本发明涉及电力系统领域，更具体地，涉及一种调整系统拓扑限制断路器开断短路电流的方法及装置。
背景技术：
随着电网规模的不断扩大、主网架的电力输送能力大幅度提高，各枢纽站点的短路电流水平也急剧升高。部分厂、站的断路器遮断容量已明显不能满足系统要求，当系统发生短路故障时，可能面临断路器无法开断短路电流的问题。与此同时，站内的电力设备也必须承载更大的热应力和电动力，对设备的热稳定和动稳定的要求也相应提高。这一问题严重影响电网运行的安全可靠性，也成为制约电力系统发展的重要因素。
通过提升变电站的断路器额定遮断电流水平，实现断路器在大短路电流情况下对故障的隔离是一种解决方法，不过该方法需要对变电站内的断路器进行改造，实现的成本高且工程量大，并且现有断路器的技术水平仍然无法达到所有要求。
目前，国内外电力系统主要从电网结构、运行方式和限流设备三方面着手限制短路电流，例如：系统分层分区、母线分段运行、中性点加装小电抗和加装限流装置等，但上述方法均存在技术上和经济上的问题。
技术实现要素：
为了解决背景技术存在的现有方法无法简单、低成本解决变电站系统发生短路故障时断路器无法开断短路电流问题，本发明提供了一种调整系统拓扑限制断路器开断短路电流的方法，所述方法包括：
获取变电站系统信息，所述变电站系统信息包括所述变电站系统的接线方式以及拓扑结构；
根据所述变电站系统信息，确定所述变电站系统拓扑子集；
根据所述变电站系统信息、所述变电站系统拓扑子集以及预设模型，建立拓扑调整模型；
根据所述拓扑调整模型，确定拓扑调整控制策略并根据所述拓扑调整控制策略完成故障时断路器开断。
进一步的，所述确定所述变电站系统拓扑子集包括：
确定所述变电站系统的基本拓扑单元；所述变电站系统的基本拓扑单元包括出线以及主变支路；
确定所述变电站系统的二级拓扑单元；所述变电站系统的二级拓扑单元包括通过单个断路器直接相连的两个所述基本拓扑单元；
若所述变电站系统存在母联断路器，则确定所述变电站系统的三级拓扑单元；所述变电站系统的三级拓扑单元包括母联断路器连接的两段母线所连接的接线串组。
进一步的，所述建立拓扑调整模型包括：
获取所述变电站系统断路器遮断电流icb；
计算n个所述基本拓扑单元与所述变电站系统直接相连的两个断路器断开后的最大短路电流水平if1m(m＝1,2,...n)，n为所述基本拓扑单元总数且n为正整数；
若存在if1m＜icb，则分别计算在所述变电站系统正常运行方式下以及所述变电站系统发生故障情况下，所有符合if1m＜icb的基本拓扑单元断路器断开操作对系统潮流、稳定和过电压等影响；选择影响最小的基本拓扑单元作为所述变电站系统拓扑调整采用的隔离拓扑单元。
进一步的，所述建立拓扑调整模型还包括：
若不存在if1m＜icb，或者存在if1m＜icb且所述基本拓扑单元断路器断开操作对系统潮流、稳定以及过电压等影响均较大；
计算p个所述二级拓扑单元与所述变电站系统直接相连的两个断路器断开后的最大短路电流水平if2q(q＝1,2,...p)，p为所述二级拓扑单元总数且p为正整数；
若存在if2q＜icb，则分别计算在所述变电站系统正常运行方式下以及所述变电站系统发生故障情况下，所有符合if2q＜icb的二级拓扑单元断路器断开操作对系统潮流、稳定和过电压等影响；选择影响最小的二级拓扑单元作为所述变电站系统拓扑调整采用的隔离拓扑单元。
进一步的，所述建立拓扑调整模型还包括：
若不存在if2q＜icb，或者存在if2q＜icb且所述二级拓扑单元断路器断开操作对系统潮流、稳定以及过电压等影响均较大；
计算r个所述三级拓扑单元与所述变电站系统直接相连的两个断路器断开后的最大短路电流水平if3t(t＝1,2,...r)，所述r为所述三级拓扑单元总数且r为正整数；
若存在if3t＜icb，则分别计算在所述变电站系统正常运行方式下以及所述变电站系统发生故障情况下，所有符合if3t＜icb的三级拓扑单元断路器断开操作对系统潮流、稳定和过电压等影响；选择影响最小的三级拓扑单元作为所述变电站系统拓扑调整采用的隔离拓扑单元。
