一种配电网合环操作智能辅助决策系统及方法、设备、介质

1.本发明属于电力领域，更具体的说涉及一种配电网合环操作智能辅助决策系统及方法、设备、介质。


背景技术：

2.在我国配网自动化项目起步非常晚，成长也非常缓慢，许多关键技术由于缺少应用也没有实质性突破，与国际上先进技术存在较大差距。由于前期在配网环节投入严重不足，重视程度也不够，当前国内的配网自动化还主要停留在配网监控以及故障停电快速处理技术应用上，没有深入挖掘配网管理应用。
3.国外配网自动化发展已经非常成熟，商业模式上配网公司是独立经营模式，由于市场需求增长缓慢，客户对供电质量和可靠性要求高，配网公司为了获取更多收益、提高电能质量和提升客户满意度，开发出了非常多的配网管理应用。
4.开关操作序列管理从用户交互方式、操作预演编辑、操作执行方式以及电网分析工具等方面有非常完整的解决方案，改变了以前调度员靠经验判断的传统模式。而且在国外，目前已经开展了主动配电网相关的研究和应用，节能环保的工作开展得也比较早，所以已经有大规模的分布式电源接入配电网的情况，所以针对这样的情况，倒合闸智能辅助系统在开关控制优化和电网经济运行方面提供了很大的支持。
5.而在国内，其核心技术上在配网模型建设应用环节上彼此脱节，尤其是基于gis背景图形的配网模型实用化还比较少，目前还停留在静态资产数据管理的技术层面上，配网潮流计算只能在研究态下获取某个时间数据断面的分析，动态实时潮流没有实现，研究态与实时态之间应用切换交互功能非常少，这些基本条件制约了配网管理的深层次的应用。而再将上述的这些功能结合到调度员倒合闸操作管理上的这样的应用几乎没有，存在技术上的真空。况且，国内对于主动配电网的研究尚处于起步阶段，所以与其配套的相关系统，如倒合闸智能辅助系统基本没有成功的应用。


技术实现要素：

6.本发明通过开关操作序列、配电网网络建模、配电网倒合闸拓扑分析、倒合闸过程中的实时动态分析、倒闸操作票对比分析等，为调度员的倒合闸操作提供智能辅助决策支持。
7.为了实现上述目的，本发明是采用以下技术方案实现的：所述的一种配电网合环操作智能辅助决策系统包括模块用于搭建配电网模型，实时获取配电线路负荷情况及运行潮流的配电网模型模块；用于构建开关操作序列管理方法，实现智能的倒合闸操作管理，在模拟态下创建开关操作序列、进行各种操作验证和性能分析功能的开关操作序列管理模块；用于进行配电网倒合闸拓扑分析，实时运行配电网的各种拓扑分析的配电网倒合闸拓扑分析模块。
8.进一步地，所述的配电网模型模块以各种视图方式展现配网，网络模型nm为执行所有其它dms功能所必需的基本功能，配电网模型nm包含所有必需的网络拓扑数据，以及所有 dms功能运行必需的数值数据，配电网络中的所有物理实体都被分为对象和元件，它们通过间隔相连接，所述的配电网模型nm（1）可以处理单相、二相和三相络；（2）三相配电网络的单相和三相展示；（3）可以处理平衡和不平衡三相配电网络元件；（4）分析一种具有更多个电压等级的网络；（5）基于开关状态分析拓扑结构、并生成辐射状和网孔状配电网的网络图临时元件-诸如确定切断一个馈线段、加入一个跳线、删除一个跳线、加入接地装置、添加移动式发电机；（6）模拟加入新的变电站、电容器或电抗器，便于案例分析。
9.进一步地，所述的配电网模型模块还包括电网运行潮流计算模块，实时获取配电线路负荷情况及运行潮流，其中配电网倒合闸操作潮流计算用来分析辐射状和弱环网的配网的稳态，该功能包括那些用于计算单相对称状态和三相不对称状态的模块，不平衡网络不仅包含不平衡三相元素与打开的连接线路、变压器，“混合”网络包括三个，两个，单相部分和元素，不平衡网络不仅包含不平衡三相元素，线路、开口连接的变压器，混合”网络包括三相，两相和单相部分线路和元素。
