智能变电站二次安措可靠性与复杂度的优化方法技术

本发明专利技术公开了一种智能变电站二次安措可靠性与复杂度的优化方法，包括：根据智能变电站的待检修设备与运行设备之间的链路及链路可采取的断开方式建立二次安措链路矩阵；基于所述二次安措链路矩阵及所述链路断开方式的可靠性得到可靠性矩阵，使用所述可靠性矩阵得到二次安措可靠性；基于二次安措过程中的操作方式以及操作对象对Halstead方法进行改进得到二次安措复杂度；基于所述二次安措可靠性与所述二次安措复杂度建立综合优化模型，并使用隐枚举法对所述综合优化模型进行求解，得到最优二次安措；根据所述最优二次安措对智能变电站的待检修设备与运行设备进行断开。从而提供检修过程中最优的二次安措方法。

【技术实现步骤摘要】
智能变电站二次安措可靠性与复杂度的优化方法
本专利技术涉及智能变电站领域，具体涉及一种智能变电站二次安措可靠性与复杂度的优化方法。
技术介绍
安措是指在变电站改扩建、二次设备现场校验或缺陷处理作业中用于将运行设备和待检修设备断开的安全措施。二次安措主要是指针对智能变电站合并单元、保护装置、智能终端、安全自动装置等二次系统的智能电子设备的模拟量输入回路、信号量输出回路的断开措施。近年来我国新建并投运了大量智能变电站，随之而来的是繁杂的检修和运维工作。二次安措用于断开待检修设备和运行设备，具有保障电网安全稳定运行、避免保护拒动或误动等重要意义。不同于传统变电站使用电缆传输采样值、开入开出等信息，智能变电站采用“三层两网”的网络架构(图1)，利用以太网传输信息，其中的软压板、虚端子取代了传统变电站中的硬压板和接线端口。在提高信息共享程度的同时，也使得二次安措隐含不直观、没有明显的“电气断开点”，给二次检修运维工作带来了极大挑战。二次安措通常采用以下四种方式：退出装置软压板、退出装置出口硬压板、投入检修压板、断开装置之间的光纤。因退出软压板和检修压板不能形成明显“电气断开点”，且软压板和检修压板受多种因素影响，可靠性较低。为了保证可靠断开，二次安措通常遵循双重化配置原则，即每一条链路至少采用两种方式断开，甚至采用三种方式，例如同时断开待检修IED(IntelligentElectronicDevice，智能电子设备)的GOOSE(GenericObjectOrientedSubstationEvents，面向通用对象的变电站事件)发送软压板、运行IED的GOOSE接收软压板且投入待检修IED的检修压板。这显著增加了二次安措的操作数量，表面上提高了二次安措的可靠性，实际上增加了二次安措的执行和恢复阶段的操作复杂度，加上运检人员专业素质参差不齐、操作不熟练等因素，很容易造成操作失误，反而降低了二次安措的可靠性。目前智能变电站的二次安措方式主要为自动生成二次安措，避免了人工编写失误，减轻了检修人员的工作负担，但其通过提高链路断开操作的冗余度提高二次安措可靠性，使得二次安措操作繁多，执行难度大，具有很大的盲目性或者在二次安措执行之前检验其正确与否，一定程度上提高了二次安措的可靠性，但是均未提出定量计算二次安措的可靠性，以及没有考虑二次安措的复杂度。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是现有的智能变电站二次安措操作复杂，执行难度大且在提高二次安措可靠性的同时显著增加了二次安措的操作复杂度，不利于二次安措的执行和恢复，反而降低了其可靠性的问题，目的在于提供一种智能变电站二次安措可靠性与复杂度的优化方法，通过可靠性和复杂度两个指标对二次安措进行优化，得到可靠性与复杂度均衡下的最优二次安措，通过适当降低二次安措的可靠性，从而可以大幅度降低其操作的复杂度，以解决上述问题。本专利技术通过下述技术方案实现：智能变电站二次安措可靠性与复杂度的优化方法，包括：S1：根据智能变电站的待检修设备与运行设备之间的链路及链路可采取的断开方式建立二次安措链路矩阵；S2：基于所述二次安措链路矩阵及所述链路断开方式的可靠性得到可靠性矩阵，使用所述可靠性矩阵得到二次安措可靠性；S3：基于二次安措过程中的操作方式以及操作对象对Halstead方法进行改进得到二次安措复杂度；S4：基于所述二次安措可靠性与所述二次安措复杂度建立综合优化模型，并使用隐枚举法对所述综合优化模型进行求解，得到最优二次安措；S5：根据所述最优二次安措对智能变电站的待检修设备与运行设备进行断开。