进一步的，所述确定拓扑调整控制策略并根据所述拓扑调整控制策略完成故障时断路器开断包括：
发生故障时，将所述隔离拓扑单元与系统其他部分相连的两个断路器断开；
故障切除后，将所述隔离拓扑单元重新接入系统。
所述一种调整系统拓扑限制断路器开断短路电流的装置，包括：
确定拓扑子集单元，所述确定拓扑子集单元一端与建立拓扑调整模型单元相连接；所述确定拓扑子集单元用于获取变电站系统信息，确定所述变电站系统拓扑子集，并将所述变电站系统信息以及所述变电站系统拓扑子集发送至所述建立拓扑调整模型单元；所述变电站系统信息包括所述变电站系统的接线方式、拓扑结构以及断路器遮断电流；
建立拓扑调整模型单元，所述建立拓扑调整模型单元一端与断路器开断单元相连接；所述建立拓扑调整模型单元用于根据所述变电站系统信息以及所述变电站系统拓扑子集以及预设模型，建立拓扑调整模型；并将所述拓扑调整模型发送至所述断路器开断单元；
断路器开断单元，所述断路器开断单元用于根据所述拓扑调整模型确定拓扑调整控制策略、完成故障时断路器开断。
进一步的，所述确定拓扑子集单元包括：
获取信息模块，所述获取信息模块一端与所述建立拓扑调整模型单元相连接，另一端与定义拓扑子集模块相连接；所述获取信息模块用于获取所述变电站系统信息，并将所述变电站系统信息发送至所述建立拓扑调整模型单元以及所述定义拓扑子集模块；
定义拓扑子集模块，所述定义拓扑子集模块一端与所述建立拓扑调整模型单元相连接；所述定义拓扑子集模块用于根据所述变电站系统信息确定所述变电站系统拓扑子集，并将所述变电站系统拓扑子集发送至所述建立拓扑调整模型单元。
进一步的，所述变电站系统拓扑子集包括：
基本拓扑单元；所述基本拓扑单元包括出线以及主变支路；
二级拓扑单元；所述二级拓扑单元包括通过单个断路器直接相连的两个所述基本拓扑单元；
若所述变电站系统存在母联断路器，则存在三级拓扑单元；所述三级拓扑单元包括母联断路器连接的两段母线所连接的接线串组。
本发明的有益效果为：本发明的技术方案，给出了一种调整系统拓扑限制断路器开断短路电流的方法及装置，所述方法包括获取变电站系统信息，确定所述变电站系统拓扑子集，建立拓扑调整模型；根据所述拓扑调整模型，确定拓扑调整控制策略并根据所述拓扑调整控制策略完成故障时断路器开断；本发明可以有效降低变电站内故障发生时的短路电流，使断路器有效开断，及时清除故障，避免幅值较高的短路电流长时间存在，损坏站内设备；弥补了已有方法实施复杂、成本高的缺陷，大大增加了系统运行的可靠性、安全性和灵活性。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为本发明具体实施方式的一种调整系统拓扑限制断路器开断短路电流的方法流程图；
图2为变电站系统3/2接线方式原理示意图；
图3为本发明具体实施例变电站系统断路器开断示意图；
图4为本发明具体实施方式的一种调整系统拓扑限制断路器开断短路电流的装置结构示意图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1为本发明具体实施方式的一种调整系统拓扑限制断路器开断短路电流的方法流程图。图2为变电站系统3/2接线方式原理示意图。图3为本发明具体实施例变电站系统断路器开断示意图。如图1、图2以及图3所示，所述方法包括：
步骤110，获取变电站系统信息；所述变电站系统信息包括所述变电站系统的接线方式、拓扑结构以及断路器遮断电流icb；
具体的，本实例中以变电站二分之三接线为例，假设变电站n个完整的3/2接线串；其中第i条接线串上靠近母线m1的断路器记为ci1，该断路器控制的出线记为li1；靠近母线m2的断路器记为ci3，该断路器控制的出线记为li2，该串的中断路器记为ci2(i＝1，2，……，n)，如果有母联断路器则依次命名为cm11、cm121、cm21、cm22以此确定系统运行方式及拓扑结构。
