都在合闸位置，电源至受电端的电 路完全接通，受电设备通电运行； 2 、热备用状态电力回路、断路器及闸刀都在断开位置，闸刀在合闸位置， 只要断路器一合，即可接通电源，受电端设备处于准运行状态； 3 、冷备用状态电力回路、断路器及闸刀都在断开位置，受电端设备与电源 有明显的断开点，受电设备无送电障碍： 4 、检修状态电力回路、断路器及闸刀都在断开位置，被检修设备两侧装设 有短路器及其他安全措施，设备处于停用检修状态。 在进行电气倒闸操作时，任何回路的基本操作次序是： 开关 上回路刀闸 除所有安全措旌 图3 1 单回路操作次序 单回路的操作一般是这4 类状态按照以上次序进行变化，并且，状态不能跳跃 如回路不能由检修状态直接转为热备用状态甚至运行状态，若这样会引起检修时 设置的接地线短路等严重误操作。 第1 1 页 炒中南大学硕士学位论文第三章微机智能开票系统的需求分析 3 1 2 电气设备倒闸操作的任务 在电力系统运行管理中，调度指令还不能等同于电气倒闸操作任务，电气倒 闸操作任务必须明确具体的操作对象和操作内容，应是调度指令的明细化、具体 化，根据电气设备倒闸操作的目的和调度指令的要求，电气倒闸操作的任务可大 致分为如下两类： l 、改变电气设备的运行状态 对于单一回路操作，往往是按照基本操作次序对回路进行停电( 包括需要的 安全措施) 、送电( 包括送电准备工作) 的操作，也是其运行状态的转换，任务描 述为： ( 1 ) x ( 回路由运行转换为检修状念，其负荷转为y y y 带； ( 2 ) x x x 回路由检修( 或冷备用) 转为运行状态，退出负荷转移： ( 3 ) x x x 由检修转为热备用； 等等。 2 、改变电力系统或电路的连接方式 当某一电网的进线侧或母联需进行停、送电操作时，一般要通过改变电网运 行方式，形成综合性操作，任务描述为： ( 1 ) 进线x 】【】( 退出运行，其负荷转为进线y y y 带( 或x 母线负荷通过母联带) ； ( 2 ) 进线x x x 投入运行，退出母联z z z ； ( 3 ) 母线x 由运行转为检修，改为运行方式二； 等等。 倒闸操作任务的表示与分析是一个较复杂的过程，也是实现完好人机对话的 关键性技术，即通过什么样的方式来对调度指令进行识别、分析，形成操作任务 的描述，在本系统中专门构造了一个任务分析器，来实现调度指令与操作任务的 转换。 3 1 3 电气设备倒闸操作的一般程序 电气设备倒闸操作的工作流程为： 接受命令明确目的填写操作票审核操作票监护执行结束汇 报，具体如下： l 、值班长根据下列情况之一：调度命令、检修工作票需要、设备严重缺陷、 事故处理需要。决定投停设备或改变运行方式，并报告分厂调度和运行所长： 2 、 值班长在接受和决定操作任务后，确定倒闸操作方案，下达给操作人和 监护人： 3 、操作人在接到值班长下达的操作任务后，应明确操作目的和操作程序， 并填写操作票； 4 、 监护人对操作人填写的操作票及操作程序进行审核，并签字认可； 第1 2 面 i - 一甲雨大学坎士学位论文弟二蕈磺机智鸵升果系统胂焉幕升聊 5 、 值班长负责审核操作票的准确性，并签字认可，操作票生效： 6 、l o k v 以上母线、3 5 1 w 以上进线倒闸操作的操作票，需经运行所长审核 同意后方能生效： 7 、执行操作必须有两人进行，一人监护，一人操作，先在模拟图上核对演 示，然后到设备现场，根据唱票对号复诵核对操作的程序进行 操作，操作人操作项，监护人在票上划“”一项； 8 、 若现场操作与主控室有操作联系，监护人可在现场用电话通知值班长， 由值班长监护监盘员按监护人的命令逐项完成： 9 、监护人在一项任务全部完成以后，立即向值班长报告，值班长应将操作 结果向有关人员汇报。 