智能变电站二次设备即插即用理论模型与应用研究

为解决智能变电站新建及改造过程中二次设备配置繁琐和文件生成复杂的问题,提出了智能变电站二次设备即插即用理论模型。为实现即插即用的功能,首先设计了二次设备即插即用框架,针对设计的框架,从硬件层面和软件层面实现需求功能。硬件方面采用双核异构处理器外加FPGA构成的三核硬件平台,软件方面实现分层化设计,由支持层、功能层、应用层系统组成,实现了层与层的解耦,便于后期维护和软件组件的重用。在二次设备模型基础上,增加即插即用特有的数据及功能描述,从设备、数据和功能三方面进行了说明。为测试功能应用,进行保护和测控两方面验证仿真。同时设计了二次设备顺序控制、防误闭锁、五防闭锁和虚端子校验等方面控制校核逻辑。最后,通过功能测试证明了所设计模型可正确自动进行设备配置的读取、下装和相关参数配置修改。     

基于标准接口的智能变电站预制舱“即插即用”式接线方案研究

预制舱式二次组合设备是智能变电站模块化建设的重要方向,预制舱内设备标准化接线对于提升预制舱式二次组合设备质量至关重要。针对目前工程建设中存在的预制舱内接线混乱、配合工作量大、现场返工频繁等问题提出预制舱标准化接线方案,对设备接口的定义和型式进行标准化设计,使设备接口简化、布置集中、功能明确,实现预制舱内设备"即插即用"式对接,减少了厂商与设计院间配合工作量,提升了预制舱内接线效率和质量。     

智能变电站二次设备协同自动检验技术研究

为提高智能变电站二次设备检验的效率及正确性,提出一种基于标准化作业指导书的多装置协同自动检验技术。首先基于智能变电站相关规范,建立智能变电站二次设备的基础信息模型库;然后依据专家知识建立二次设备检验任务通用模组,利用通用模组组态生成二次设备的标准化作业指导书;再根据SCD中IED之间的关联关系,实例化标准作业指导书;最后将多台继电保护装置分布式配置,通过移动终端同步下发测试指令,实现多装置的协同自动检验。实例验证结果表明,基于标准化作业指导书的多装置协同自动检验技术可有效提高智能变电站二次设备检验任务的效率,保证检验任务的正确性。     

智能变电站二次系统优化集成配置研究

基于目前智能变电站二次系统基本组成和设备应用情况,提出了智能变电站二次系统优化集成实现方案,从测控保护、过程层设备、一体化信息平台、故障录波及网络分析、网络配置、二次组屏等方面分析了优化集成的可行性和经济效益,并对智能变电站二次系统发展方向进行了展望.     

智能变电站二次设备自动检测系统设计

介绍了一种基于IEC61850通信规约,由PC机和嵌入式测试仪两部分构成的自动检测系统能够实现对测试设备的自动虚拟接线,可方便、灵活地设置检测方案,实现基于检测方案的输入信号自动模拟、输出信息自动验证、测试过程自动记录等功能。自动检测系统的软、硬件设计考虑到系统实时性的需求,能够对站内二次设备大多数功能实现自动检测,对于智能变电站的测试具有积极的意义。     

智能变电站二次设备模块化建设方案研究

结合国网公司近年实施的智能变电站建设经验,对智能变电站二次设备模块化建设方案进行总结。     

基于SCD文件的智能变电站二次回路可视化

智能变电站采用全站配置描述文件描述二次回路,而全站配置描述文件的可读性较差且不含对二次物理回路和物理端子的描述。为解决现有全站配置描述解析软件和方法无法实现对二次回路完全可视化的问题,本文基于IEC61850标准建立交换机和配线架的智能电子设备模型以扩充全站配置描述文件,为二次物理回路可视化提供依据,并设计了基于C#的智能变电站二次回路可视化系统用于解析扩充智能电子设备模型后的全站配置描述文件。用该可视化系统解析扩充后的内蒙古某智能变电站的全站配置描述文件,可展示站内二次虚回路和二次物理回路,验证了该可视化系统的有效性。     

智能变电站二次设备的状态监测技术分析

阐述了在智能变电站采用二次设备监测技术的意义,分析了智能变电站二次设备在线监测系统的构架、功能组成和监测技术等,以期为智能变电站二次设备状态监测技术在智能变电站中的推广和应用提供技术参考。     