步骤120，确定所述变电站系统拓扑子集；所述确定所述变电站系统拓扑子集包括：
确定所述变电站系统的基本拓扑单元；所述变电站系统的基本拓扑单元包括出线以及主变支路；本实例中，3/2接线方式下，每个基本拓扑单元与系统其它部分均通过两个断路器相连；
确定所述变电站系统的二级拓扑单元；所述变电站系统的二级拓扑单元包括通过单个断路器直接相连的两个所述基本拓扑单元；本实例中，3/2接线方式下，每个接线串中的两个基本拓扑单元组成了一个二级拓扑单元；每个二级拓扑单元与系统其它部分通过两个断路器相连；
若所述变电站系统存在母联断路器，则确定所述变电站系统的三级拓扑单元；所述变电站系统的三级拓扑单元包括母联断路器连接的两段母线所连接的接线串组；本实例中，每个三级拓扑单元通过两个母联断路器与系统其它部分相连；如果没有母联断路器等，则不存在三级拓扑单元。
步骤130，比较n个所述基本拓扑单元与所述变电站系统直接相连的两个断路器断开后的最大短路电流水平if1m(m＝1,2,...n)与所述断路器遮断电流icb的大小；n为所述基本拓扑单元总数且n为正整数；
若不存在if1m＜icb，则进行步骤140；
若存在if1m＜icb，具体的，本实例中3/2接线方式下，对应不同的基本拓扑单元共有3n组短路电流水平，分别计算在所述变电站系统正常运行方式下以及所述变电站系统发生故障情况下，所有符合if1m＜icb的基本拓扑单元断路器断开操作对系统潮流、稳定和过电压等影响；选择影响最小的基本拓扑单元作为所述变电站系统拓扑调整采用的隔离拓扑单元，进行步骤160；若影响均较大，则进行步骤140。
步骤140，比较p个所述二级拓扑单元与所述变电站系统直接相连的两个断路器断开后的最大短路电流水平if2q(q＝1,2,...p)与所述断路器遮断电流icb的大小；p为所述二级拓扑单元总数且p为正整数；
若不存在if2q＜icb，则进行步骤150；
若存在if2q＜icb，具体的，本实例中3/2接线方式下，对应不同的二级拓扑单元共有n组短路电流水平，分别计算在所述变电站系统正常运行方式下以及所述变电站系统发生故障情况下，所有符合if2q＜icb的二级拓扑单元断路器断开操作对系统潮流、稳定和过电压等影响；选择影响最小的二级拓扑单元作为所述变电站系统拓扑调整采用的隔离拓扑单元，进行步骤160；若影响均较大，则进行步骤150。
步骤150，比较r个所述三级拓扑单元与所述变电站系统直接相连的两个断路器断开后的最大短路电流水平if3t(t＝1,2,...r)与所述断路器遮断电流icb的大小；r为所述三级拓扑单元总数且r为正整数；
若不存在if3t＜icb，则无法采用本发明所述方法限制短路电流；
若存在if3t＜icb，具体的，本实例中3/2接线方式下，对应不同的三级拓扑单元共有2组短路电流水平，分别计算在所述变电站系统正常运行方式下以及所述变电站系统发生故障情况下，所有符合if3t＜icb的三级拓扑单元断路器断开操作对系统潮流、稳定和过电压等影响；选择影响最小的三级拓扑单元作为所述变电站系统拓扑调整采用的隔离拓扑单元，进行步骤160；若影响均较大，则无法采用本发明所述方法限制短路电流。
步骤160，确定隔离拓扑单元；根据步骤130、步骤140以及步骤150，可确定隔离拓扑单元；
具体的，本实例中经过计算，最终选择l5支路的基本拓扑单元作为隔离拓扑单元。
步骤170，确定拓扑调整控制策略完成故障时断路器开断；正常运行时，系统处于全接线状态，隔离拓扑单元与系统相连；
当发生故障时，快速检测到故障后，将所选择的所述隔离拓扑单元与系统其他部分相连的两个断路器断开，降低故障后的短路电流；之后继电保护装置正常动作，切除故障；
故障切除后，将所述隔离拓扑单元重新接入系统；
具体的，本实例中，变电站短路电流水平65ka，超过了断路器遮断电流水平63ka，需要采用抑制措施；通过动态拓扑调整方案，选择l5支路的基本拓扑单元作为隔离拓扑单元；系统发生母线短路故障时，断开l5支路两侧断路器，降低了断路器电流，之后断开母线其余断路器，实现故障的开断；应用措施后的效果如表1所示。