10.进一步地，所述的开关操作序列管理模块，支持手动创建、自动创建、显示、修改、维护和打印开关操作序列指令sso，开关操作序列指令sso是一种在执行网络元件的预定义开关程序时、由用户指导并制定的操作清单；当手动创建开关指令时，每个开关指令需都包括标题和内容，开关指令的标题包括关于开关指令的一般信息，一般信息包括开关指令序列号、电路名称、开始日期和时间、完成日期和时间、工作人员 id 号、工作描述、工作地点、指令发出人和时间、检查情况、状态确认。
11.进一步地，所述的开关操作序列管理模块，有两种操作模式分别为实时模式和研究模式，在实时模式和研究模式中执行先前定义的开关指令，研究模式中该功能允许用户测试和模拟实际操作执行之前，该操作指令对电力系统带来的潜在影响；用户在实时模式和研究模式中能够执行开关指令和逆向开关指令，必须将开关指令提前设置在活动状态，并对设置情况进行证实和确认，在活动状态中，任何开关指令都不能被改动。
12.进一步地，所述的配电网倒合闸拓扑分析模块，进行配电网倒合闸拓扑分析，所述的拓扑分析包括拓扑分析提供的主要分析包括:（1）通过名称或 id定位网络元件变压器、线路段；（2）定位和标记网络元件的供电路径；（3）确定和标记网络元件的状态区分通电和断电网络元件、开关状态；（4）定位和标记网络环路；（5）定位和标记选定元件下游的所有网络元件；（6）通过选定的源节点定位和标记辐射状供电的所有元件；（7）定位和标记为一个点供电的所有电源和电流方向；（8）根据电压等级进行着色；（9）根据网络接地部分进行着色；（10）根据元件的开/关状态进行着色；（11）根据三相变压器的相移进行着色；
（12）根据元件区域馈线、变压器或变电站区域进行着色；（13）根据有功相位进行着色；（14）根据网络组进行着色网络划分和责任区。
13.又一方面，一种配电网合环操作智能辅助决策方法，所述的能辅助决策方法包括以下步骤，步骤1建立配电网模型，并进行配电网运行潮流计算；步骤2构建构建开关操作序列管理方法，用于管理和模拟操作以及实际操作的开关操作方法；步骤3对配电网进行倒合闸拓扑分析，实时运行配电网的各种拓扑分析，同时在开关操作序列管理的运行过程中展示每个开关操作对电网拓扑变化所产生的影响；步骤4通过步骤1-3后，完成对配电网倒合闸的实际操作。
14.另一方面，一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述处理器执行时实现所述的一种配电网合环操作智能辅助决策方法。
15.再一方面，一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述的计算机程序被处理器执行时实现一种配电网合环操作智能辅助决策方法。
16.本发明有益效果：首先可以大大提高开关倒合闸操作的安全性和可靠性，有效避免电网的二次事故。规范化调度操作的流程和管理手段，提高电网管理的智能化水平，更多得去考虑多种优化的操作方式，而不是粗放的管理模式。
17.为今后的主动配网提供一套完整的开关操作控制平台，提高供电的可靠性。间接促进智能配电网的经济运行，该平台有助于用户进行调度智能经济运行分析，协同其他相关的功能模块开展配网侧的多种分析组合。
附图说明
18.图1为本发明系统框图；图2为本发明方法流程图。
具体实施方式
19.以下将以附图公开本公开的实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本公开。也就是说，在本公开内容部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些现有惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式示出的。
