一種電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)識別方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及船舶的供電系統(tǒng)，具體涉及一種用于船舶電力系統(tǒng)的電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)識別方法。
【背景技術】
[0002]目前我國常規(guī)船舶電力系統(tǒng)的配置較為簡單，因此，一般船舶電站監(jiān)控系統(tǒng)的控制策略是先將不同電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和工況下的控制策略進行枚舉列表，然后根據(jù)當前的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進行查表的方式進行相應控制策略的選擇，對于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡單的電力系統(tǒng)來說，一般情況下能夠根據(jù)以往的實際經(jīng)驗來規(guī)避整個電網(wǎng)的安全隱患。
[0003]但是對于網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、工況、負載狀況復雜的供電系統(tǒng)來說，若仍是通過“列表與查表”的機制進行控制管理，在制定預先的控制策略時，要考慮的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和運行工況實在是太復雜，人腦很難勝任，所以在某些特定運行狀態(tài)下是無法通過查表輸出正確決策的。
[0004]由于網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)復雜的電力系統(tǒng)，控制功能的決策過程和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、電網(wǎng)電流分布緊密相關，因此，必須提出一種新技術，實現(xiàn)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的智能識別，有利于提高電站監(jiān)控系統(tǒng)的能量管理效率和系統(tǒng)的實時性。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]針對上述問題，本發(fā)明提出一種電網(wǎng)拓撲識別方法。該方法主要應用于大型船電站的監(jiān)控設備，該電站具有多個電站以及發(fā)電機組。電站之間可以通過聯(lián)接斷路器任意組合形成供電區(qū)域，每個電站內(nèi)又有3臺發(fā)電機組可以自由選擇使用，全船的供電方式極其繁多和靈活。因此，對于超大型供電系統(tǒng)來說，利用現(xiàn)有的列表、查表的方式已經(jīng)不能滿足該供電系統(tǒng)管理的需求。而本發(fā)明的拓撲識別方法則能夠使供電系統(tǒng)滿足這種大型船舶的需求。
[0006]具體而言，本發(fā)明提供一種用于超大型船舶電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的拓撲識別方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟:
[0007]a.獲取當前電網(wǎng)中的各種電氣設備的基本參數(shù)和狀態(tài)參數(shù)信息；
[0008]b.將第一類電氣設備(用電設備或發(fā)電設備)作為拓撲結(jié)構(gòu)中的節(jié)點，將第二類電氣設備(傳輸設備)作為拓撲結(jié)構(gòu)中的支路；
[0009]c.根據(jù)作為節(jié)點的電氣設備的類型，對所述節(jié)點進行分類和編號，建立相應的節(jié)點模型，其中，將所述節(jié)點分為兩類，第一類是在網(wǎng)狀態(tài)保持的電氣設備，稱為不變節(jié)點，第二類是在網(wǎng)狀態(tài)可以改變的電氣設備，稱為可變節(jié)點，所述不變節(jié)點至少包括發(fā)電機組、負載、電纜的交叉點；所述可變節(jié)點至少包括斷路器；
[0010]d.將所有接入電網(wǎng)中的節(jié)點和支路組成電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)，其中連接各“節(jié)點”之間的電纜和變壓器作為拓撲結(jié)構(gòu)中的“支路”;