基于以上过程，微机智能开票过程为： r l 接受调度指令1 分析操作任务 厂 确定操作方案 二工 开列操作步骤 k 芝壁堡堡茎， 图3 2 微机开列操作票过程 3 1 4 电气设备倒闸操作的内容 倒闸操作是完成设备运行状态或系统运行方式的改变以及符合分配的变化 而进行的设备停送电操作。包括下列内容： 1 、备检修后的验收、送电前的检查、绝缘遥测； 2 、检查断路器和隔离开关的位置： 3 、合上或拉开断路器； 4 、合上或拉开隔离开关： 5 、合上或拉开变压器中性点闸刀； 6 、调整有载开关或电位器、升降直流输出电流： 7 、投入或退出控制回路、合闸回路、信号回路、保护回路及电压互感器回路的熔 断器： 8 、投入或退出继电保护和自动装置： 9 、检查负载电流、环路电流及电源电压； 1 0 、验两电源之间相序是否正确； l l 、检验设备确无电压并释放残压： 筢1 3 页 i - 一 一中南大学硕士学位论文 第三章微机智能开票系统的需求分析 1 2 、安装或拆除短路接地线，合上或拉开接地刀闸： 1 3 、安装或拆除警告牌，临时隔板、临时围栏； 1 4 、开启或停运冷却装置。 根据电网电压等级以及电网的结构，也还存在其他的一些内容，这里不赘述。 3 1 5 操作票的填写要求 综合以上内容，操作票的填写一般有以下要求： 1 、操作任务：被操作设备有何种状态转换至何种状态、供电方式( 运行方式) 改变的内容： 2 、操作顺序：按操作内容顺序逐项填写； 3 、下列内容不应写在操作票上，但应包括在相应的程序中： a 检查断路器和刀闸是否在闭合或断开； b 设备送电后检查其运行是否正常： c 推入或拉出手车或隔离开关柜，检查其锁定位置： d 推入或退出二次回路电源、保护、信号后检查其是否正常。 4 、整流机组的停、送电( 包括水系统) 和3 k v 以上高压风机馈线的停、送 电都必须填写倒闸操作票： 5 、一般回路的低压操作( 风机、水泵等) ，可以填写操作票，允计有操作权 的值班员单独操作； 整流机组的均压、均流测量，低压电器的电压、电流测量，可以不填写操作 票，但应有人监护才能进行。说明：以上基本要求主要是针对株洲冶炼变电 站的倒闸操作，当然，也具有一般性。 3 2 微机智能开票系统的功能要求p i 围绕丌列操作票问题，对于微机智能丌票系统应具备以f 功能： l 、 电气设备状态与参数显示 基于电网一次接线图或g i s 系统的图形 界面，在线显示所有参与倒闸操作的一、二次设备的实时状态及其电性参数， 从而形成对整个电网运行情况的分析与评估： 2 、 状态修改与电网参数配置由于自动开列操作票所依据的设备状态 必须与电气设备的现场实际状态严格一致，因此，当出现异常情况时，如数据 采集通信故障导致数据出错等原因，必须由手工对错误状念进行修改；电7 i 发 备开票参数( 编号、类别、所属回路等) 和电网结构参数( 电压等级、母线负 载等) 的初始化以及电网结构变化时参数的变化都能够得到配置保存，史现配 电网络的构建； 3 、 图形开票功能操作人员在配电站实际接线图形界面上进行一、二次 设备的模拟操作及检查、测量、验电等特殊操作，通过逻辑判断和“们u 改祷伊 - 卅 ：二主塑叁兰堡主兰垡堡苎 至三至垡坐塑壁茎墨墨堑塑互耋坌塑 置的检验，如软件自动生成含二次项的完整操作票，已达到检验操作票和人员 培训的目的； 4 、 典型票功能在运行管理工作中，作为变电运行值班人员填写操作票 的样板票【3 