20.如图1-2所示，搭建配网模型；实时获取配电线路负荷情况及运行潮流；研究开关操作序列管理技术、配电网网络建模与拓扑分析、辅助决策系统工作模式切换技术、倒合闸过程中的实时动态分析、倒闸操作票对比技术；构建智能辅助策略，直接在实时潮流、拓扑分析和性能指标的计算结果上进行预演，预演结束后能够保存模拟成功的操作序列，并可直接在实时态下快速执行该操作序列。最终为调度员提供操作预演及影响负荷、及对配电网各方面的影响和冲击情况，以供调度员决策，减轻调度运行人员工作压力，降低劳动强度，提升工作效率，进而提升电网可靠性和客户满意度。
21.通过采用基于多态模式的调度员倒合闸操作智能辅助策略，能大大提高供电局的调度和管理水平，改善当前很多供电公司供电可靠性不足和电能质量低的问题，同时也为今后主动配电网创造坚实的基础。
22.该辅助策略首先通过建立起一套完善的电网模型，通过导入中压和用户侧的数据，辅助和加强电网潮流的分析，同时通过结合地理背景信息可以实时展示电网运行状况以及拓扑情况分析。重要的是，在调度员进行开关操作之前，可通过系统在模拟态下辅助生成操作票序列，逐步并实时的分析开关操作所带来的影响，比如停电的用户数量和停电范围等，帮助调度员做出决定，选择最合理的开关操作序列，并在实时模式安全得将倒闸操作执行到位。
23.配电网网络建模创建网络模型，并以各种视图方式展现配网。
24.网络模型(nm)为执行所有其它 dms功能所必需的基本功能，它包含所有必需的网络拓扑数据，以及所有 dms功能运行必需的数值数据。
25.配电网络中的所有物理实体都被分为对象和元件，它们通过间隔相连接。
26.用于单一电压等级的等效规范化方案都可从所有网络实体中生成；该方案包括用于拓扑/数学计算的节点和支路数据、以及一组指针数据（它能够定义方案和初始构成对象、元件和间隔之间的关系）。这种网络模型可应用于平衡或不平衡网络。
27.网络模型(nm)建模中重点解决以下问题：可以处理单相、二相和三相络；三相配电网络的单相和三相展示；可以处理平衡和不平衡三相配电网络元件；分析一种具有更多个电压等级的网络；基于开关状态分析拓扑结构、并生成辐射状和网孔状配电网的网络图；临时元件-诸如确定切断一个馈线段、加入一个跳线、删除一个跳线、加入接地装置、添加移动式发电机；模拟加入新的变电站、电容器或电抗器，以便于案例分析。
28.网络模型(nm)可以生成适当的网络方案，以及方案和初始构成对象、元件和间隔之间的链接。网络模型(nm)还提供了加入/删除/修改对象、元件和间隔后的网络方案更新，以及通过开关闭合/断开、更改抽头位置和更改元件功能(出现故障/正在运行)引起拓扑结构变化而导致的更新。
29.配电网倒合闸操作潮流计算实时运行配电网的潮流，同时在开关操作序列管理的运行过程中展示每个开关操作对潮流变化所产生的影响，用户可直接在视图上实时查看到潮流的变化情况。
30.潮流计算用来分析辐射状和弱环网的配网的稳态，该功能包括那些用于计算单相(对称)状态和三相(不对称)状态的模块。不平衡网络不仅包含不平衡三相元素(与打开的连接线路、变压器等)，而且“混合”网络包括三个，两个，单相部分(行)和元素(例如单相变压器美联储从三相总线)。不平衡网络不仅包含不平衡三相元素(线路、开口连接的变压器等)，而且“混合”网络包括三相，两相和单相部分(线路)和元素(例如从三相母线供电的单相变压器)。
31.负荷可以看作是恒定功率、恒定电流、功率因数和恒定阻抗或者用户定义的集合，因此，也包含了负荷的电压依赖性。该功能提供了对称状态的每一相计算以及非对称状态的三相计算，域顺序（对称分量）用于这些计算可以精确的处理以下类型配电变压器的技术：星形、三角形和z形连接的三相变压
器；带有二次中间抽头的单相变压器；一次绕组连接到相或者相间电压的单相变压器；平衡和非平衡的三相变压器；开放星形和开放三角形连接的三相变压器；此外，潮流计算可以准确地计算出断开的开关电极或熔断的保险丝上发生断相的网络的状态；潮流计算除了可以在模拟态下运行外，还可以自动透明的运行；每次状态估计功能运行期间；每次开关状态或分接头位置变化之后；更改测量值(通过 scada自动更改或手动更改)之后；每次负荷 (本地或全局)手动变动之后。