[0011]e.從拓撲結(jié)構(gòu)中選擇發(fā)生變化且未被訪問過的節(jié)點作為初始出發(fā)點，并將其標記為已訪問過的節(jié)點，沿著該節(jié)點相連接的支路搜索下一個與該支路連接的節(jié)點，當搜索到達該連通區(qū)域的末端節(jié)點，或查詢不到與該節(jié)點相連且未被訪問的支路時，逐級返回該末端節(jié)點的父節(jié)點，并以該父節(jié)點為起始節(jié)點重復上述搜索過程，直到所有節(jié)點都搜索一次；
[0012]f.基于每一次搜索的結(jié)果更新拓撲結(jié)構(gòu)。
[0013]進一步地，在進行電網(wǎng)結(jié)構(gòu)拓撲識別時，還包括對所述拓撲結(jié)構(gòu)進行網(wǎng)絡分區(qū)。
[0014]本發(fā)明所應用的船舶電站中具有多個電站，每個電站具有一個或多個機組，所述拓撲識別方法還可以包括:
[0015]為每個機組配置一臺機組控制器，為每個電站配置一臺區(qū)域控制器，每個電站的區(qū)域控制器用于控制該電站的一個或多個機組及相應機組控制器；
[0016]為每臺區(qū)域管理器預設設置特定的優(yōu)先級，并且各臺區(qū)域管理器中的優(yōu)先級彼此不同；
[0017]電站工作時，對于兩個或兩個以上的電站并聯(lián)的結(jié)構(gòu)，使所并聯(lián)的電站及相應機組組成一個供電梯隊，使該供電梯隊中具有最高優(yōu)先級的區(qū)域管理器成為區(qū)域主控制器，其余的區(qū)域控制器成為區(qū)域從控制器，對于未與任何其他電站并聯(lián)的電站，則該電站及相應機組自己組成一個供電梯隊，該電站的區(qū)域管理器作為該梯隊的區(qū)域主控制器；
[0018]對于所有工作中的梯隊，使各梯隊中具有最高優(yōu)先級的區(qū)域主控制器作為最高主管理器，用于控制所有供電梯隊。然后，本發(fā)明可以基于供電梯隊來進行拓撲識別(例如，以供電梯隊為單位進行拓撲識別)。
[0019]進一步地，所述船舶電站包括多個電站，每個電站包含一個或多個供電機組，每個電站具有一個控制管理器，所述方法還包括在識別出船舶電站的拓撲之后進行自動增減機的步驟，其包括:
[0020]步驟1:確定任意兩個電站之間所流經(jīng)的電流；
[0021]步驟2:確定任意兩個機組之間所流經(jīng)的電流；
[0022]步驟3:確定當前負載的總功率；
[0023]步驟4:判斷當前負載的總功率是否超過peX (ηX0.9-1)，其中，η為當前系統(tǒng)中所接入的機組總數(shù)，Pe為單個機組的額定功率；
[0024]步驟5:如果當前負載的總功率超過peX (ηX0.9_1)，則啟動功率增機；
[0025]步驟6:基于步驟5的判斷，啟動功率增機，所述功率增機步驟包括:
[0026]步驟6-1:判斷當前電站是否為獨立運行，；
[0027]步驟6-2:如果當前電站獨立運行，則進行電站內(nèi)增機；
[0028]步驟6-3:如果當前電站非獨立運行，判斷當前電站是否在所述供電監(jiān)控系統(tǒng)中具有最尚權限；
[0029]步驟6-4:判斷當前電站在與其并聯(lián)的各電站中是否具有最高權限，如果當前電站不具有最高權限則向具有最高權限的電站發(fā)出增機請求，如果當前電站具有最高權限則確定需增機電站；
[0030]步驟6-5:根據(jù)需增機電站進行電站內(nèi)增機決策，并且根據(jù)決策結(jié)果發(fā)出相應增機標志，并且根據(jù)增機結(jié)果判斷應增機組是位于當前電站還是位于其他電站；
[0031]步驟6-6:如果應增機組位于當前電站，則當前電站直接向應增機組發(fā)出啟動命令，如果應增機組位于其他電站，則當前電站通過網(wǎng)絡向需增機的電站的控制器發(fā)出增機命令；
[0032]步驟7:判斷當前負載的總功率是否低于peX (nX0.9-1.3)，如果當前負載的總功率低于peX (ηX0.9-1.3)，則啟動功率減機；
[0033]步驟8:基于步驟7的判斷，啟動功率減機，所述功率減機步驟包括:
[0034]步驟8-1:判斷當前電站是否為獨立運行，；
[0035]步驟8-2:如果當前電站獨立運行，則進行電站內(nèi)減機；
[0036]步驟8-3:如果當前電站非獨立運行，判斷當前電站是否在所述供電監(jiān)控系統(tǒng)中具有最尚權限；
[0037]步驟8-4:判斷當前電站在與其并聯(lián)的各電站中是否具有最高權限，如果當前電站不具有最高權限則向具有最高權限的電站的控制器發(fā)出減機請求，如果當前電站具有最尚權限則進行并聯(lián)電站減機決策，并基于減機決策確定需增機電站；
[0038]步驟8-5:根據(jù)需減機電站進行電站內(nèi)增機決策，并且根據(jù)決策結(jié)果發(fā)出相應減機標志，并且根據(jù)減機結(jié)果判斷應減機組是位于當前電站還是位于其他電站；
[0039]步驟8-6:如果應減機組位于當前電站，則當前電站直接向應減機組發(fā)出啟動命令，如果應減機組位于其他電站，則當前電站通過網(wǎng)絡向需減機的電站的控制器發(fā)出減機命令。
