分销网络拓扑识别基于IEC 61850逻辑节点

文摘

分布式控制具有良好的实时性能,可以更好地满足控制要求的活跃与大量的分布式代分销网络。一些分布式应用程序需要实时馈线拓扑来实现控制。本文对分布式控制应用程序的需求给料机实时拓扑进行了分析。基于IEC 61850的建模方法,一个新的单元拓扑逻辑节点和一个新的拓扑节点拓扑构建表达给料机。使用智能终端设备的拓扑信息(STU)配置和开关设备的当前状态信息,基于深度优先搜索,给料机实时拓扑识别可以实现,满足分布式控制的应用需求。研究案例验证了该方法的有效性。

1。介绍

分布式控制具有良好的实时性能,可以更好地满足控制要求的活跃与大量的分布式代分销网络。分布式应用程序,需要使用食或当地的信息来做决定,需要实时支线拓扑来实现控制。采取分布式馈线自动化(FA),这是一个典型的分布式控制的应用,作为一个例子,它可以实现快速故障定位、隔离、和服务恢复喂食器,缩短停电时间nonfaulty部分几秒钟,和提高供电的可靠性1,2]。

分布式FA并不依赖于主站,只需分配学生之间的交流做出决定,所以它可以有效地提高配电网故障的处理速度。分布式FA功能的实现需要知道当前实时拓扑的给料机3,4),特别是领带的位置开关,当电源恢复。然而,由于故障隔离的操作,负载转移,和网络优化,将开关的位置可能会改变。对分布式馈线自动化,因此,如何确定分销网络的实时拓扑是要解决的关键问题5,6]。

分销网络的实时拓扑是由它的静态拓扑结构结合在馈线开关的开关状态。拓扑结构识别的目的是形成当前馈线实时拓扑根据开关实时状态的操作控制的分销网络7,8]。目前,有两种模式的分销网络拓扑处理;一个是主站处理模式,另一种是分布式处理模式。一些DMS功能需要实时分销网络的拓扑结构,如集中的足总。拓扑识别算法主要包括树搜索法和邻接矩阵法(9,10]。在集中FA模式下,馈线上的斯图不存储馈线的拓扑信息。喂食器的静态拓扑结构存储在主站,和获得的实时拓扑拓扑识别算法。当配电线路的拓扑变化,喂食器的完整拓扑在主站将被更新。这样,拓扑信息是完整的,但它只能用于集中式处理应用程序(11]。为了完成控制、分布式控制应用程序需要实时拓扑的给料机,但它通常不需要完整的拓扑的支线。它只需要控制域的拓扑信息(12]。为了满足分布式控制拓扑信息,实时配电线路拓扑结构识别的研究进行了文献中。表达式和配置的拓扑,朱镕基和游击队队上配置的邻接关系相邻开关喂食器基于用户定义的格式实现馈线自动化功能(13,14]。朱的团队描述了分销网络拓扑基于IEC 61850的过程和线模型系统配置语言(sci),提出了一种基于图像分割的分布式拓扑处理方法,实现配电网的拓扑识别沟通的学生15,16]。基于sci的拓扑描述方法需要生成一个拓扑配置文件并将它存储在学生。实时获得的拓扑传输和交换拓扑配置文件。除了拓扑配置,其他功能是通过逻辑节点。风扇的团队提出了一个方法,该方法使用斯图局部拓扑矩阵,并实现拓扑识别后,学生之间交换信息(17]。

摘要IEC 61850方法用于模型逻辑节点(LN) RTCN RTPM表达馈线的拓扑。逻辑节点的基础上,研究了拓扑识别算法完成拓扑搜索的喂食器来满足分布式控制应用程序的应用程序需求。相比基于sci描述配电网络拓扑结构的方法,该方法基于逻辑节点的描述拓扑信息,配置和收购当地的方法与其他功能逻辑节点拓扑结构是一致的,哪个更方便分布式控制应用程序的应用和推广。

2。分布式控制应用程序拓扑

2.1。分布式控制

分布式控制应用程序部署功能斯图和使用斯图的相互沟通交换检测和控制信息来实现相应的功能。以分布式FA为例,在斯图行开关检测到故障信息,他们交换信息并决定来隔离故障部分。故障部分孤立的成功后,nonfault上游部分恢复通过关闭主断路器。如果有一个领带开关nonfault下游部分断层的部分,这是恢复了领带关闭开关。

