王稼睿

寧夏固原市電費(fèi)管理中心，寧夏固原 756000

電網(wǎng)安全自動(dòng)化仿真模型的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

王稼睿

寧夏固原市電費(fèi)管理中心，寧夏固原 756000

在電網(wǎng)運(yùn)行中，為核驗(yàn)電網(wǎng)的安全性、強(qiáng)化安全網(wǎng)絡(luò)的培訓(xùn)，需要建立電網(wǎng)安全自動(dòng)化仿真模型系統(tǒng)。因此，仿真化模型試驗(yàn)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(diǎn)，根據(jù)仿真系統(tǒng)的自動(dòng)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(dòng)裝置的的構(gòu)成，并完成了仿真系統(tǒng)的理論設(shè)計(jì)。

電網(wǎng)安全；仿真系統(tǒng)；通用模型；設(shè)計(jì)；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(yùn)營(yíng)系統(tǒng)必須配備相應(yīng)的自動(dòng)化安全設(shè)備。電力自動(dòng)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(jī)、低頻自起動(dòng)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(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的安全。在電網(wǎng)運(yùn)行中，為核驗(yàn)電網(wǎng)的安全性、強(qiáng)化安全網(wǎng)絡(luò)的培訓(xùn)，需要建立電網(wǎng)安全自動(dòng)化仿真模型系統(tǒng)。有基于此，建立各種安全自動(dòng)裝置的模型并在程序上實(shí)現(xiàn)，是電網(wǎng)安全建設(shè)的必要研究之一。

1 4個(gè)單元的模型構(gòu)思

出現(xiàn)安全隱患之后的自動(dòng)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(yùn)行條件后按預(yù)先設(shè)計(jì)的邏輯進(jìn)行自動(dòng)化行為控制路。通常來(lái)說(shuō)，自動(dòng)裝置應(yīng)該由4個(gè)單元部分組成，即“設(shè)備采樣”、“啟動(dòng)邏輯”、“設(shè)備選擇”、“設(shè)備動(dòng)作”。每個(gè)構(gòu)成單元的功能不一樣，4個(gè)部分之間之間的邏輯關(guān)系以及因果動(dòng)作，構(gòu)成了安全自動(dòng)裝置的運(yùn)行原理。

一般的自動(dòng)化裝置理論上均應(yīng)由以上4個(gè)構(gòu)成單元構(gòu)成，但對(duì)于相對(duì)復(fù)雜的電網(wǎng)安全自動(dòng)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(dòng)邏輯并分別由通用模型建立具體模型，由這些獨(dú)立的具體模型來(lái)構(gòu)成一個(gè)總體的安全自動(dòng)裝置模型。

2 自動(dòng)化仿真模型的設(shè)計(jì)核心環(huán)節(jié)和實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)

有條件的啟動(dòng)和正確的邏輯判斷是自動(dòng)化仿真的核心。在預(yù)設(shè)出現(xiàn)的條件下，自動(dòng)啟動(dòng)邏輯單元與設(shè)備選擇單元，并進(jìn)行主要邏輯判斷。啟動(dòng)邏輯單元描述裝置的啟動(dòng)邏輯；設(shè)備選擇單元描述裝置動(dòng)作設(shè)備選擇上的邏輯并最終形成裝置動(dòng)作設(shè)備列表。在相對(duì)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(dòng)邏輯判斷以及動(dòng)作的設(shè)備選擇不同，因此安全自動(dòng)裝置仿真模型的實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)主要在于實(shí)現(xiàn)各種安全自動(dòng)裝置模型的啟動(dòng)邏輯單元和設(shè)備選擇單元。

3 自動(dòng)化仿真模型的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

3.1 啟動(dòng)邏輯

3.1.1程序設(shè)計(jì)

在程序設(shè)計(jì)上，本文采用通用的表達(dá)式的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)仿真模型的邏輯啟動(dòng)。表達(dá)式由運(yùn)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(yùn)算、處理字符或測(cè)試數(shù)據(jù)。對(duì)采樣設(shè)備的采樣值進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算就可以表達(dá)出各種啟動(dòng)邏輯。

安全自動(dòng)裝置模型中設(shè)計(jì)了以下幾類(lèi)運(yùn)算符

數(shù)學(xué)運(yùn)算符：+，-，*，/

比較運(yùn)算符：=，＞，＜，＞=，＜=，＜＞（不等于）

邏輯運(yùn)算符： &（與）,|（或）

其他運(yùn)算符：(，)

各種運(yùn)算符按下表的順序存在計(jì)算優(yōu)先級(jí)，同一級(jí)別的運(yùn)算符優(yōu)先級(jí)相同，見(jiàn)表2。

算法名行為模式?jīng)]有行為模式，所有動(dòng)作設(shè)備全部動(dòng)作選擇算法名稱(chēng) 行為模式空沒(méi)有行為模式，所有動(dòng)作設(shè)備全部動(dòng)作數(shù)量選擇 按數(shù)量選擇動(dòng)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(gè)簡(jiǎn)單的線路過(guò)載聯(lián)切負(fù)荷裝置為例：當(dāng)線路1狀態(tài)（L1STAT）采樣為跳閘狀態(tài)，同時(shí)采樣線路2電流（L2C）大于整定值（CONSTC）時(shí)裝置啟動(dòng)，動(dòng)作切除負(fù)荷。該裝置的啟動(dòng)邏輯可以描述為如下表達(dá)式：（L1STAT=1）& （L2C ＞ CONSTC）。

3.1.2表達(dá)式解釋

程序運(yùn)行上需要對(duì)各種表達(dá)式進(jìn)行正確解釋?zhuān)梢酝ㄟ^(guò)堆棧運(yùn)算計(jì)算出表達(dá)式的值。堆棧運(yùn)算求值的原理就是在程序中掃描表達(dá)式，并運(yùn)用進(jìn)棧、出棧等運(yùn)算進(jìn)行分解求值。下面就表達(dá)式“(2.0*(a+b)-3.5*c)＞100”進(jìn)行堆棧運(yùn)算分解，其中計(jì)算過(guò)程如表3所示。

表3 堆棧運(yùn)算計(jì)算過(guò)程

通過(guò)堆棧運(yùn)算得到各種表達(dá)式結(jié)果，對(duì)設(shè)計(jì)邏輯進(jìn)行了準(zhǔn)確描述，從而在程序上實(shí)現(xiàn)安全自動(dòng)裝置模型的啟動(dòng)邏輯。

3.2 設(shè)備選擇

設(shè)備選擇時(shí)要對(duì)動(dòng)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(duì)應(yīng)的行為模式來(lái)實(shí)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(jiàn)表4。

表4 安全自動(dòng)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(jì)算表達(dá)式。

4 結(jié)論

隨著國(guó)家電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模的日益擴(kuò)大，電力安全穩(wěn)定問(wèn)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陌踩珜?shí)踐來(lái)看，本安全自動(dòng)裝置通用模型可以很好地實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)安全自動(dòng)裝置的仿真模擬。

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

[2]趙希正.強(qiáng)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).

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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(fèi)管理中心，研究方向：電力營(yíng)銷(xiāo)分析及線損管理