專利名稱：高壓直流輸電系統(tǒng)安全預(yù)警與評估系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高壓直流輸電安全智能領(lǐng)域，具體涉及ー種高壓直流輸電系統(tǒng)的安全預(yù)警評估系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著高壓輸電技術(shù)的發(fā)展，高壓直流輸電系統(tǒng)以其線路造價低、傳輸電能損耗低等優(yōu)點，已被大范圍的應(yīng)用于遠距離大功率輸電、海底電纜輸電、非同步運行的交流系統(tǒng)之間的連絡(luò)等方面，取得了巨大的經(jīng)濟效益。但隨著高壓直流輸電系統(tǒng)的快速發(fā)展，系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備數(shù)量快速増加，系統(tǒng)越來越復(fù)雜，同時由于換流設(shè)備造價昂貴，一旦發(fā)生設(shè)備損毀，將造成巨大的經(jīng)濟損失。因此需要實時對系統(tǒng)的安全性進行分析，并對障礙或故障給系統(tǒng)帶來的風(fēng)險進行分析和評估，及時作出預(yù)警，以降低風(fēng)險、縮短停運時間和減少損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種適用于高壓及特高壓直流輸電系統(tǒng)的安全預(yù)警評估系統(tǒng)，以實現(xiàn)對高壓直流輸電系統(tǒng)進行實時安全性分析和風(fēng)險評估，并進行預(yù)警和提出運行策略。一種高壓直流輸電系統(tǒng)安全評估與預(yù)警系統(tǒng)，包括依次連接的運行數(shù)據(jù)與設(shè)備信息采集單元、直流系統(tǒng)運行風(fēng)險分析與預(yù)警單元、運行策略輔助分析単元、軟件支撐單元。軟件支撐單元用于為運行數(shù)據(jù)與設(shè)備信息采集單元、直流系統(tǒng)運行風(fēng)險分析與預(yù)警單元、運行策略輔助分析単元、考核與改進單元等単元提供軟件支持。運行數(shù)據(jù)與設(shè)備信息采集單元用于通過軟件支撐單元提供的各類標準接ロ，與高壓直流輸電系統(tǒng)及運行単位的應(yīng)用系統(tǒng)進行接ロ，獲取當(dāng)前高壓直流輸電系統(tǒng)的運行信息、各設(shè)備的狀態(tài)信息和運行單位的應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，形成數(shù)據(jù)庫，為直流系統(tǒng)運行風(fēng)險分析與預(yù)警單元進行系統(tǒng)安全狀態(tài)預(yù)警及風(fēng)險評估提供數(shù)據(jù)支撐；直流系統(tǒng)運行風(fēng)險分析與預(yù)警單元用于將運行中的高壓直流輸電系統(tǒng)及其關(guān)
聯(lián)的交流系統(tǒng)的控制與保護邏輯在本系統(tǒng)中進行調(diào)用、重構(gòu)，調(diào)取、加載運行數(shù)據(jù)與設(shè)備信
息采集單元數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，并基于重構(gòu)的高壓直流輸電系統(tǒng)及其關(guān)聯(lián)的交流系統(tǒng)的控制邏輯
與保護邏輯、專家風(fēng)險數(shù)據(jù)庫進行計算分析，分當(dāng)前運行情況和預(yù)想事故情況，計算整個高
壓直流輸電系統(tǒng)當(dāng)前存在的或可能出現(xiàn)的各種故障、障礙引起的系統(tǒng)風(fēng)險，并按當(dāng)前運行
風(fēng)險和基于設(shè)備風(fēng)險的當(dāng)前運行方式的預(yù)想事故集系統(tǒng)風(fēng)險兩種情況進行風(fēng)險評估和預(yù)m.運行策略輔助分析単元用于根據(jù)直流系統(tǒng)運行風(fēng)險分析與預(yù)警單元對系統(tǒng)風(fēng)險評估的結(jié)果，制定運行策略，所述運行策略包括控制措施和解決措施；
本發(fā)明提供的一種高壓直流輸電系統(tǒng)的安全預(yù)警評估系統(tǒng)和方法，可以實時對高壓直流輸電系統(tǒng)的安全性進行分析，并對障礙或故障給系統(tǒng)帶來的風(fēng)險進行分析和評估，及時作出預(yù)警和提出運行策略，降低系統(tǒng)風(fēng)險和減少設(shè)備損失。


圖I為本發(fā)明一種高壓直流輸電系統(tǒng)的安全預(yù)警評估系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖I中運行數(shù)據(jù)與設(shè)備信息采集單元結(jié)構(gòu)示意；圖3為圖I中直流系統(tǒng)運行風(fēng)險分析與預(yù)警單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為圖I中運行策略輔助分析単元基于系統(tǒng)當(dāng)前運行風(fēng)險的處理流程圖；、