把图1作为一个例子,CB是断路器,S1, S2、S3,和S5分段开关,S4领带开关。斯图是安装在主断路器,开关部分,和领带开关,斯图通过点对点通信网络通信。

在分布式FA的应用,有必要知道每个设备的拓扑关系。当完成分布式FA的故障隔离,nonfault部分的电源需要恢复。系统需要知道下游断层线的拓扑结构来确定合适的供电恢复路径。

2.2。静态拓扑

网络静态拓扑是指静态相邻设备和线路分布之间的关系。配电装置之间的相邻关系的变化将导致静态拓扑结构的变化。配电线路的建设,如线扩展,开关增加和减少,新设备投入运营,将改变的静态拓扑网络。

2.3。应用拓扑

实时应用程序拓扑指的是相邻关系的相关设备的控制域实现当一个特定的函数。给料机的实时拓扑是由静态拓扑结合开关的开关状态。以分布式FA为例,实时拓扑的实时连接关系一般指中压配电馈线从变电站总线,和端点负载,对变电站总线,分布式发电,领带开关。当故障定位、隔离和恢复,有必要知道实时STU的上游和下游连接。本文基于新的逻辑节点表达馈线的静态拓扑结构,结合当前开关状态信息,搜索算法用于获取馈线的实时应用程序拓扑。

开关状态的变化将导致应用程序拓扑的变化,如图1。在故障之前,分销网络的连接关系是CB1-S1-S2-S3 CB2-S5-S4。失败之后,由于开关操作,应用程序拓扑变化,如图2,其连接关系变得CB1-S1, CB2-S5-S4。

3所示。分销网络拓扑表示

3.1。现有的分销网络拓扑模型

网络的拓扑模型是所有网络分析应用程序的基础。变电站配置描述语言中定义的sci IEC 61850 - 6 Ed2.1可以描述馈线拓扑、智能电子设备(IED)信息模型和系统的通信服务。朱的工作小组18),IEC 61850 - 6 Ed2.1,描述了分销网络拓扑通过新工艺和行元素。sci模型描述的IEC 61850 Ed2.1,主线和支线的分销网络都是由线元素,和中压/低压配电变电站、开关站分销网络中所描述的变电站。网络包含变电站和线路时,需要使用流程容器的上层代表系统的本地网络。喂食器的拓扑模型被sci后,需要配置的拓扑模型供料器的简易爆炸装置。有两种配置模式:首先是将完整的拓扑模型的馈线主站然后寄给相应的简易爆炸装置给料机完成配置,二是使用简易爆炸装置上的sci文件来描述当地的拓扑,和简易爆炸装置上传主站形成完整的拓扑馈线的主站。

3.2。解决方案基于拓扑节点的拓扑描述

对于分布式FA应用程序,斯图需要知道当前拓扑连接关系进行故障定位和隔离和需要定义的完整拓扑馈线确定供电恢复路径。

完成分布式FA应用程序,详细的给料机完成拓扑应该配置在斯图,这需要很大的存储空间和难以处理时使用,因此有必要研究如何有效地简化表达的拓扑。

当使用拓扑关系、分布式FA主要关心的是导电设备的连接关系,不需要电线的长度和其他详细的电气参数。

在拓扑描述,我们可以模式线并把它作为一个逻辑连接。电线被建模为一个逻辑连接后,斯图可以简化的配置,实现分布式FA的应用程序可以更好的支持。

在此基础上,本文研究了拓扑描述和使用IEC 61850建模方法创建一个新的逻辑节点代表的拓扑结构。

3.2.1之上。单元拓扑逻辑节点

基于IEC 61850的建模规则,细胞的新逻辑节点拓扑构建,这是最小的逻辑单元馈电拓扑。每个单元拓扑逻辑节点代表连接馈线上的导电设备之间的关系和其相邻的导电设备。

在CIM设备模型、设备模型分为导体、变压器绕组、负载、连接器、等效电源,调节设备和开关。指的是CIM设备建模,本文将配电线路上的设备分为分断能力的设备和设备在不破坏能力。分断能力的设备是统一定义为开关类型和设备类型也为总线定义和变压器,没有分断能力但影响拓扑结构识别的边界的判断。

馈线的最小单位是由细胞拓扑的逻辑节点,和当地馈线拓扑可以由多个单元拓扑的逻辑节点,然后当地的拓扑是由细胞拓扑的逻辑节点的集成。当网络发生变化时,只有单元拓扑逻辑节点对应的数据更改的设备需要更新。