9 1 ： 5 、 手工开票功能在共开票界面下，选定有关的一次设备，系统将调 出相关的一次、二次设备【4 l 操作内容供选择输入，输入的内容将随时接受系统 的检验，并对输入的错误信息、位置信息及逻辑条件进行显示，供用户参考， 最后生成正确操作票： 6 、 五防闭锁口1 的连接功能操作人员在完成操作票后，系统自动生成 五防传票，通过传票口令传至电脑钥匙进行五防操作： 7 、 图形模拟功能系统根据选择的操作任务在接线图或g i s 系统幽形 界面下自动完成对整个操作过程的模拟显示： 8 、 运行记录与信息管理功能对执行后的操作票、相应的历史状态以 及各种运行记录的登录进行储存、处理、检索及输出和相关记求的天联与数抛 的网络传递； 9 、运行信息查询功能运行信息、设备信息的查询、检索与统计分析： 设备台帐与修试管理，文档信息与图形信息的阅读与查询； 1 0 、 仿真培训功能2 5 1系统可提供多种方式的培训演习功能。如图形方式 的培训演习、典型票阅读、倒闸操作培训和反事故演习等，作为防止变电运行人 员填写操作票“返生”的措施： l l 、 操作管理功能不但能为运行管理的科学化提供依据，也能为考查操 作人员提供一种渠道，同时还可强化对闭锁装置本身的运行管理m4 。 为了实现以上功能，智能化丌票系统设计必须要满足以下要求： 】、实用性 能真f 编辑同常工作中从已知的方式( 起始方式) 到所需的目标方式【终一 方式) 随方式变化的操作票。例如：x 开关由运行于母线转冷备用，只要在模 拟图上由起始方式改变到终止方式，它就能生成一份合格的调度操作票，简明实 用，改变以往繁琐的人机对话过程，只要对图操作，不必人为控制开票过程。 2 、灵活性 往往起始方式是不变的，但终止方式可以根据工作的需要而不同，或冷备用 或检修，用综合调令描述同一条操作票，但最终的方式却不同。这就要求其具有 很强的灵活性。 3 、综合能力 现行调度命令大多为综合命令，对于“起”一“终”方式相列或不同的设备， 按规定可在一张操作票内综合成一条命令下达。 第1 5 页 ，。 剿中南大学硕上学位论文第三章微机智能开票系统的需求分析 4 、逻辑判断能力 微机智能开票系统的逻辑判断能力真正体现其“智能”特点。它必须从被操 作的对象中，找出该对象( 即设备) 的“状态”，而且还要分析判断相关设备的关系， 从而“联动”地改变相关设备，以保证开票的正确性与安全性。 5 、合、解环点的潮流【4 】计算能力 一般大型操作都相应地涉及到不同的所、站负荷转移，这个过程需要计算负 荷潮流，可以利用合、解环潮流计算软件来计算负荷潮流，以明确合、解环点。 6 、不仅针对一次设备【4 】，而且针对二次设备【4 】 往往一次设备的变化将影响到二次设备的变化。因此，在操作票中，同样要 反映二次设备的状态变化以及相应改变的保护定值状况，以保证开票的完整性。 微机智能开票系统的建立应有效地服务于调度工作。只有这样的，符合实际工 作需要的微机开票系统才能受到现场使用者的青睐。 3 3 自动开列调度操作票的基本规范 地区电网的主要特点是以开环运行方式为主，取2 2 0 k v 环网为电源点形成串 联辐射型供电网络。主要有两种供电形式：a 一条线或多条线( 一条运行，其余 备用) 送某一地区负荷：b 一条t 形线上接多路区域负荷【l “l ，应根据地区电网的 特点，做好以下几点工作： 1 、规范智能操作票中的调度术语规范的、格式化的调度术语为微机开票提供 所需的语言基础。微机智能开票系统本身不能任意书写命令，规定格式化的调度 术语。由微机程序控制，分配被操作的设备名就形成一条