圖5為圖I中運行策略輔助分析単元基于設(shè)備風(fēng)險的當(dāng)前運行方式的預(yù)想事故集系統(tǒng)風(fēng)險的處理流程圖；圖6為本發(fā)明一種高壓直流輸電系統(tǒng)的安全預(yù)警評估系統(tǒng)的ー種優(yōu)選實施例結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式針對現(xiàn)有技術(shù)中高壓直流輸電系統(tǒng)越來越復(fù)雜，設(shè)備越來越多，需要對其進行實時地監(jiān)控和風(fēng)險評估，以降低風(fēng)險和減少損失，本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案，通過實時從高壓直流輸電系統(tǒng)及運行単位的應(yīng)用系統(tǒng)獲取當(dāng)前高壓直流輸電系統(tǒng)的運行信息、各設(shè)備的狀態(tài)信息和運行單位的應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。將運行中的高壓直流輸電系統(tǒng)及其關(guān)聯(lián)的交流系統(tǒng)的控制與保護邏輯在本系統(tǒng)中進行調(diào)用、重構(gòu)，調(diào)取、加載運行所獲得的數(shù)據(jù)，并基于重構(gòu)的高壓直流輸電系統(tǒng)及其關(guān)聯(lián)的交流系統(tǒng)的控制邏輯與保護邏輯、專家風(fēng)險數(shù)據(jù)庫進行計算分析，分當(dāng)前運行情況和預(yù)想事故情況，計算整個高壓直流輸電系統(tǒng)當(dāng)前存在的或可能出現(xiàn)的各種故障、障礙引起的系統(tǒng)風(fēng)險，并按當(dāng)前運行風(fēng)險和基于設(shè)備風(fēng)險的當(dāng)前運行方式的預(yù)想事故集系統(tǒng)風(fēng)險兩種情況進行風(fēng)險評估和預(yù)警；并根據(jù)風(fēng)險評估和預(yù)警的結(jié)果，對高壓直流輸電系統(tǒng)采取控制措施和解決措施，并對系統(tǒng)的工作進行不斷的考核和更新，以實時對高壓直流輸電系統(tǒng)的安全性進行分析，并對障礙或故障給系統(tǒng)帶來的風(fēng)險進行分析和評估，及時作出預(yù)警并提出運行策略，降低系統(tǒng)風(fēng)險和減少設(shè)備損失。下面將結(jié)合各個附圖對本發(fā)明實施例技術(shù)方案的主要實現(xiàn)原理具體實施方式
及其對應(yīng)能夠達到的有益效果進行詳細地闡述。參照圖I所示的一種高壓直流輸電系統(tǒng)的安全預(yù)警評估系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。包括依次連接的運行數(shù)據(jù)與設(shè)備信息采集單元、直流系統(tǒng)運行風(fēng)險分析與預(yù)警單元、運行策略輔助分析単元、軟件支撐單元。對于現(xiàn)代高壓輸電系統(tǒng)這樣復(fù)雜的系統(tǒng)，包括高壓直流輸電線路、直流換流站及其關(guān)聯(lián)的交流系統(tǒng)，生產(chǎn)MIX系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)等眾多系統(tǒng)和設(shè)備，要對其實施有效的實時數(shù)據(jù)采集和處理，離不開以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)的處理計算，本系統(tǒng)設(shè)置軟件支撐單元，用于為運行數(shù)據(jù)與設(shè)備信息采集單元、直流系統(tǒng)運行風(fēng)險分析與預(yù)警單元、運行策略輔助分析単元、提供軟件支持。并用于實現(xiàn)下述功能(I)將高壓直流輸電系統(tǒng)兩側(cè)的換流站和高壓直流輸電線路建立高壓直流輸電系統(tǒng)模型，將風(fēng)險分析模塊中的站內(nèi)主要信號和告警跳閘回路進行梳理，通過高壓直流輸電系統(tǒng)模型的方式進行直觀顯示；(2)經(jīng)過梳理系統(tǒng)運行風(fēng)險，從可能導(dǎo)致的后果分別定義事件的告警級別；
(3)對運行輔助分析策略単元的分析結(jié)果提出可行的執(zhí)行措施，并調(diào)取現(xiàn)場處置預(yù)案和歷年相似事故供運行人員分析；(4)對事故處理過程提供流程指導(dǎo)，通過高壓直流輸電系統(tǒng)模型之間顯示告警區(qū)域和提示運行人員進行相應(yīng)的工作流程。參見圖2所示，運行數(shù)據(jù)與設(shè)備信息采集單元包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)合法檢驗?zāi)K、數(shù)據(jù)庫和服務(wù)器。數(shù)據(jù)采集模塊通過軟件支撐單元提供的各類標準接ロ，與高壓直流輸電系統(tǒng)，包括控制系統(tǒng)、保護系統(tǒng)、測量系統(tǒng)、故障錄波系統(tǒng)，及運行單位的其它應(yīng)用系統(tǒng)進行接ロ，獲取當(dāng)前高壓直流輸電系統(tǒng)的運行信息，設(shè)備的狀態(tài)信息、生產(chǎn)MIX系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)、巡檢信息及技術(shù)監(jiān)瞀系統(tǒng)等獲得的關(guān)于以系統(tǒng)為整體，包含高壓直流輸電系統(tǒng)內(nèi)各類設(shè)備的臺帳、歷史缺陷、基礎(chǔ)信息、運行中信息、歷史故障及事故、預(yù)試數(shù)據(jù)、當(dāng)前運行方式，檢修設(shè)備