二次安措的本质是断开待检修设备与运行设备之间的通信链路，包括逻辑链路和电气链路，每条链路均有一种或多种断开方式。因此本专利技术根据待检修设备与运行设备之间的链路连接关系及各链路可采取的断开方式建立链路矩阵，基于链路矩阵和对应断开方式的可靠性推导出可靠性矩阵，然后计算出二次安措的可靠性，并利用改进Halstead方法计算二次安措的复杂度，然后建立了基于可靠性和复杂度的综合优化模型，并利用隐枚举法对此模型进行求解，求解结果对应的二次安措即为最优二次安措。进一步的，所述S1中的二次安措链路矩阵公式：其中，所述链路矩阵L为6×n的矩阵，6表示所述二次安措可以采用的断开方式总共有6种，每一行代表一种链路的断开方式，n表示二次安措涉及的链路数，每一列表示一条链路。进一步的，所述二次安措链路矩阵对应的断开方式包括：退出GOOSE接收软压板、退出SV软压板、退出GOOSE发送软压板、投入检修压板、退出出口硬压板和断开光纤。二次安措通常使用的四种断开方式为：退出装置软压板、退出装置出口硬压板、投入检修压板、断开装置之间的光纤。其中，软压板又包括GOOSE接收软压板、GOOSE发送软压板、SV(SampledValue，采样值)软压板3种，因此二次安措可以采用的断开方式总共有6种；本专利技术提出的链路矩阵即是为了描述二次安措涉及的链路及各链路可采取的断开方式；例如：如果第m条链路可以采取的断开方式有：退出GOOSE接收软压板、退出GOOSE发送软压板、投入对应IED检修压板、断开光纤，则：Lm＝[101101]T在本专利技术中需要说明的是，当某IED的检修压板投入后，所述IED的检修压板发送的GOOSE报文TEST位或者SV报文数据品质TEST位会从“False”变为“True”，接收报文的IED先将上述报文的TEST位与自身检修压板状态做“异或”逻辑判断，只有两者状态相同时才正常处理报文或者动作，否则报文无效。因此，投入所述某IED的检修压板相当于同时断开与所述IED相关联的所有链路，而断开光纤也相当于断开所述光纤连接的两个IED之间的所有通信链路。进一步的，所述S2的子步骤包括：S21：分析二次安措中待检修设备与运行设备之间的链路断开方式的可靠性得到所述链路断开方式的可靠性取值；S22：基于S1中所述二次安措链路矩阵及S21中所述可靠性取值得到可靠性矩阵；S23：根据所述可靠性矩阵进行所述二次安措的可靠性分析与计算得到二次安措可靠性。进一步的，所述S21中的所述链路断开方式的可靠性取值包括：退出GOOSE接收软压板、退出SV软压板、退出GOOSE发送软压板和检修压板为数字取值；退出出口硬压板、断开光纤为物理取值。软压板从逻辑上断开信号传输链路，属于数字断开，因此退出GOOSE接收软压板、退出SV软压板和退出GOOSE发送软压板三种断开方式属于数字断开，则其取值为数字取值；检修压板虽然是硬压板，但是链路接收方比较发送方检修压板状态和自身检修压板状态，只有两者状态一致时才正常处理报文，因此检修压板也属于数字断开，则其取值为数字取值；智能终端出口硬压板可以在智能终端与断路器之间形成明显电气断开点，属于物理断开；断开装置之间的光纤可以断开通信链路，属于物理断开，则其取值为物理取值；物理断开可以实现明显电气断开点，因此其断开可靠性较本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.智能变电站二次安措可靠性与复杂度的优化方法，其特征在于，包括：/nS1：根据智能变电站的待检修设备与运行设备之间的链路及链路可采取的断开方式建立二次安措链路矩阵；/nS2：基于所述二次安措链路矩阵及所述链路断开方式的可靠性得到可靠性矩阵，使用所述可靠性矩阵得到二次安措可靠性；/nS3：基于二次安措过程中的操作方式以及操作对象对Halstead方法进行改进得到二次安措复杂度；/nS4：基于所述二次安措可靠性与所述二次安措复杂度建立综合优化模型，并使用隐枚举法对所述综合优化模型进行求解，得到最优二次安措；/nS5：根据所述最优二次安措对智能变电站的待检修设备与运行设备进行断开。/n

