Elkraft- og energiteknikk · stasjonsautomatisering (IEC 61850)
Transformatorstasjon, kompilert
Vår IEC 61850-6-fil for en representativ 110/20 kV-transformatorstasjon blir til stasjonens topologi, forriglinger, lastflyt og koblingsanlegg i 3D.
Oversikt
Vi skrev SCL-filen for vår egen representative transformatorstasjon. Den har et 110 kV-anlegg med dobbel samleskinne, to linjer, en samleskinnekobling og to 40 MVA-transformatorer, i tillegg til et metallkapslet 20 kV-anlegg, og filen validerer mot det offisielle IEC 61850-6-skjemaet. Parseren vår leser filen inn i en node-breaker-graf. Fra den grafen utleder en kompilator forriglingen for hvert koblingsapparat: boolske ligninger som bare bruker apparatstillinger, aldri strøm. En skillebryter får bare bevege seg når den ene siden er spenningsløs, eller når det finnes en lukket parallellvei. En jordingsbryter får bare lukke på en seksjon som er isolert av åpne skillebrytere. En samleskinnekobling får ikke åpne mens et felt ligger på begge samleskinnene. En mellomstilling eller en stilling med dårlig kvalitet regnes verken som åpen eller lukket, og kan derfor bare sperre. Dette er generiske regler vi har skrevet, ikke et nettselskaps egen ordning. Kompilatoren skriver ligningene tilbake i filen, sammen med GOOSE-abonnementene til hver feltkontroller. Hver kontroller abonnerer på nøyaktig de stillingene ligningene dens leser.
SCL-filen vår inneholder ingen impedanser, så de kommer fra en egen fil. Den bruker standardtyper fra pandapower for linjene, transformatorene og kablene. Lengdene og lastene valgte vi selv, og 110 kV-nettet utenfor de to linjene er en enkel nettekvivalent. Hver kombinasjon av de 36 effektbryterne og skillebryterne, med hver linje enten matet eller jordet, svarer til én av 2 965 ulike elektriske topologier, og hver topologi ble løst på forhånd som en AC-lastflyt. Derfor svarer stasjonen umiddelbart. En symbolsk kontroll gikk deretter gjennom alle nåbare koblingstilstander, alle 1,17 × 10¹³, og bekreftet fire ting:
- ingen tillatt skillebryterbetjening kobler sammen eller skiller spenningsførende deler; den kommuterer bare strøm ved en skinneomkobling, eller beveger seg på en spenningsløs seksjon;
- en jordet seksjon forblir isolert fra resten av stasjonen;
- de to samleskinnene blir aldri koblet sammen av skillebrytere alene;
- alle tilstander kan føres tilbake til utgangstilstanden.
Den motstående enden av en linje ligger utenfor filen, så en linje jordes først etter at den motstående enden er åpnet etter prosedyre. Modellen vår behandler da linjen som spenningsløs.
Koblingsanlegget genereres fra filens egen struktur, i filrekkefølge. Strømmen er det eneste lyset, og bredden er proporsjonal med amperetallet. I filmen blir et forsøk på å åpne samleskinneskillebryteren til linje 2 avvist, og den utledede betingelsen vises på skjermen. Deretter flyttes linjen til samleskinne 2 under last, i den rekkefølgen forriglingen tillater: først samleskinnekoblingen, så Q2, så Q1. Linjebryteren beveger seg aldri. I modellen vår ligger hver terminal på samme elektriske node hele tiden, så den beregnede linjestrømmen er de samme 233 A i hvert trinn.
Hva vi bygde
- En IEC 61850-6 SSD og SCD (SCL 2007B4) for vår egen representative 110/20 kV-transformatorstasjon, med 56 koblingsapparater og 14 feltkontrollere.
- En SCL-parser og en kompilator som utleder forrigling basert bare på stillinger (én CILO per koblingsapparat) fra topologien. Den skriver ligningene, og GOOSE-abonnementene de trenger, inn i SCD-en.
- En uttømmende kontroll av forriglingen over alle nåbare koblingstilstander. Den støttes av 3,4 millioner randomiserte krysskontroller og sju koblingssekvenser vi har skrevet, som alle oppfører seg som forventet.
- Et forhåndsberegnet gitter av AC-lastflyter, én per elektrisk topologi koblingsapparatene kan danne, og en topologiprosessor i nettleseren som gjør enhver koblingstilstand om til strømmer.
- Et koblingsanlegg i 3D om natten, generert fra filen og belyst bare av beregnet strøm, pluss en interaktiv visning der alle koblingsapparater kan betjenes.
Teknologistakk
IEC 61850-6 SCL (2007B4-skjema), Python, lxml og xmlschema, pandapower (AC Newton–Raphson), binære beslutningsdiagrammer (dd), three.js med en egenutviklet shader for linjelys, Playwright for deterministisk opptak.
Tall
| Tall | Slik målte vi det |
|---|---|
| 3 076 SCL-elementer | i SCD-en vår. Både SSD-en og SCD-en validerer mot det offisielle IEC 61850-6 2007B4-skjemaet med 0 feil, i to uavhengige validatorer. |
| 112 forriglingsligninger | (EnaOpn og EnaCls for 56 koblingsapparater), utledet fra topologien. 85 av dem er ikke-trivielle; de øvrige 27 er frigivelser for effektbrytere som alltid er sanne. Hver CILO leser stillingene sine med tilhørende kvalitet: 478 innganger, 256 av dem over GOOSE fra andre felt. |
| 1,17 × 10¹³ nåbare koblingstilstander | , kontrollert uttømmende med binære beslutningsdiagrammer mot de fire egenskapene ovenfor. Et bevisst ødelagt regelsett feiler i den samme kontrollen. |
| 3 392 988 krysskontroller | av de leverte ligningene mot en uavhengig evaluering av reglene, med 0 avvik. |
| 2 965 elektriske topologier | dekker alle kombinasjoner av effektbrytere og skillebrytere, inkludert jordede linjer. Alle 2 965 lastflytberegningene konvergerte i pandapower, på 33,9 s totalt. |
| 233 A | på linje 2 i hvert trinn av skinneomkoblingen under last. Verdien kommer fra lastflyten med nettekvivalenten, linjelengdene og lastene vi har antatt, med transformatorenes trinnkoblere holdt i midtstilling. |
Stillbilder
Prøv det live
En interaktiv visning som kjører i nettleseren din. Ingenting lastes før du åpner den.