及未來檢修計劃、預(yù)測負荷曲線及其它與運行相關(guān)的信息，如沿途氣象信息，為系統(tǒng)安全狀態(tài)預(yù)警及風(fēng)險評估奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)合法校驗?zāi)K對數(shù)據(jù)采集模塊獲取的數(shù)據(jù)進行同步、分類等處理后對數(shù)據(jù)進行合法性校驗，以使各數(shù)據(jù)應(yīng)在其合法區(qū)間內(nèi)。并將通過合法校驗的數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)庫進行存儲，形成服務(wù)器，為直流系統(tǒng)運行風(fēng)險分析與預(yù)警單元進行系統(tǒng)安全狀態(tài)預(yù)警及風(fēng)險評估提供數(shù)據(jù)支撐。參閱圖3，直流系統(tǒng)運行風(fēng)險分析與預(yù)警單元包括控制邏輯與保護邏輯模塊、專家風(fēng)險數(shù)據(jù)庫、當(dāng)前運行風(fēng)險評估與預(yù)警模塊、基于設(shè)備風(fēng)險的當(dāng)前運行方式的預(yù)想事故集模塊?？刂七壿嬇c保護邏輯模塊連接運行數(shù)據(jù)與設(shè)備信息采集單元的數(shù)據(jù)庫，將運行中的高壓直流輸電系統(tǒng)及其關(guān)聯(lián)的交流系統(tǒng)的控制與保護邏輯在本系統(tǒng)中進行調(diào)用、重構(gòu)，調(diào)取、加載運行數(shù)據(jù)與設(shè)備信息采集單元數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進行計算處理，所述數(shù)據(jù)包括運行信息、運行數(shù)據(jù)、負荷數(shù)據(jù)、檢修安排數(shù)據(jù)、故障SER、設(shè)備信息、狀態(tài)評估、故障概率、故障等級；并獲取基于設(shè)備風(fēng)險的事故預(yù)想集。將設(shè)備信息加載至非電量保護邏輯模塊，進行計算處理。專家風(fēng)險數(shù)據(jù)庫連接控制邏輯與保護邏輯模塊連接，根據(jù)可能導(dǎo)致障礙或事故的控制系統(tǒng)、繼電保護和自動裝置的邏輯和定值及設(shè)備的各類非電量保護定值形成專家風(fēng)險數(shù)據(jù)庫，加載控制邏輯與保護邏輯模塊計算處理后的結(jié)果，與保護邏輯、定值進行計算對比，用于為當(dāng)前運行風(fēng)險評估與預(yù)警模塊、基于設(shè)備風(fēng)險的當(dāng)前運行方式的預(yù)想事故集模塊進行風(fēng)險評估與預(yù)警。當(dāng)前運行風(fēng)險評估與預(yù)警模塊連接專家風(fēng)險數(shù)據(jù)庫，用于基于專家風(fēng)險數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，以及專家數(shù)據(jù)庫中加載的控制邏輯與保護邏輯模塊計算處理后的結(jié)果，與保護邏輯、定值進行計算對比結(jié)果，并基于當(dāng)前運行風(fēng)險進行風(fēng)險評估和預(yù)警。系統(tǒng)全面的計算在當(dāng)前運行情況下以及預(yù)想事故情況下，整個高壓直流輸電系統(tǒng)單閥組閉鎖、單極閉鎖或雙極閉鎖、限負荷、降壓運行、交流場線路跳閘等故障或障礙引起的系統(tǒng)負荷損失風(fēng)險及其可能導(dǎo)致的社會風(fēng)險、換流站內(nèi)交流系統(tǒng)過電壓過負荷風(fēng)險、設(shè)備損失風(fēng)險以人身傷亡風(fēng)險等，并基于當(dāng)前系統(tǒng)運行風(fēng)險和基于設(shè)備風(fēng)險的當(dāng)前運行方式的預(yù)想事故集系統(tǒng)風(fēng)險進行風(fēng)險評估和預(yù)警。上述控制邏輯與保護邏輯包括直流站控邏輯、級控/級保護邏輯、組控/組保護邏輯、交流站控/交流保護邏輯、非電量保護邏輯。上述基于當(dāng)前運行風(fēng)險進行風(fēng)險評估和預(yù)警，具體指對當(dāng)前的高壓直流輸電系統(tǒng)進行自動監(jiān)視評估，分別按站內(nèi)設(shè)備級評估、換流站運行風(fēng)險評估與預(yù)警、整個高壓直流輸電系統(tǒng)三級自下而上進行評估與預(yù)警‘站內(nèi)設(shè)備級評估首先是對高壓直流輸電系統(tǒng)內(nèi)各個主設(shè)備，包括一次設(shè)備、二次設(shè)備如換流變壓器、換流閥、控制保護設(shè)備等，及重要的輔助設(shè)備如閥冷系統(tǒng)、低壓直流系統(tǒng)等進行建摸，并賦予其通過運行數(shù)據(jù)與設(shè)備信息采集單元采集的與設(shè)備正常運行息息相關(guān)的運行參量與狀態(tài)參量，根據(jù)各個設(shè)備當(dāng)前的運行參量與狀態(tài)參量，建立該設(shè)備當(dāng)前運行風(fēng)險指標缺陷樹模型。運行參量包括但不限于設(shè)備電壓、電流、頻率、諧波含量、閥觸發(fā)角等，并與跟實際一致并關(guān)聯(lián)外部現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)如溫度、天氣等的預(yù)設(shè)告警值進行對比，根據(jù)各相關(guān)規(guī)程計算其到達告警值的裕度；設(shè)備狀態(tài)一方面關(guān)聯(lián)該設(shè)備的歷史生產(chǎn)記錄，但不限于如設(shè)備臺帳、預(yù)試定檢記錄、歷史缺陷、歷史巡檢記錄、同類設(shè)備事故缺陷數(shù)據(jù)，另ー方面關(guān)聯(lián)設(shè)備當(dāng)前的運行狀態(tài)記錄，如油溫、線溫、油位、分接頭檔位與狀態(tài)、觸發(fā)角、SF6壓力、在線油色譜、動作次數(shù)、在線監(jiān)測數(shù)據(jù)以及巡檢發(fā)現(xiàn)的缺陷等。