3.2.2。拓扑部分节点

因为斯图不是安装在馈线上的每一个开关,一个集装箱需要存储多个交换机的当地拓扑。拓扑片节点代表了当地喂食器的拓扑结构。当地拓扑结构是由多个单元拓扑逻辑节点,因此拓扑片节点包含所有的单元拓扑逻辑节点组成当地拓扑。喂食器的完整的拓扑是由几个当地拓扑。当当地的邻接关系拓扑表达清晰,多个本地拓扑可以组合成一个完整的拓扑的支线。

当喂食器的拓扑关系描述,所有导电设备有独特的名字。片描述的拓扑,拓扑结构的边界切需要确定。母线拓扑片是有界的,变形金刚,领带开关。拓扑结构的单元拓扑逻辑节点搜索片是有限的边界拓扑片。拓扑片通常对应于斯图的控制区域。

4所示。拓扑逻辑节点建模

4.1。单元拓扑LN建模

根据分布式拓扑FA申请的要求,单元拓扑逻辑节点需要表达(1)导电设备给料机,(2)类型的导电设备,(3)导电设备附近设备,和(4)数量的相邻的导电设备。在此基础上,创建一个新的单元拓扑逻辑节点RTCN,R代表了逻辑节点,属于保护相关函数节点组,T是拓扑的缩写,CN代表节点的连接。细胞的主要数据对象拓扑逻辑节点如表所示1。米/ O / C意味着需要/可选的条件需要。

CeName属性的单元拓扑逻辑节点代表导电设备的名称。PTRType指导电设备的类型,可以根据是否有分断能力区分。设备与分断能力行是一个开关,由常数1在PTRType属性,而设备不断流容量由变电站总线,开关站总线,和变压器,这是由常数2、3和4在PTRType属性。AdjRTCN属性代表其他单元拓扑逻辑节点连接到单元拓扑逻辑节点。在这个数据对象,可以有多个单元拓扑逻辑节点相邻。多个单元拓扑逻辑节点组成一个数组,和属性类型是一个字符串。AdjRTCNNum属性表明相邻单元拓扑逻辑节点的数量。

4.2。拓扑片LN建模

根据细胞的逻辑节点拓扑结构,需要一个新的拓扑片节点(RTPM)来描述当地馈线的拓扑。拓扑片节点(RTPM)也属于保护相关函数节点组。拓扑片节点需要表达(1)单元拓扑逻辑节点覆盖此拓扑片,(2)其他拓扑片毗邻这种拓扑节点,(3)相邻的拓扑片的数量。拓扑部分节点的数据对象如表所示2。

拓扑部分节点的函数是描述拓扑关系的连接片,包括所有的单元拓扑逻辑节点拓扑片。以下是主要的描述数据对象的拓扑片节点:(1)AdjRTPM属性指的是这个拓扑邻接拓扑片切片。所有邻接拓扑片形成一个数组,其属性类型是一个字符串。(2)AdjRTPMNum属性表示相邻数拓扑。属性类型是一个数值常数。(3)RTPMCovRTCN属性代表了单元拓扑逻辑节点被这种拓扑片覆盖。所有的单元拓扑逻辑节点组成一个数组,和属性类型是一个字符串。

如图3、单元拓扑逻辑节点之间的关系和拓扑部分节点和局部拓扑之间的关系存储在相应的斯图所示。细胞拓扑逻辑节点RTCN1和RTCN2属于拓扑RTPM1切片,和拓扑片RTPM1存储在STU1。

给料机在图3例如,单元拓扑逻辑节点的拓扑结构和拓扑片节点描述如下:(1)的AdjRTPM属性拓扑芯片RTPM1 STU1表明邻接拓扑片内存储节点RTPM2, AdjRTPMNum表明邻接拓扑片的数量是1,和RTPMCovRTCN属性表明RTPM1 RTCN1和RTCN2包含单元拓扑逻辑节点。框图如图RTPM1数据4。(2)RTCN3纳入RTPM2表示开关K1在直线上。在相邻的单元格RTCN3表明AdjRTCN属性拓扑RTCN2, RTCN4, RTCN6。其PTRType属性是常数1,代表一个开关。CeName属性表明,配电线路的具体设备名称是10 kV美元∗∗线K1美元。框图如图RTCN3数据5。