32.开关操作序列管理(ssm)实现智能的倒合闸操作管理，在模拟态下创建开关操作序列、进行各种操作验证和性能分析功能，保存成功的倒合闸操作序列，比较操作票的优劣，并在实时态下批量自动执行倒合闸操作。
33.开关操作序列管理(ssm) 应用程序需支持手动创建、自动创建、显示、修改、维护和打印开关操作序列指令(sso)。开关操作序列指令 (sso)是一种在执行网络元件的预定义开关程序时、由用户指导并制定的操作清单。
34.当手动创建开关指令时，每个开关指令需都包括标题和内容，开关指令的标题包括关于开关指令的一般信息 (开关指令序列号、电路名称、开始日期和时间、完成日期和时间、工作人员 id 号、工作描述、工作地点、指令发出人和时间、检查情况、状态确认)。开关指令的内容包括多个输入条目，它们可以定义即将采取的开关操作，用户定义了各步骤之间的延时和中断点，以此作为开关指令的一部分。每个输入条目都有 dms（配网管理系统）功能自动分配的输入条目号。用户既能够直接输入每个条目的整个文本或可输入预定义的开关指令文本。开关指令标题和文本的具体形式和内容由用户在项目开发期间确定。
35.可以在实时模式和研究模式中执行先前定义的开关指令，研究模式中该功能允许用户测试和模拟实际操作执行之前，该操作指令对电力系统带来的潜在影响。
36.用户在实时模式和研究模式中能够执行开关指令和逆向开关指令。为此，必须将开关指令提前设置在活动状态，并对设置情况进行证实和确认。在活动状态中，任何开关指令都不能被改动。
37.这些指令既以适当的顺序自动执行、或可基于所分配的中断点在手动分步的模式中执行，所有内置的延时和中断点都可以被识别。另外，用户还可以临时分配新的延时和中断点。
38.研究模式中该功能允许用户在实际操作执行之前检查开关指令对配电系统带来的潜在影响。而准备开关指令过程中亦可执行上述研究模式。实际上，用户可以验证(潮流模拟)一个规划的开关操作是否将导致配电系统过载和电压问题。可将规划的新电路配置、电路段的通电和电路负荷 (安培)和电压值显示在研究模式下的配电系统显示屏上，并通过使用动态着色高亮显示所有可能的越限情况。
39.开关操作序列管理(ssm)应用的分步执行实例；开关操作序列管理(ssm)包含一个操作和执行时间的清单，它将在执行配电系统一个预定义的开关程序时由用户指导实施。开关操作清单中包括断路器、负荷开关、隔离开关、接地开关、重合器和分接头的操作，以及工作人员安全措施，这些开关既可远程控制、又可本地控制。这种分析功能的主要任务旨在提供：简易和用户友好型的开关指令生成；所选定开关的图形化显示 (变电站内部的开
关定位)；检查所选定开关操作的可行性 (以防出现一些严禁操作)；开关操作期间所有状态的模拟和分析开关操作序列管理(ssm)功能可实现于整个 dms 环境中，因此，分析可由其它 dms 功能执行 (例如:网络状态计算将由潮流分析功能执行，性能指标分析将由性能指标功能执行，等)。
40.开关指令可以互动性地生成于显示屏上。看着屏幕上的单线图或网络，通过鼠标和游标，选定适当的开关和其操作：断开/闭合开关；放置/移除可视断口；放置/移除接地；用于操作的锁定/解锁；锁定/解锁；带有通知的锁定工作区投入/退出便携式单元。
41.这些操作将被记录在开关操作清单中。除了物理操作之外，每个开关操作还包括执行时间。这一对参数完整定义了每个操作。完成每个操作之后，潮流和性能指标功能都将运行。潮流功能可被用来评估该操作之后的网络状态，性能指标功能则适用于评估该操作(线路过载、变压器电压超出预定义极限值，等)之后配电网络中可能存在的问题。