設(shè)備信息包括換流變壓器油溫、線溫、SF6壓カ值、瓦斯繼電器等。建立該設(shè)備當(dāng)前運行風(fēng)險指標缺陷樹模型，具體方法如下以設(shè)備中單個元部件狀態(tài)的集合來顯示整臺設(shè)備的狀態(tài)，分析零件、部件故障對設(shè)備故障的影響，其中包括人為因素和環(huán)境條件，定義元件缺陷指標；通過對往年該元件的故障數(shù)據(jù)，以及同類元件在其它高壓直流輸電系統(tǒng)中的故障數(shù)據(jù)，判斷其故障的概率，根據(jù)該元件在系統(tǒng)中的地位及故障可能導(dǎo)致直流系統(tǒng)事故的嚴重程度，判斷其影響運行的風(fēng)險，即風(fēng)險=故障概率X故障嚴重性，分為四個級別，無風(fēng)險、一般風(fēng)險、重大風(fēng)險、緊急風(fēng)險，其中，無風(fēng)險表示該元件無任何缺陷和故障，一般風(fēng)險表示該元件存在與正常運行狀態(tài)不符的現(xiàn)象，但在半年內(nèi)不處理也不會影響高壓直流輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，重大風(fēng)險表示該元件存在對人身、電網(wǎng)和設(shè)備有嚴重威脅，尚能堅持運行，不及時處理有可能造成事故的缺陷，緊急風(fēng)險表示該元件存在發(fā)生直接威脅安全運行并需立即處理，隨時可能造成設(shè)備損壞、人身傷亡、大面積停電、火災(zāi)等事故的缺陷；運行風(fēng)險最高的元件將代表該設(shè)備的運行風(fēng)險等級，參與換流站運行風(fēng)險評估，而設(shè)備的其它元件缺陷也可通過故障樹匯總、查詢。換流站運行風(fēng)險評估與預(yù)警匯總?cè)镜囊淮卧O(shè)備、二次設(shè)備以及重要的輔助設(shè)備包括但不限于直流場設(shè)備及相聯(lián)的交流場設(shè)備，以及相對應(yīng)的控制、保護屏柜等的設(shè)備運行風(fēng)險評估，根據(jù)當(dāng)前高壓直流系統(tǒng)及交流系統(tǒng)的運行方式和檢修方式，在軟件構(gòu)架中重構(gòu)高壓直流輸電系統(tǒng)的控制邏輯和保護邏輯，將設(shè)備的缺陷關(guān)聯(lián)信息賦值于控制及保護邏輯中，分析設(shè)備缺陷可能導(dǎo)致的控制與保護邏輯中的動作后果，對于有影響換流站正常運行趨勢的后果的設(shè)備缺陷予以預(yù)警；同時，匯總站內(nèi)當(dāng)前存在于設(shè)備中其它缺陷元件的運行風(fēng)險分析，并對其可能引起的后果進行預(yù)警；系統(tǒng)級評估匯總高壓直流輸電系統(tǒng)內(nèi)各換流站以及高壓直流輸電線路的當(dāng)前的運行信息與設(shè)備狀態(tài)信息，賦值于重構(gòu)的控制與保護邏輯，對影響整個高壓直流輸電系統(tǒng)正常運行趨勢后果的設(shè)備缺陷予以預(yù)警。參照圖4所示，在基于系統(tǒng)當(dāng)前運行風(fēng)險進行風(fēng)險評估與預(yù)警情況中，運行策略輔助分析単元制定的控制措施和解決措施具體包括
處理措施在故障發(fā)生后梳理故障可能的回路，通過軟件接ロ在換流站模型中顯示故障的信號、告警回路及應(yīng)采取的處理方法；檢修安排在事故發(fā)生后應(yīng)進行的檢查，包括一次設(shè)備狀態(tài)，健全閥組運行狀態(tài)檢查，控制保護設(shè)備狀態(tài)，檢查暫態(tài)故障錄波情況，輔助分析事故原因；事故預(yù)案輔助分析事故的狀態(tài)，通過可視化的預(yù)案，按照預(yù)案流程和故障設(shè)備的現(xiàn)場軟件、圖紙、照片指導(dǎo)運行人員檢查相應(yīng)的主設(shè)備狀態(tài)。圖3中的基于設(shè)備風(fēng)險的當(dāng)前運行方式的預(yù)想事故集模塊連接專家風(fēng)險數(shù)據(jù)庫，根據(jù)基于設(shè)備風(fēng)險的事故預(yù)想集基于高壓直流輸電系統(tǒng)及其關(guān)聯(lián)的交流系統(tǒng)的控制邏輯與保護邏輯、專家風(fēng)險數(shù)據(jù)庫等進行處理分析，包括站級控制與保護邏輯、極級控制與保護邏輯、組級控制與保護邏輯、交流場控制與保護邏輯，系統(tǒng)全面的計算在當(dāng)前運行情況下以及預(yù)想事故情況下，整個高壓直流輸電系統(tǒng)單閥組閉鎖、單極閉鎖或雙極閉鎖、限負荷、降壓運行、交流場線路跳閘等故障或障礙引起的系統(tǒng)負荷損失風(fēng)險及其可能導(dǎo)致的社會風(fēng) 險、換流站內(nèi)交流系統(tǒng)過電壓過負荷風(fēng)險、設(shè)備損失風(fēng)險以人身傷亡風(fēng)險等,并基于設(shè)備風(fēng)險的當(dāng)前運行方式的預(yù)想事故集系統(tǒng)風(fēng)險進行風(fēng)險評估和預(yù)警。