史磊 郝达智 卢向东
（国网天津市电力公司调度控制中心 天津 300010）
摘要：对电网拓扑结构的自动跟踪识别已经成为各类调度运行高级应用深入开发时的必要基础。本文基于对220kV城市电网运行的深入研究与经验积累，提出了一种可以自动跟踪电网运行方式调整，实现220kV电网供电分区自动识别、各分区内厂站设备统计以及不同线路类型划分的程序策略，极大提高了调度运行的自动化及智能化水平。
关键词：电网拓扑 自动识别 事故处理
1.引言
随着日常电网调度运行对实时化、自动化、智能化要求水平的日益提高，有关电网运行的监视调节类、分析告警类以及辅助决策类应用大量上线运行。在深化这些应用的过程中，对电网实时运行方式的跟踪识别显得尤为重要。因为根据不同的电网结构，相关保护配置的原则以及检修、事故情况下方式调整的方法都将有所不同。因此，本文作者通过相关程序的研发调试，以本地区典型的220kV城市电网架构为基础，介绍一种可以自动识别电网拓扑结构，实现电网供电分区实时跟踪划分等功能的程序策略。
2.电网拓扑识别分析的初始化策略
在拓扑识别程序首次运行时，需要进行本地区220kV全网的拓扑扫描，完成对220kV电网各个供电分区的自动识别、供电分区内厂站及设备的统计以及220kV线路类型（环网型、负荷型、线变组型、空充型）的划分。策略的具体方法步骤为：
（1） 首先将本地区所有500kV变电站内的220kV母线组成集合，选取该集合中的任意一条母线B1及站内与B1合环运行的220kV母线B11…B1n做为拓扑起点。不失一般性的，设500kV联变T1运行在母线B1，500kV联变T11…T1n运行在母线B11…B1n。将B1,B11…B1n及其所属的500kV变电站标记为运行于500kV联变｛T1,T11…T1n｝，同时沿母线B1,B11…B1n上的各条线路L1…Ln，依220kV网络实时拓扑搜索线路的对侧开关，按搜索结果进行如下处理：
（a）若搜索不到线路对侧的开关，线路直连于对端站内的220kV变压器Ti，则视该线路为线变组型线路，并将变压器Ti及其所属的220kV变电站标记为运行于500kV联变｛T1,T11…T1n｝。（b）若搜索到线路对侧的运行开关，该开关(既是线路开关又是变压器高压侧受总开关)直连于对端变电站220kV变压器Tj, 则视该线路为负荷型线路，并将变压器Tj及其所属的220kV变电站标记为运行于500kV联变｛T1,T11…T1n｝。（c）若搜索到线路对侧的运行开关，但对端为220kV电厂，且继续沿厂内实时拓扑可以搜索到运行的机组Gi…Gn，则视该线路为母线B1,B11…B1n上的一条电源线路，将机组Gi…Gn及其所属的220kV电厂标记为运行于500kV联变｛T1,T11…T1n｝。（d）若搜索到线路对侧的运行开关，且该开关运行在对端变电站的220kV母线Bi上，将该线路标记为母线Bi,Bi1…Bin（Bi1…Bin为变电站内与Bi合环运行的220kV母线）上的一条电源线路，将母线Bi,Bi1…Bin、母线Bi,Bi1…Bin上运行的变压器及其所属的220kV变电站标记为运行于500kV联变｛T1,T11…T1n｝。（e）若搜索到线路对侧的开关，但该开关热备用于对端变电站的220kV母线Bj上，则视该线路为空充型线路，将母线Bj,Bj1…Bjn（Bj1…Bjn为变电站内与Bj合环运行的220kV母线）及其所属220kV变电站标记为备用于500kV联变｛T1,T11…T1n｝。（f）若母线B1上某线路开关处于热备用状态，且该线路的对侧开关运行在对端变电站的220kV母线Bm上，则视该线路为空充型线路，将母线Bm,Bm1…Bmn（Bm1…Bmn为变电站内与Bm合环运行的220kV母线）及其所属220kV变电站标记为备用于500kV联变｛T1,T11…T1n｝。
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（2） 再从上述(d)中搜索得到的220kV母线Bi上，沿其上其余的各条线路Ln+1…Lm出发,沿220kV网络实时拓扑搜索线路对侧的开关，继续依照上述（a）-（f）的方法处理搜索结果，从而形成了树形发散的多条并行拓扑路径搜索方式。当依某条拓扑路径无法再继续找到任何220kV厂站时，结束该条路径搜索；当依某条拓扑路径找到了另一座500kV变电站内的220kV母线B2时，结束该条路径搜索，将母线B2,B21…B2n（B21…B2n为500kV站内与B2合环运行的220kV母线）及其所属的500kV变电站标记为运行于500kV联变｛T1,T11…T1n｝，并将运行在母线B2,B21…B2n上的500kV联变｛T2,T21…T2n｝与｛T1,T11…T1n｝合并为一个集合｛T1,T11…T1n, T2,T21…T2n｝，暂时将集合内的500kV联变视为组成了一个供电分区。