5。基于拓扑LNs拓扑识别

当设备安装在配电线路或减少,或将开关状态的变化,相应的斯图通知分布式FA应用程序主STU启动拓扑搜索和更新应用程序拓扑。阅读当地的静态拓扑配置在每个斯图和搜索根据当前的开关状态可以获得应用程序拓扑。IEC 61850 ACSI的getdatavalue服务可以完整的拓扑数据的传输。

拓扑识别主要是两个步骤:首先,搜索当地由斯图拓扑配置本身。当一个相邻的单元格拓扑LN不是在当前拓扑片,拓扑邻片需要获得。STU发起通信与斯图对应于拓扑邻片节点,获得相邻的单元拓扑LNs拓扑切片,然后搜索和连接多个局域网拓扑形成一个完整的应用程序拓扑的支线。拓扑搜索算法的流程图如图6。

连接过程中细胞的逻辑节点拓扑形成拓扑切片的过程就是识别当地拓扑。为了实现实时拓扑识别行,第一步是遍历图。从一个给定的单元拓扑逻辑节点连通图,图中所有单元拓扑逻辑节点访问,和每个单元拓扑逻辑节点只被访问一次。有两种方法可以遍历连通图:深度优先搜索(DFS)和广度优先搜索(BFS)。在本文中,我们使用静态拓扑信息存储在斯图和馈线上的开关状态来确定当地拓扑拓扑中片。

馈线拓扑信息所代表的单元拓扑LNs和拓扑片LNs保存在斯图,和每个STU只有商店的拓扑信息相关控制领域这斯图。有必要进行实时拓扑搜索拓扑片转移当地被斯图拓扑信息。完整的拓扑搜索的喂食器拓扑片需要选择斯图大师,大师和斯图获得的拓扑信息被其他斯图形成完整的喂食器的拓扑信息。

LNs的细胞拓扑和深度优先搜索算法结合支线拓扑,和总线拓扑搜索的起点。配电线路如图3作为一个例子,当配电网络拓扑结构变化时,选择STU1发起拓扑搜索大师斯图。搜索步骤如下:(1)遍历从RTCN1代表总线访问RTCN1和这个节点标记为遍历。RTCN2 RTCN1 AdjRTCN元素点,相邻单元拓扑逻辑节点,不是遍历。(2)访问单元拓扑逻辑节点RTCN2代表即将离任的断路器CB1。得到的开关状态即将离任的断路器CB1和马克这个节点遍历。RTCN1 AdjRTCN RTCN2已经遍历的元素,而RTCN3没有。拓扑中没有信息RTCN3片RTPM1,所以STU1与STU2对应于拓扑邻片RTPM2获取细胞芯片RTPM2逻辑拓扑中的节点信息,并进行下一个拓扑搜索整个拓扑。(3)访问单元拓扑逻辑节点RTCN3。RTCN3代表开关K1,获得K1的开关状态,标志着这个节点遍历,拓扑搜索仍在继续。RTCN2 AdjRTCN RTCN3已经遍历的元素,而RTCN4和RTCN6没有。你可以继续寻找RTCN4 RTCN5。(4)访问单元拓扑逻辑节点RTCN6。RTCN6代表开关K3,获得K3的开关状态,标志着这个节点遍历。开关K3领带开关。RTCN3和RTCN4 AdjRTCN RTCN6元素遍历,而RTCN7没有。

搜索过程的单元拓扑逻辑节点RTPM3上面的步骤是一样的。交叉拓扑搜索完成后,拓扑片RTPM1, RTPM2, RTPM3, RTPM4, RTPM5, RTPM6相连形成整个馈线拓扑。

到目前为止,完整的拓扑识别喂食器完成。当开关操作或馈线结构改变,只有改变拓扑信息需要更新完成实时拓扑更新。

6。总结

分布式控制已经完美的性能和响应速度快,可有效改善分销网络的安全性和提高供电质量的分销网络。本文基于IEC 61850的建模技术,建立了新的单元拓扑逻辑节点和拓扑片逻辑节点基于分布式应用程序拓扑分析的需求和使用逻辑节点来表达配电线路的拓扑。这种方法不需要名字的每个部分,简化了拓扑结构的描述,并且可以更好的支持分布式控制的实现。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

支持的工作是关键项目的智能电网技术和设备中国国家重点研究和开发计划(2016号yfb0900600)和中国国家电网公司科技项目(52094017000 w)。

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