基于設(shè)備風(fēng)險的當(dāng)前運行方式的預(yù)想事故集系統(tǒng)風(fēng)險進行風(fēng)險評估和預(yù)警，具體包括根據(jù)當(dāng)前運行方式，將當(dāng)前運行中的一次設(shè)備、二次設(shè)備和重要的輔助設(shè)備，以及系統(tǒng)運行參數(shù)故障，分別設(shè)為可能影響系統(tǒng)正常運行的単一元素，列入預(yù)想事故集中。以單個設(shè)備為元素，依次假想其中的ー個元素出現(xiàn)緊急缺陷退出運行后，根據(jù)重構(gòu)的控制與保護邏輯分析可能的后果，對其中可能影響高壓直流輸電系統(tǒng)運行的設(shè)備進行分級，分別為冗余設(shè)備，重要設(shè)備，關(guān)鍵設(shè)備；其中，冗余設(shè)備表示該設(shè)備退出運行后，不影響高壓直流輸電系統(tǒng)的正常運行；重要設(shè)備定義為該設(shè)備可能影響直流系統(tǒng)某些功能，但不會導(dǎo)致其跳閘；關(guān)鍵設(shè)備定義為該設(shè)備一旦退出運行，將導(dǎo)致單閥組、單極甚至雙極跳閘的嚴重后果。參照圖5，基于設(shè)備風(fēng)險的當(dāng)前運行方式的預(yù)想事故集模塊進行風(fēng)險評估與預(yù)警中，運行策略輔助分析単元制定的控制措施和解決措施具體包括基于設(shè)備風(fēng)險預(yù)想的運行風(fēng)險辨識針對高壓直流輸電系統(tǒng)現(xiàn)有接線方式，建立高壓直流輸電系統(tǒng)設(shè)備假想故障集，對于假想故障集內(nèi)的故障進行故障可能性分析和故障后果分析，得出該故障的設(shè)備風(fēng)險值；根據(jù)假想故障，對設(shè)備故障后的高壓直流輸電系統(tǒng)進行模擬，分析高壓直流輸電系統(tǒng)運行狀態(tài)；通過風(fēng)險分析進行對假想設(shè)備的故障后果進行分析；通過該設(shè)備的風(fēng)險值進行辨識和預(yù)控，提出運行輔助決策；提出可能導(dǎo)致單極、雙極跳閘風(fēng)險的設(shè)備集合重復(fù)上述措施分析高壓直流輸電系統(tǒng)內(nèi)的所有設(shè)備風(fēng)險值，建立高壓直流輸電系統(tǒng)設(shè)備風(fēng)險矩陣；針對風(fēng)險設(shè)備，提出風(fēng)險預(yù)控措施對風(fēng)險明顯變大的高風(fēng)險值設(shè)備提出預(yù)控措施，包括提前安排檢修計劃、改變運行方式、降低輸送負荷、縮短巡視周期，采用紅外測溫，進行設(shè)備事故演練，抄錄設(shè)備運行參數(shù)。本發(fā)明的ー種優(yōu)選實施例，如圖6所示，還包括考核與改進單元，所述考核與改進単元與運行數(shù)據(jù)與設(shè)備信息采集單元、直流系統(tǒng)運行風(fēng)險分析與預(yù)警單元、運行策略輔助分析單元連接、軟件支撐單元分別連接；考核與改進更新単元用于對本系統(tǒng)各模塊進行更新、更改及進行考核?？己伺c改進更新單元對本系統(tǒng)各單元和模塊進行更新、更改和運行情況進行考核，以及時有效的對高壓直流輸 電系統(tǒng)進行安全性風(fēng)險評估和預(yù)警。本發(fā)明提供的高壓直流輸電系統(tǒng)安全預(yù)警與評估系統(tǒng)，適用于對高壓直流輸電系統(tǒng)進行實時監(jiān)控和預(yù)警評估，同時也適用于對超高壓、特高壓直流輸電系統(tǒng)進行實時監(jiān)控和預(yù)警評估。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種高壓直流輸電系統(tǒng)安全預(yù)警與評估系統(tǒng)，其特征在于包括依次連接的運行數(shù)據(jù)與設(shè)備信息采集單元、直流系統(tǒng)運行風(fēng)險分析與預(yù)警單元、運行策略輔助分析単元、軟件支撐單元； 軟件支撐單元用于為運行數(shù)據(jù)與設(shè)備信息采集單元、直流系統(tǒng)運行風(fēng)險分析與預(yù)警単元、運行策略輔助分析単元提供軟件支持； 運行數(shù)據(jù)與設(shè)備信息采集單元用于通過軟件支撐單元提供的各類標準接ロ，與直流輸電系統(tǒng)及運行単位的應(yīng)用系統(tǒng)進行接ロ，獲取當(dāng)前直流輸電系統(tǒng)的運行信息、各設(shè)備的狀態(tài)信息和運行單位的應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，形成數(shù)據(jù)庫，為直流系統(tǒng)運行風(fēng)險分析與預(yù)警單元進行系統(tǒng)安全狀態(tài)預(yù)警及風(fēng)險評估提供數(shù)據(jù)支撐； 直流系統(tǒng)運行風(fēng)險分析與預(yù)警單元用于將運行中的直流輸電系統(tǒng)及其關(guān)聯(lián)的交流系統(tǒng)的控制邏輯與保護邏輯在本系統(tǒng)中進行調(diào)用、重構(gòu)，調(diào)取、加載運行數(shù)據(jù)與設(shè)備信息采集単元數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，并基于重構(gòu)的高壓直流輸電系統(tǒng)及其關(guān)聯(lián)的交流系統(tǒng)的控制邏輯與保護邏輯、專家風(fēng)險數(shù)據(jù)庫進行計算分析，分當(dāng)前運行情況和預(yù)想事故情況，計算整個高壓直流輸電系統(tǒng)當(dāng)如存在的或可能出現(xiàn)的各種故障、障礙引起的系統(tǒng)風(fēng)險，并按系統(tǒng)當(dāng)如運打風(fēng)險和基于設(shè)備風(fēng)險的當(dāng)前運行方式的預(yù)想事故集系統(tǒng)風(fēng)險兩種情況進行風(fēng)險評估和預(yù)m. 