42.用户能对多个相似的操作票进行比较和评估，综合判断优劣，并选择最优的操作票。比如，用户能同时选择几个不同时期或由不同人员创建的倒合闸操作序列票，执行分析和对比功能，用2d或3d的图表展示对比的结果，系统可以分别以停电时间、停电量、开关操作次数和开关操作成本四个指标对操作票进行对比。
43.倒闸操作票对比技术要求用户能对多个相似的操作票进行比较和评估，综合判断优劣，并选择最优的操作票。比如，用户能同时选择几个不同时期或由不同人员创建的倒合闸操作序列票，执行分析和对比功能，用2d或3d的图表展示对比的结果，系统可以分别以停电时间、停电量、开关操作次数和开关操作成本四个指标对操作票进行对比。这些数值比对的难点在于，系统不仅需要收集配网的基本信息用于计算分析，同时系统需要对电网的整体情况进行综合且客观的评估，给出调度员正确的比对数据。
44.配电网倒合闸拓扑分析实时运行配电网的各种拓扑分析，同时在开关操作序列管理的运行过程中展示每个开关操作对电网拓扑变化所产生的影响。
45.拓扑分析提供的主要分析包括:通过名称或 id定位网络元件(变压器、线路段，等)；定位和标记网络元件的供电路径；确定和标记网络元件的状态(区分通电和断电网络元件、开关状态，等)；定位和标记网络环路；定位和标记选定元件下游的所有网络元件；通过选定的源节点定位和标记辐射状供电的所有元件；定位和标记为一个点供电的所有电源和电流方向；根据电压等级进行着色；根据网络接地部分进行着色；根据元件的开/关状态进行着色；根据三相变压器的相移进行着色；根据元件区域(馈线、变压器或变电站区域)进行着色；根据有功相位进行着色；根据网络组进行着色(网络划分和责任区)。
46.本系统要采用两种工作模式，即实时态和模拟态。难点在于传统的模式切换往往需要切换程序窗口或者重启程序来完成，而且在切换的过程中很多实时态下的重要的实时信息无法保存到模拟态下，调度员无法得到最全面的信息进行分析。所以在该系统中，我们将研究一种最合理的方式，能实现两种模式之间随时进行快速双向的切换，且切换后，模拟态要保留实时态的所有信息，供调度员进行分析和计算
系统需具备动态的分析功能，在进行倒合闸操作时，用户能实时了解每个开关操作对供电区域的影响，并展示直观的数据。比如，在模拟态下的倒合闸操作过程中，用户能同时打开实时的潮流计算、拓扑分析和性能指标功能（过负荷和电压降指数等），每个倒合闸操作都会影响实时潮流和性能指标的计算结果，并在图中展示实际的数据变化。另一个技术难点是当模拟倒合闸操作时，每个操作完成后，潮流和性能指标计算的结果和数值变化需要快速展示在视图上，运行速度要求是秒级，只有这样才能让调度员根据自己的操作以最快的速度随时了解该操作所带来的变化，同时也体现出系统的实时性和先进性。
47.一种配电网合环操作智能辅助决策方法，所述的能辅助决策方法包括以下步骤，步骤1建立配电网模型，并进行配电网运行潮流计算；步骤2构建构建开关操作序列管理方法，用于管理和模拟操作以及实际操作的开关操作方法；步骤3对配电网进行倒合闸拓扑分析，实时运行配电网的各种拓扑分析，同时在开关操作序列管理的运行过程中展示每个开关操作对电网拓扑变化所产生的影响；步骤4通过步骤1-3后，完成对配电网倒合闸的实际操作。
48.另一方面、一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述处理器执行时实现所述的一种配电网合环操作智能辅助决策方法。
49.再一方面、一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述的计算机程序被处理器执行时实现一种配电网合环操作智能辅助决策方法。
50.应当理解，以上借助优选实施例对本发明的技术方案进行的详细说明是示意性的而非限制性的。本领域的普通技术人员在阅读本发明说明书的基础上可以对各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。