[0040]本電站監(jiān)控系統(tǒng)運用網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)智能化識別技術來替代常規(guī)的“列表與查表”的方式，對全電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進行實時的分析，其結(jié)果作為電網(wǎng)重構(gòu)和能量調(diào)度和管理的依據(jù)，最后輸出相應的最優(yōu)控制策略，實現(xiàn)供電路徑的最優(yōu)選擇，減少電能的損耗，提高系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性，提高能量的使用率，保證系統(tǒng)連續(xù)、安全的供電。
[0041]本發(fā)明很好的運用了全局拓撲和局部拓撲相結(jié)合的方式，對整個網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)進行分析，動靜結(jié)合，大大的提高了系統(tǒng)拓撲的效率，在長期的試驗和試驗過程中，證明該項技術完全能夠滿足系統(tǒng)的實際需求，運行穩(wěn)定可靠，具有完全自主知識產(chǎn)權，同時填補了網(wǎng)絡拓撲結(jié)果智能識別技術在我國超大型船舶供電系統(tǒng)中應用的空白。
【附圖說明】
[0042]圖1為初始拓撲結(jié)構(gòu)圖
[0043]圖2為動態(tài)拓撲識別實現(xiàn)流程圖。
【具體實施方式】
[0044]本發(fā)明的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)智能化識別方法的實現(xiàn)思路是首先將電網(wǎng)上的電氣設備進行抽象建模，并建立各個電氣設備之間的連接關系，將其轉(zhuǎn)化成為計算機能夠識別的拓撲圖形，由計算機對各個電氣設備進行實時的拓撲連通性分析，確定各個電氣設備之間的連接關系。通過對整個網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的描述和跟蹤結(jié)果，可作為潮流計算和網(wǎng)絡重構(gòu)的輸入，實現(xiàn)最優(yōu)供電路徑的選擇。
[0045]本發(fā)明的方法主要用在船舶電站。所述船舶電站中包含多個獨立的電站，每個電站配置一臺區(qū)域管理器和若干機組控制器，每個機組控制器控制一臺發(fā)電機組，電站的監(jiān)控系統(tǒng)中的多個區(qū)域管理器中的每一個具有預設的優(yōu)先級，首先利用拓撲識別裝置識別電網(wǎng)中的電氣設備的拓撲結(jié)構(gòu)，并且當兩個或兩個以上的電站并聯(lián)時，所并聯(lián)的電站組成一個供電梯隊，該供電梯隊中具有最高優(yōu)先級的區(qū)域管理器成為區(qū)域主控制器，其余的區(qū)域控制器成為從控制器，而未與任何其他電站并聯(lián)的電站組成一個梯隊，該電站的區(qū)域控制器作為該梯隊的區(qū)域主控制器。
[0046]具體的實現(xiàn)方案如下:
[0047](I)電氣設備建模
[0048]將電網(wǎng)上的各種電氣設備(包括:發(fā)電機組、負載等)抽象成為拓撲圖形中的“節(jié)點”，并記錄各個“節(jié)點”和“支路”的基本參數(shù)、狀態(tài)參數(shù)等重要信息。通常將電力傳輸路徑(電纜)稱為支路，其他設備稱為節(jié)點。
[0049]根據(jù)不同類型電氣設備的具體特點，對“節(jié)點”進行分類和編號，建立相應的節(jié)點模型。根據(jù)該型電網(wǎng)中各電氣設備的具體特性，可將節(jié)點分為兩類，一類是包括發(fā)電機組、負載、電纜的交叉點等在網(wǎng)狀態(tài)保持的電氣設備，稱為不變節(jié)點；第二類是斷路器等在網(wǎng)狀態(tài)可以改變的電氣設備，稱為可變節(jié)點。
[0050]將連接各“節(jié)點”之間的電纜和變壓器等抽象成為拓撲圖形中的“支路”。
[0051]將“節(jié)點”和“支路”結(jié)合起來的描述方式就形成了具體的圖形結(jié)構(gòu)，看起來相當直觀。
[0052](2)初始網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)描述
[0053]對初始網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的描述主要是為了存儲電力網(wǎng)絡的連接信息。
[0054]利用節(jié)點一支路鄰接表存儲網(wǎng)絡的連接信息。節(jié)點一支路鄰接表以順序的方式存放節(jié)點，任一節(jié)點的支路