運行策略輔助分析単元用于根據(jù)直流系統(tǒng)運行風(fēng)險分析與預(yù)警單元對系統(tǒng)風(fēng)險評估的結(jié)果，制定運行策略，所述運行策略包括控制措施和解決措施。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高壓直流輸電系統(tǒng)安全預(yù)警與評估系統(tǒng)，其特征在于所述直流系統(tǒng)運行風(fēng)險分析與預(yù)警單元包括控制邏輯與保護邏輯模塊、專家風(fēng)險數(shù)據(jù)庫、當(dāng)前運行風(fēng)險評估與預(yù)警模塊、基于設(shè)備風(fēng)險的當(dāng)前運行方式的預(yù)想事故集模塊； 所述控制邏輯與保護邏輯模塊連接運行數(shù)據(jù)與設(shè)備信息采集單元，用于將運行中的高壓直流輸電系統(tǒng)及其關(guān)聯(lián)的交流系統(tǒng)的控制與保護邏輯在本系統(tǒng)中進行調(diào)用、重構(gòu)，調(diào)取、加載運行數(shù)據(jù)與設(shè)備信息采集單元數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進行計算處理；將設(shè)備信息加載至非電量保護邏輯模塊，進行計算處理； 專家風(fēng)險數(shù)據(jù)庫連接控制邏輯與保護邏輯模塊，根據(jù)可能導(dǎo)致障礙或事故的控制系統(tǒng)、繼電保護和自動裝置的邏輯和定值及設(shè)備的各類非電量保護定值形成專家風(fēng)險數(shù)據(jù)庫，加載控制邏輯與保護邏輯模塊計算處理后的結(jié)果，與保護邏輯、定值進行計算對比，用于為當(dāng)前運行風(fēng)險評估與預(yù)警模塊、基于設(shè)備風(fēng)險的當(dāng)前運行方式的預(yù)想事故集模塊進行風(fēng)險評估與預(yù)警； 所述當(dāng)前運行風(fēng)險評估與預(yù)警模塊連接所述專家風(fēng)險數(shù)據(jù)庫，用于基于專家風(fēng)險數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，以及專家數(shù)據(jù)庫中加載的控制邏輯與保護邏輯模塊計算處理后的結(jié)果，與保護邏輯、定值進行計算對比結(jié)果，并基于當(dāng)前運行風(fēng)險進行風(fēng)險評估和預(yù)警； 所述基于設(shè)備風(fēng)險的當(dāng)前運行方式的預(yù)想事故集模塊連接所述專家風(fēng)險數(shù)據(jù)庫，根據(jù)基于設(shè)備風(fēng)險的事故預(yù)想集進行控制邏輯與保護邏輯模塊和專家風(fēng)險數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，并基于設(shè)備風(fēng)險的當(dāng)前運行方式的預(yù)想事故集系統(tǒng)風(fēng)險進行風(fēng)險評估和預(yù)警。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓直流輸電系統(tǒng)安全預(yù)警與評估系統(tǒng)，其特征在于所述當(dāng)前運行風(fēng)險評估與預(yù)警模塊基于當(dāng)前運行風(fēng)險進行風(fēng)險評估和預(yù)警，具體指對當(dāng)前的高壓直流輸電系統(tǒng)進行自動監(jiān)視評估，分別按站內(nèi)設(shè)備級評估、換流站運行風(fēng)險評估與預(yù)警、整個高壓直流輸電系統(tǒng)三級自下而上進行評估與預(yù)警 站內(nèi)設(shè)備級評估首先是對高壓直流輸電系統(tǒng)內(nèi)各個一次設(shè)備、二次設(shè)備及重要的輔助設(shè)備進行建摸，并賦予其通過運行數(shù)據(jù)與設(shè)備信息采集單元采集的與設(shè)備正常運行息息相關(guān)的運行參量與狀態(tài)參量，根據(jù)各個設(shè)備當(dāng)前的運行參量與狀態(tài)參量，建立該設(shè)備當(dāng)前運行風(fēng)險指標缺陷樹模型； 換流站運行風(fēng)險評估與預(yù)警匯總?cè)镜囊淮卧O(shè)備、二次設(shè)備以及重要的輔助設(shè)備運行風(fēng)險評估，根據(jù)當(dāng)前高壓直流系統(tǒng)及交流系統(tǒng)的運行方式和檢修方式，在軟件構(gòu)架中重構(gòu)高壓直流輸電系統(tǒng)的控制邏輯和保護邏輯，將設(shè)備的缺陷關(guān)聯(lián)信息賦值于控制及保護邏輯中，分析設(shè)備缺陷可能導(dǎo)致的控制與保護邏輯中的動作后果，對于有影響換流站正常運行趨勢的后果的設(shè)備缺陷予以預(yù)警；同時，匯總站內(nèi)當(dāng)前存在于設(shè)備中其它缺陷元件的運行風(fēng)險分析，并對其可能引起的后果進行預(yù)警； 系統(tǒng)級評估匯總高壓直流輸電系統(tǒng)內(nèi)各換流站以及高壓直流輸電線路的當(dāng)前的運行信息與設(shè)備狀態(tài)信息，賦值于重構(gòu)的控制與保護邏輯，對影響整個高壓直流輸電系統(tǒng)正常運行趨勢后果的設(shè)備缺陷予以預(yù)警。