電網(wǎng)安全自動化仿真模型的設(shè)計與實現(xiàn)

王稼睿

寧夏固原市電費管理中心，寧夏固原 756000

電網(wǎng)安全自動化仿真模型的設(shè)計與實現(xiàn)

王稼睿

寧夏固原市電費管理中心，寧夏固原 756000

在電網(wǎng)運行中，為核驗電網(wǎng)的安全性、強化安全網(wǎng)絡(luò)的培訓，需要建立電網(wǎng)安全自動化仿真模型系統(tǒng)。因此，仿真化模型試驗是電網(wǎng)安全建設(shè)的重要環(huán)節(jié)之一。本文基于電網(wǎng)特點，根據(jù)仿真系統(tǒng)的自動化裝置要求，分析安全仿真模型主要構(gòu)成單元及程序?qū)崿F(xiàn)方法，探討了電網(wǎng)安全自動裝置的的構(gòu)成，并完成了仿真系統(tǒng)的理論設(shè)計。

電網(wǎng)安全；仿真系統(tǒng)；通用模型；設(shè)計；程序?qū)崿F(xiàn)

為確保電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定，電網(wǎng)運營系統(tǒng)必須配備相應(yīng)的自動化安全設(shè)備。電力自動化安全裝置是電網(wǎng)安全不可或缺的組成部分，其應(yīng)該包括低頻減載、低壓減載、高頻切機、低頻自起動以及安全控制設(shè)備等。各種安全配置行為互不相同，共同確保整個網(wǎng)絡(luò)運行的安全。在電網(wǎng)運行中，為核驗電網(wǎng)的安全性、強化安全網(wǎng)絡(luò)的培訓，需要建立電網(wǎng)安全自動化仿真模型系統(tǒng)。有基于此，建立各種安全自動裝置的模型并在程序上實現(xiàn)，是電網(wǎng)安全建設(shè)的必要研究之一。

1 4個單元的模型構(gòu)思

出現(xiàn)安全隱患之后的自動安全操控，是電網(wǎng)安全仿真的基本構(gòu)思。即在出現(xiàn)一定的運行條件后按預(yù)先設(shè)計的邏輯進行自動化行為控制路。通常來說，自動裝置應(yīng)該由4個單元部分組成，即“設(shè)備采樣”、“啟動邏輯”、“設(shè)備選擇”、“設(shè)備動作”。每個構(gòu)成單元的功能不一樣，4個部分之間之間的邏輯關(guān)系以及因果動作，構(gòu)成了安全自動裝置的運行原理。

一般的自動化裝置理論上均應(yīng)由以上4個構(gòu)成單元構(gòu)成，但對于相對復(fù)雜的電網(wǎng)安全自動裝置，則必須具備相應(yīng)的較復(fù)雜的控制策略。有必要在仿真系統(tǒng)中將裝置的復(fù)雜邏輯分解成許多啟動邏輯并分別由通用模型建立具體模型，由這些獨立的具體模型來構(gòu)成一個總體的安全自動裝置模型。

2 自動化仿真模型的設(shè)計核心環(huán)節(jié)和實現(xiàn)重點

有條件的啟動和正確的邏輯判斷是自動化仿真的核心。在預(yù)設(shè)出現(xiàn)的條件下，自動啟動邏輯單元與設(shè)備選擇單元，并進行主要邏輯判斷。啟動邏輯單元描述裝置的啟動邏輯；設(shè)備選擇單元描述裝置動作設(shè)備選擇上的邏輯并最終形成裝置動作設(shè)備列表。在相對復(fù)雜的電網(wǎng)安全裝置系統(tǒng)中，各種安全裝置的主要區(qū)別也在于不同裝置的啟動邏輯判斷以及動作的設(shè)備選擇不同，因此安全自動裝置仿真模型的實現(xiàn)重點主要在于實現(xiàn)各種安全自動裝置模型的啟動邏輯單元和設(shè)備選擇單元。

3 自動化仿真模型的設(shè)計實現(xiàn)

3.1 啟動邏輯

3.1.1程序設(shè)計

在程序設(shè)計上，本文采用通用的表達式的方法來實現(xiàn)仿真模型的邏輯啟動。表達式由運算符、變量和常數(shù)形成的的組合，被廣泛應(yīng)用于執(zhí)行運算、處理字符或測試數(shù)據(jù)。對采樣設(shè)備的采樣值進行數(shù)學運算和邏輯運算就可以表達出各種啟動邏輯。

安全自動裝置模型中設(shè)計了以下幾類運算符

數(shù)學運算符：+，-，*，/

比較運算符：=，＞，＜，＞=，＜=，＜＞（不等于）

邏輯運算符： &（與）,|（或）

其他運算符：(，)

各種運算符按下表的順序存在計算優(yōu)先級，同一級別的運算符優(yōu)先級相同，見表2。

算法名行為模式?jīng)]有行為模式，所有動作設(shè)備全部動作選擇算法名稱 行為模式空沒有行為模式，所有動作設(shè)備全部動作數(shù)量選擇 按數(shù)量選擇動作設(shè)備最大 選擇最大功率設(shè)備最小 選擇最小功率設(shè)備

以一個簡單的線路過載聯(lián)切負荷裝置為例：當線路1狀態(tài)（L1STAT）采樣為跳閘狀態(tài)，同時采樣線路2電流（L2C）大于整定值（CONSTC）時裝置啟動，動作切除負荷。該裝置的啟動邏輯可以描述為如下表達式：（L1STAT=1）& （L2C ＞ CONSTC）。

3.1.2表達式解釋

程序運行上需要對各種表達式進行正確解釋，可以通過堆棧運算計算出表達式的值。堆棧運算求值的原理就是在程序中掃描表達式，并運用進棧、出棧等運算進行分解求值。下面就表達式“(2.0*(a+b)-3.5*c)＞100”進行堆棧運算分解，其中計算過程如表3所示。

表3 堆棧運算計算過程

通過堆棧運算得到各種表達式結(jié)果，對設(shè)計邏輯進行了準確描述，從而在程序上實現(xiàn)安全自動裝置模型的啟動邏輯。

3.2 設(shè)備選擇

設(shè)備選擇時要對動作設(shè)備綜合判斷，利用設(shè)備選擇算法（最大、最小、排序等）及對應(yīng)的行為模式來實現(xiàn)。具體程序?qū)崿F(xiàn)上用枚舉法枚舉了各種選擇算法和行為模式，見表4。

表4 安全自動裝置的設(shè)備選擇算法及行為模式

其中各種選擇算法帶有不同的參數(shù)，參數(shù)可以是數(shù)值也可以是計算表達式。

4 結(jié)論

隨著國家電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模的日益擴大，電力安全穩(wěn)定問題的日益突出，基于電網(wǎng)安全的仿真模型研究，更應(yīng)該趨向?qū)嵱没?。從安全實踐來看，本安全自動裝置通用模型可以很好地實現(xiàn)電網(wǎng)安全自動裝置的仿真模擬。

[1]張力平.電網(wǎng)調(diào)度員培訓模擬(DTS)[M].北京：中國電力出版社，1998.

[2]趙希正.強化電網(wǎng)安全保障可靠供電--美加“8·14”停電事件給我們的啟示-廣東電力2003(10).

TM7

A

1674-6708（2011）51-0183-02

王稼睿，電力助理工程師，工作單位：寧夏固原市電費管理中心，研究方向：電力營銷分析及線損管理