（3） 按上述方法，当程序完成从本地区所有500kV站内的220kV母线出发的拓扑搜索后，开始依次进行相关信息的汇总处理：
（a）首先需最终确定由各500kV联变组成的供电分区。若此前标记500kV联变｛Ti…Tn｝组成一供电分区，500kV联变｛Tj …Tm｝亦组成一供电分区，当上述两个500kV联变集合存在交集元素时，则将这两个500kV联变集合取并集，视该并集内的500kV联变最终组成了一供电分区。（b）此时再统计划分各供电分区内的500kV、 220kV厂站，以及对应的220kV母线、变压器和发电机设备。考虑由500kV联变｛Ti…Tm｝组成的某一供电分区。将此前已标记为运行于｛Ti…Tm｝集合中任一500kV联变的220kV母线、变压器及发电机组成该供电分区的运行设备集合，对应的500kV 、220kV厂站组成该供电分区的运行厂站集合；将此前已标记为备用于｛Ti…Tm｝集合中任一500kV联变的220kV母线组成该供电分区的备用设备集合，对应的500kV、220kV变电站组成该供电分区的备用变电站集合。（c）统计各条220kV母线上的电源线路数量，当某条母线上有且仅有一条电源线路时，则视该线路为负荷型线路。在汇总了负荷型、线变组型及空充型线路后，其余的220kV线路即为环网型线路。
3.电网实时方式调整的跟踪策略
在程序的日常运行中，多数情况下可出于休眠状态，但当监测到500kV变电站内的220kV开关（变压器受总开关、母联/分段开关及线路开关）或220kV变电站内的220kV线路开关、母联/分段开关发生遥信变位时，便激活本程序，完成对供电分区及线路类型识别的实时更新。
为提高程序跟踪电网实时方式调整的及时性，尽量缩短拓扑扫描所需时间，在激活程序后，应先考察220kV变位开关的具体类型及所属变电站，以便缩小程序的拓扑扫描范围。具体方法为：
（1）当发生遥信变位的220kV开关为500kV联变的220kV侧受总开关，或者是220kV非空充线路的线路开关时，考查变位前该开关所连接的站内220kV母线或变压器（线路直连变压器）所属运行设备集合对应的供电分区｛Ti…Tm｝，依次选择各台联变所连接的500kV站内220kV母线做为拓扑扫描起点，按之前所述方法进行拓扑搜索后进行相关信息的更新。
（2）当发生遥信变位的是500kV或220kV站内的母联/分段开关时，若该开关所在变电站仅属于一个供电分区的运行厂站集合，则仅考查此供电分区，依次选择该供电分区的各台500kV联变所连接的500kV站内220kV母线做为拓扑扫描起点，按之前所述方法进行拓扑搜索后进行相关信息的更新；若220kV变位开关所在的变电站同时属于多个供电分区的运行厂站集合，则考查该变电站所属运行厂站集合（多个）、所属备用变电站集合所对应的若干个供电分区，依次选择组成这些供电分区的各台500kV联变所连接的500kV站内220kV母线做为拓扑扫描起点，按之前所述方法进行拓扑搜索后进行相关信息的更新。
（3）当发生遥信变位的220kV开关为空充线路开关时，考查该变电站此前所属运行厂站集合（一个或多个）以及所属备用变电站集合所对应的若干个供电分区，依次选择组成这些供电分区的各台500kV联变所连接的500kV站内220kV母线做为拓扑扫描起点，按之前所述方法进行拓扑搜索后进行相关信息的更新。
4.结束语
对电网方式的拓扑识别和实时跟踪是调度运行各类高级应用的基础。本文介绍的程序策略可以自动实现对220kV城市电网各供电分区的准确划分和跟踪调整，实现对220kV不同类型线路的识别分类，极大提高了电网调度的自动化和智能化水平，免除了日常人工维护工作，进而还可以为紧急情况下电网相关方式调整的辅助决策类应用提供有力技术支撑。
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史磊（1983- ），硕士，工程师，主要研究方向：电网运行方式及EMS高级应用。email：lei.shi3@tj.sgcc.com.cn
论文作者:史磊,郝达智,卢向东
论文发表刊物:《电力设备》2016年第7期
论文发表时间:2016/7/5
标签：母线论文; 拓扑论文; 线路论文; 电网论文; 变电站论文; 站内论文; 分区论文; 《电力设备》2016年第7期论文;