智能变电站二次设备互换性探讨

针对智能变电站二次设备互换性进行了探讨。分析了互换性需要具备的技术条件,并总结了同厂家同型号产品更换、不同厂商功能同类产品的互换、基于通用软硬件平台的装置功能互换三种互换模式的可行性、存在问题和解决方案。针对目前关心的不同厂商功能同类产品互换问题,分别从过程层合并单元智能终端、间隔层保护测控装置、站控层设备角度提出了设备互换性的实施方案,为推进智能变电站二次设备互换性工程实施提供了技术指导。     

基于SCD文件的智能变电站二次系统C#模型研究

针对智能变电站SCD文件结构复杂和操作繁琐的问题,设计了智能变电站二次系统在C#中的模型。该模型包含负责SCD文件操作的SCDDocument类、负责IED信息提取的IED类以及负责子网信息获取的SubNetwork类,给出了各类的属性和方法设计。通过实际智能变电站的SCD文件数据,利用C#编写的验证程序,验证了设计的可行性。利用该模型可方便地读取SCD文件中的数据,以面向对象的方式管理SCD文件中的数据,并为相关应用软件开发过程中的SCD文件操作提供解决方案。     

基于一二次深度融合的多智能体FTU研究

在主动配电网条件下,馈线终端单元FTU的功能和性能都需要拓展与提升。针对以上背景,提出了一种基于一二次深度融合的多智能体FTU。这种FTU包括宽带电压传感器、宽带电流传感器、信号转换单元ADCU和主控单元MCU 4个部分。其中：ADCU承担数据采集、电能计量及分合闸控制命令转换任务;MCU配置了北斗/GPS接收机,承担PMU、故障识别与隔离以及无线通信任务;MCU与ADCU的数据交换采用高速光纤通信,通信协议可以灵活选择或自定义;MCU与ADCU之间仅工作电源有电气连接,消除了电气连接环路,有效地提高了抗干扰能力。详细设计了所提多智能体FTU的系统结构、基于文氏桥电路的宽带电压传感器和铁芯带气隙的宽带电流传感器。重点研究了多智能体的“环境”构建方法和同步协调机制、特定功能智能体的设计原则和结构。所提技术方案满足配电自动化设备集成化和智能化的设计理念,拓展了FTU的功能,提高了FTU的性能,为本领域研究者提供了一种新的思路。     

基于配电监控终端的配网故障区域判断和隔离

为充分发挥日益完善的馈线自动化硬件系统的功能来达到迅速判断隔离配网故障区域的目的 ,算法采用变结构耗散网络配网模型 ,将配电网的开关看作图的顶点 ,将其馈线看作图的弧 ,并将流过开关的电流当作顶点的负荷 ,将馈线供出的负荷 (即接于该馈线的配电变压器供出的负荷 )当作弧的负荷 ,通过合理配置配电监控终端快速构成配网归一化负荷矩阵 ,从而进行过热弧搜索以有效地解决配电网络故障区段的判断和隔离问题。实践结果表明使用本算法能快速有效地达到目的。同时给出了算法中关键模块的程序框图 ,对算法中的稀疏矩阵数据结构也进行了详细描述     

基于设备自锁定技术的二次设备就地运维方法

针对智能变电站就地运维中缺少二次设备位置自动定位、设备压板无强制闭锁的现状,提出了基于设备自锁定技术的二次设备就地运维方法。该方案在监控主机上部署一套智能运维防误模块,通过一体化业务平台获取站内信息并结合规则库来实时计算站内所有操作对象的防误闭锁状态。通过智能变电站二次设备空间数据模型和电力专网的智能变电站二次设备物联网系统,完成就地运维操作的二次设备自定位与自识别功能。并完善二次设备与智能运维防误模块交互的防误机制,实现智能变电站二次设备定位及操作对象自动锁定,达到就地防误操作的双重确认机制。该方案在实际工程应用中取得了良好的效果,提高了运维安全性,解决了运维人员的困惑。     