表1应用措施后的限流效果
图4为本发明具体实施方式的一种调整系统拓扑限制断路器开断短路电流的装置结构示意图。如图4所示，所述装置包括：
确定拓扑子集单元210，所述确定拓扑子集单元210一端与建立拓扑调整模型单元220相连接；所述确定拓扑子集单元210用于获取变电站系统信息，确定所述变电站系统拓扑子集，并将所述变电站系统信息以及所述变电站系统拓扑子集发送至所述建立拓扑调整模型单元220；所述变电站系统信息包括所述变电站系统的接线方式、拓扑结构以及断路器遮断电流；
进一步的，所述确定拓扑子集单元210包括：
获取信息模块2101，所述获取信息模块2101一端与所述建立拓扑调整模型单元220相连接，另一端与定义拓扑子集模块2102相连接；所述获取信息模块2101用于获取所述变电站系统信息，并将所述变电站系统信息发送至所述建立拓扑调整模型单元220以及所述定义拓扑子集模块2102；
定义拓扑子集模块2102，所述定义拓扑子集模块2102一端与所述建立拓扑调整模型单元220相连接；所述定义拓扑子集模块2102用于根据所述变电站系统信息确定所述变电站系统拓扑子集，并将所述变电站系统拓扑子集发送至所述建立拓扑调整模型单元220。
进一步的，所述变电站系统拓扑子集包括：
基本拓扑单元；所述基本拓扑单元包括出线以及主变支路；
二级拓扑单元；所述二级拓扑单元包括通过单个断路器直接相连的两个所述基本拓扑单元；
若所述变电站系统存在母联断路器，则存在三级拓扑单元；所述三级拓扑单元包括母联断路器连接的两段母线所连接的接线串组。
建立拓扑调整模型单元220，所述建立拓扑调整模型单元220一端与断路器开断单元230相连接；所述建立拓扑调整模型单元220用于根据所述变电站系统信息以及所述变电站系统拓扑子集以及预设模型，建立拓扑调整模型；并将所述拓扑调整模型发送至所述断路器开断单元230；
断路器开断单元230，所述断路器开断单元230用于根据所述拓扑调整模型确定拓扑调整控制策略、完成故障时断路器开断；
具体的，本实例中所述用于确定拓扑调整控制策略并根据所述拓扑调整控制策略完成故障时断路器开断包括：
发生故障时，将所述隔离拓扑单元与系统其他部分相连的两个断路器断开；
故障切除后，将所述隔离拓扑单元重新接入系统。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本公开的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。本说明书中涉及到的步骤编号仅用于区别各步骤，而并不用于限制各步骤之间的时间或逻辑的关系，除非文中有明确的限定，否则各个步骤之间的关系包括各种可能的情况。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本公开的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
本公开的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本公开还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者系统程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本公开的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。
应该注意的是上述实施例对本公开进行说明而不是对本公开进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本公开可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干系统的单元权利要求中，这些系统中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。