【技术特征摘要】
1.智能变电站二次安措可靠性与复杂度的优化方法，其特征在于，包括：
S1：根据智能变电站的待检修设备与运行设备之间的链路及链路可采取的断开方式建立二次安措链路矩阵；
S2：基于所述二次安措链路矩阵及所述链路断开方式的可靠性得到可靠性矩阵，使用所述可靠性矩阵得到二次安措可靠性；
S3：基于二次安措过程中的操作方式以及操作对象对Halstead方法进行改进得到二次安措复杂度；
S4：基于所述二次安措可靠性与所述二次安措复杂度建立综合优化模型，并使用隐枚举法对所述综合优化模型进行求解，得到最优二次安措；
S5：根据所述最优二次安措对智能变电站的待检修设备与运行设备进行断开。


2.根据权利要求1所述的智能变电站二次安措可靠性与复杂度的优化方法，其特征在于，所述S1中的二次安措链路矩阵公式：



其中，所述链路矩阵L为6×n的矩阵，6表示所述二次安措可以采用的断开方式总共有6种，每一行代表一种链路的断开方式，n表示二次安措涉及的链路数，每一列表示一条链路。


3.根据权利要求2所述的智能变电站二次安措可靠性与复杂度的优化方法，其特征在于，所述二次安措链路矩阵对应的断开方式包括：退出GOOSE接收软压板、退出SV软压板、退出GOOSE发送软压板、投入检修压板、退出出口硬压板和断开光纤。


4.根据权利要求1所述的智能变电站二次安措可靠性与复杂度的优化方法，其特征在于，所述S2的子步骤包括：
S21：分析二次安措中待检修设备与运行设备之间的链路断开方式的可靠性得到所述链路断开方式的可靠性取值；
S22：基于S1中所述二次安措链路矩阵及S21中所述可靠性取值得到可靠性矩阵；
S23：根据所述可靠性矩阵进行所述二次安措的可靠性分析与计算得到二次安措可靠性。


5.根据权利要求4所述的智能变电站二次安措可靠性与复杂度的优化方法，其特征在于，所述S21中的所述链路断开方式的可靠性取值包括：退出GOOSE接收软压板、退出SV软压板、退出GOOSE发送软压板和检修压板为数字取值；
退出出口硬压板、断开光纤为物理取值。


6.根据权利要求4所述的智能变电站二次安措可靠性与复杂度的优化方法，其特征在于，所述S22中的可靠性矩阵公式：



其中，Rel表示可靠性矩阵，Relm表示第m条链路的可靠性向量，rij表示每种断开方式的可靠性取值；
所述S23中得到所述二次安措可靠性的计算公式：



其中，R表示二次安措可靠性，表示第j条链路的断开可靠性。


7.根据权利要求1所述的智...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑永康，廖小君，张海洋，张里，刘明忠，刘勇，沈大千，周文越，丁宣文，韩睿，吴杰，朱鑫，任博，李小鹏，郑超，胡蓉，孟雷，陈迟，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：四川;51