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高壓直流輸電系統(tǒng)安全預(yù)警與評估系統(tǒng)，其特征在于所述運行參量包括設(shè)備電壓、電流、頻率、諧波含量、閥觸發(fā)角等，并與跟實際一致并關(guān)聯(lián)外部現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)，具體包括溫度、天氣的預(yù)設(shè)告警值進行對比，根據(jù)各相關(guān)規(guī)程計算其到達告警值的裕度；設(shè)備信息包括換流變壓器油溫、線溫、SF6壓カ值、瓦斯繼電器等； 所述建立該設(shè)備當(dāng)前運行風(fēng)險指標缺陷樹模型，具體包括以設(shè)備中單個元部件狀態(tài)的集合來顯示整臺設(shè)備的狀態(tài)，分析零件、部件故障對設(shè)備故障的影響，其中包括人為因素和環(huán)境條件，定義元件缺陷指標；通過對往年該元件的故障數(shù)據(jù)，以及同類元件在其它高壓直流輸電系統(tǒng)中的故障數(shù)據(jù)，判斷其故障的概率，根據(jù)該元件在系統(tǒng)中的地位及故障可能導(dǎo)致直流系統(tǒng)事故的嚴重程度，判斷其影響運行的風(fēng)險，即風(fēng)險=故障概率X故障嚴重性，分為四個級別，無風(fēng)險、一般風(fēng)險、重大風(fēng)險、緊急風(fēng)險，其中，無風(fēng)險表示該元件無任何缺陷和故障，一般風(fēng)險表示該元件存在與正常運行狀態(tài)不符的現(xiàn)象，但在半年內(nèi)不處理也不會影響高壓直流輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，重大風(fēng)險表示該元件存在對人身、電網(wǎng)和設(shè)備有嚴重威脅，尚能堅持運行，不及時處理有可能造成事故的缺陷，緊急風(fēng)險表示該元件存在發(fā)生直接威脅安全運行并需立即處理，隨時可能造成設(shè)備損壞、人身傷亡、大面積停電、火災(zāi)等事故的缺陷；運行風(fēng)險最高的元件將代表該設(shè)備的運行風(fēng)險等級，參與換流站運行風(fēng)險評估，而設(shè)備的其它元件缺陷也可通過故障樹匯總、查詢。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高壓直流輸電系統(tǒng)安全預(yù)警與評估系統(tǒng)，奇特在在于所述運行策略輔助分析単元制定的控制措施和解決措施具體包括 處理措施在故障發(fā)生后梳理故障可能的回路，通過軟件接ロ在換流站模型中顯示故障的信號、告警回路及應(yīng)采取的處理方法； 檢查安排在事故發(fā)生后應(yīng)進行的檢查，包括一次設(shè)備狀態(tài)，健全閥組運行狀態(tài)檢查，控制保護設(shè)備狀態(tài)，檢查暫態(tài)故障錄波情況，輔助分析事故原因； 事故預(yù)案輔助分析事故的狀態(tài)，通過可視化的事故預(yù)案，按照預(yù)案流程和故障設(shè)備的現(xiàn)場軟件、圖紙、照片指導(dǎo)運行人員檢查相應(yīng)的主設(shè)備狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓直流輸電系統(tǒng)安全預(yù)警與評估系統(tǒng)，其特征在于所述基于設(shè)備風(fēng)險的當(dāng)前運行方式的預(yù)想事故集模塊基于設(shè)備風(fēng)險的當(dāng)前運行方式的預(yù)想事故集系統(tǒng)風(fēng)險進行風(fēng)險評估和預(yù)警，具體包括 根據(jù)當(dāng)前運行方式，將當(dāng)前運行中的一次設(shè)備、二次設(shè)備和重要的輔助設(shè)備，以及系統(tǒng)運行參數(shù)故障，分別設(shè)為可能影響系統(tǒng)正常運行的単一元素，列入預(yù)想事故集中； 以單個設(shè)備為元素，依次假想其中的ー個元素出現(xiàn)緊急缺陷退出運行后，根據(jù)重構(gòu)的控制與保護邏輯分析可能的后果，對其中可能影響高壓直流輸電系統(tǒng)運行的設(shè)備進行分級，分別為冗余設(shè)備，重要設(shè)備，關(guān)鍵設(shè)備；其中，冗余設(shè)備表示該設(shè)備退出運行后，不影響高壓直流輸電系統(tǒng)的正常運行；重要設(shè)備定義為該設(shè)備可能影響直流系統(tǒng)某些功能，但不會導(dǎo)致其跳閘；關(guān)鍵設(shè)備定義為該設(shè)備一旦退出運行，將導(dǎo)致單閥組、單極甚至雙極跳閘的嚴重后果。