雷电冲击电压对配电一二次融合成套设备测量准确度的影响

为解决一二次融合成套开关设备中二次设备受电磁干扰影响所导致的准确度问题,设计了一套抗干扰测量系统,并基于雷电冲击电压试验电路和抗干扰测量系统对配电网一二次融合成套开关设备测量准确度进行雷电冲击电压干扰测试,采集电压波形并进行时频域分析,得到导致其测量准确度下降的原因。提出在馈线终端采集单元基准端加保护器件和互感器二次输出端加滤波装置这2种防护方案,并对方案的效果进行理论分析和试验验证。结果表明,雷电冲击电压将通过互感器传至二次设备,使得互感器二次侧产生较高的耦合电压,其试验实测幅值达几千伏,频率在几MHz至30 MHz之间,对互感器的准确度影响较大;通过在互感器二次出线端口增加高频滤波装置能有效降低耦合电压,干扰信号强度降低为原来的20%左右,比差和相差降低为原来的40%左右。     

计量箱在35kV及以下配电网中的应用

在分析电能计量装置综合误差的基础上,提出在35kV及以下电压等级的配电网中采用高压计量箱计量电能的措施以减少综合误差和防止窃电。     

配电网继电保护一二次联合数字仿真系统研究

针对目前配电网继电保护数字仿真系统只能实现二次侧仿真、仿真效果不明显的缺陷,提出了能同时进行一、二次仿真的配电网继电保护一二次联合数字仿真系统。给出了仿真系统的总体设计方案,并从故障数据获取、对外数据接口、故障数据转换以及保护算法4个方面,阐述了该仿真系统的关键技术及相应的实现方法。基于PSCAD/EMTDC和VC++构建了一二次联合仿真系统,并应用该仿真系统对线路过电流保护算例进行了仿真。算例仿真结果与理论分析一致,验证了所研究仿真系统的正确性和有效性。     

基于多代理技术的有源配电网供电恢复策略

针对有源配电网发生故障后的快速供电恢复需求,提出基于多代理技术的自愈恢复系统。该系统采用分层协调的恢复模式,由下层区域代理为本区域发起供电恢复进程,上层馈线代理协调处理下层代理间的冲突。提出功率平衡度和转供容量裕度指标,基于该指标,当配电网故障隔离后,非故障失电馈线被分解为多个独立的区域,自愈系统能通过微网聚合恢复失电区域的供电,还可利用联络开关对孤岛区域进行负荷转供,达成综合恢复供电的目标。在供电恢复过程中,同时考虑馈线电压和电流的约束限制,保证系统在故障恢复后的安全稳定运行。在DIgSILENT软件上搭建含分布式电源的4馈线配电系统,仿真结果验证了所提策略的可行性和有效性。     

基于多Agent的遥视与EMS系统的结合应用

介绍了目前电力系统安全运行的重要监控手段—EMS系统和遥视系统,提出一种基于多Agent的监控系统模型,给出它的体系结构,讨论其协同工作策略。将Agent主体视为遥视系统和EMS系统,遥视Agent和EMS Agent又可分解为多Agent系统,利用Internet的信息资源,使在线的多Agent协同工作,实现遥视系统与EMS系统的功能结合。     

基于Romberg积分算法的直流配网电能计量方法

针对直流配电系统中直流母线存在谐波干扰的问题以及直流侧电流电压波形的非周期性特点,论文在深入研究影响传统电能计量算法计量精度因素基础上,深入分析直流电能中含有大量谐波时对计量结果的影响,对直流电能计量算法提出了改进方案。将复化Newton-Cotes算法和Romberg求积法引入直流配网电能计量当中,利用高阶积分法对功率积分来实现高精度电能计量,且不增加计量算法的计算量。与传统的电能计量法相比文中采用的算法结构简单、计量精度更高,适合直流配电系统电能的准确计量。     

基于多模型融合集成学习的智能变电站二次设备状态评估

为准确评估智能变电站二次设备运行状态,建立了二次设备状态评估指标体系,并结合多种机器学习算法的差异性,提出了基于多模型融合集成学习的二次设备状态评估法。该方法采用双层结构,上层中利用划分好的数据对数个基学习器进行k折验证,下层中利用全连接级联神经网络融合多个基学习器,并采用改进的列文伯格-马夸尔特算法训练该神经网络加速模型收敛。实例分析表明,所提出的方法可以准确地评估二次设备的运行状态,并为智能变电站系统和二次设备的检修工作提供指导意见。