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高壓直流輸電系統(tǒng)安全預(yù)警與評估系統(tǒng)，其特征在于所述運行策略輔助分析単元制定的控制措施和解決措施具體包括 基于設(shè)備風(fēng)險預(yù)想的運行風(fēng)險辨識針對高壓直流輸電系統(tǒng)現(xiàn)有接線方式，建立高壓直流輸電系統(tǒng)設(shè)備假想故障集，對于假想故障集內(nèi)的故障進行故障可能性分析和故障后果分析，得出該故障的設(shè)備風(fēng)險值； 根據(jù)假想故障，對設(shè)備故障后的高壓直流輸電系統(tǒng)進行模擬，分析高壓直流輸電系統(tǒng)運行狀態(tài)； 通過風(fēng)險分析進行對假想設(shè)備的故障后果進行分析； 通過該設(shè)備的風(fēng)險值進行辨識和預(yù)控，提出運行輔助決策； 提出可能導(dǎo)致單極、雙極跳閘風(fēng)險的設(shè)備集合重復(fù)上述措施分析高壓直流輸電系統(tǒng)內(nèi)的所有設(shè)備風(fēng)險值，建立高壓直流輸電系統(tǒng)設(shè)備風(fēng)險矩陣； 針對風(fēng)險設(shè)備，提出風(fēng)險預(yù)控措施對風(fēng)險明顯變大的高風(fēng)險值設(shè)備提出預(yù)控措施，包括提前安排檢修計劃、改變運行方式、降低輸送負荷、縮短巡視周期，采用紅外測溫，進行設(shè)備事故演練，抄錄設(shè)備運行參數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓直流輸電系統(tǒng)安全預(yù)警與評估系統(tǒng)，其特征在于所述障礙、故障具體包括整個高壓直流輸電系統(tǒng)單閥組閉鎖、單極閉鎖或雙極閉鎖、限負荷、降壓運行、交流系統(tǒng)線路跳閘；所述系統(tǒng)風(fēng)險具體包括系統(tǒng)負荷損失風(fēng)險及其可能導(dǎo)致的社會風(fēng)險、換流站內(nèi)交流系統(tǒng)過電壓過負荷風(fēng)險、設(shè)備損失風(fēng)險與人身傷亡風(fēng)險；所述控制邏輯與保護邏輯模塊具體包括直流站控邏輯、級控/級保護邏輯、組控/組保護邏輯、交流站控/交流保護邏輯、非電量保護邏輯。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高壓直流輸電系統(tǒng)安全預(yù)警與評估系統(tǒng)，其特征在于所述運行數(shù)據(jù)與設(shè)備信息采集單元包括依次連接的數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)合法檢驗?zāi)K、數(shù)據(jù)庫和服務(wù)器； 數(shù)據(jù)采集模塊用于通過軟件支撐單元提供的各類標準接ロ，與控制系統(tǒng)、保護系統(tǒng)、測量系統(tǒng)、故障錄波系統(tǒng)及運行単位的應(yīng)用系統(tǒng)進行接ロ，獲取當(dāng)前高壓直流輸電系統(tǒng)的運行信息、各設(shè)備的狀態(tài)信息和運行單位的應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)； 數(shù)據(jù)合法校驗?zāi)K用于對數(shù)據(jù)采集模塊獲取的數(shù)據(jù)進行處理并進行合法性校驗，所述對數(shù)據(jù)進行處理，包括對數(shù)據(jù)進行同步、分類；所述合法性校驗具體指使各數(shù)據(jù)應(yīng)在其合法區(qū)間內(nèi)；數(shù)據(jù)庫用于對通過數(shù)據(jù)合法校驗?zāi)K校驗的數(shù)據(jù)進行存儲； 服務(wù)器用于將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)提供給直流系統(tǒng)運行風(fēng)險分析與預(yù)警單元，為直流系統(tǒng)運行風(fēng)險分析與預(yù)警單元進行系統(tǒng)安全狀態(tài)預(yù)警及風(fēng)險評估提供數(shù)據(jù)支撐。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至9任一所述的高壓直流輸電系統(tǒng)安全預(yù)警與評估系統(tǒng)，其特征在干還包括考核與改進單元，所述考核與改進單元與運行數(shù)據(jù)與設(shè)備信息采集單元、直流系統(tǒng)運行風(fēng)險分析與預(yù)警單元、運行策略輔助分析單元連接、軟件支撐單元分別連接； 考核與改進更新単元用于對本系統(tǒng)各模塊進行更新、更改及進行考核。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高壓直流輸電系統(tǒng)安全預(yù)警與評估系統(tǒng)，包括依次連接的運行數(shù)據(jù)與設(shè)備信息采集單元、直流系統(tǒng)運行風(fēng)險分析與預(yù)警單元、運行策略輔助分析單元、軟件支撐單元。直流系統(tǒng)運行風(fēng)險分析與預(yù)警單元調(diào)取、加載運行數(shù)據(jù)與設(shè)備信息采集單元獲取的數(shù)據(jù)，并基于重構(gòu)的控制邏輯與保護邏輯、專家風(fēng)險數(shù)據(jù)庫進行計算分析，運行策略輔助分析單元根據(jù)直流系統(tǒng)運行風(fēng)險分析與預(yù)警單元對系統(tǒng)風(fēng)險評估的結(jié)果，制定運行策略。采用本發(fā)明的技術(shù)方案，可以實時對系統(tǒng)的安全性進行分析，并對障礙或故障給系統(tǒng)帶來的風(fēng)險進行分析和評估，及時作出預(yù)警和提出運行策略，降低系統(tǒng)風(fēng)險和減少設(shè)備損失。
文檔編號G06Q10/04GK102663530SQ20121016870
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月25日
發(fā)明者周翔勝, 張鵬, 方蘇, 汪洋, 王朝碩, 羅煒, 蔣峰偉, 賀智 申請人:中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司超高壓輸電公司