以上所述仅是本公开的具体实施方式，应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开精神的前提下，可以作出若干改进、修改、和变形，这些改进、修改、和变形都应视为落在本申请的保护范围内。
1.一种调整系统拓扑限制断路器开断短路电流的方法，其特征在于，所述方法包括：
获取变电站系统信息，所述变电站系统信息包括所述变电站系统的接线方式以及拓扑结构；
根据所述变电站系统信息，确定所述变电站系统拓扑子集；
根据所述变电站系统信息、所述变电站系统拓扑子集以及预设模型，建立拓扑调整模型；
根据所述拓扑调整模型，确定拓扑调整控制策略并根据所述拓扑调整控制策略完成故障时断路器开断。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述变电站系统拓扑子集包括：
确定所述变电站系统的基本拓扑单元；所述变电站系统的基本拓扑单元包括出线以及主变支路；
确定所述变电站系统的二级拓扑单元；所述变电站系统的二级拓扑单元包括通过单个断路器直接相连的两个所述基本拓扑单元；
若所述变电站系统存在母联断路器，则确定所述变电站系统的三级拓扑单元；所述变电站系统的三级拓扑单元包括母联断路器连接的两段母线所连接的接线串组。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述建立拓扑调整模型包括：
获取所述变电站系统断路器遮断电流icb；
计算n个所述基本拓扑单元与所述变电站系统直接相连的两个断路器断开后的最大短路电流水平if1m(m＝1,2,...n)，n为所述基本拓扑单元总数且n为正整数；
若存在if1m＜icb，则分别计算在所述变电站系统正常运行方式下以及所述变电站系统发生故障情况下，所有符合if1m＜icb的基本拓扑单元断路器断开操作对系统潮流、稳定和过电压等影响；选择影响最小的基本拓扑单元作为所述变电站系统拓扑调整采用的隔离拓扑单元。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述建立拓扑调整模型还包括：
若不存在if1m＜icb，或者存在if1m＜icb且所述基本拓扑单元断路器断开操作对系统潮流、稳定以及过电压等影响均较大；
计算p个所述二级拓扑单元与所述变电站系统直接相连的两个断路器断开后的最大短路电流水平if2q(q＝1,2,...p)，p为所述二级拓扑单元总数且p为正整数；
若存在if2q＜icb，则分别计算在所述变电站系统正常运行方式下以及所述变电站系统发生故障情况下，所有符合if2q＜icb的二级拓扑单元断路器断开操作对系统潮流、稳定和过电压等影响；选择影响最小的二级拓扑单元作为所述变电站系统拓扑调整采用的隔离拓扑单元。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述建立拓扑调整模型还包括：
若不存在if2q＜icb，或者存在if2q＜icb且所述二级拓扑单元断路器断开操作对系统潮流、稳定以及过电压等影响均较大；
计算r个所述三级拓扑单元与所述变电站系统直接相连的两个断路器断开后的最大短路电流水平if3t(t＝1,2,...r)，所述r为所述三级拓扑单元总数且r为正整数；
若存在if3t＜icb，则分别计算在所述变电站系统正常运行方式下以及所述变电站系统发生故障情况下，所有符合if3t＜icb的三级拓扑单元断路器断开操作对系统潮流、稳定和过电压等影响；选择影响最小的三级拓扑单元作为所述变电站系统拓扑调整采用的隔离拓扑单元。
6.根据权利要求3、4或5中的任意一项所述的方法，其特征在于，所述确定拓扑调整控制策略并根据所述拓扑调整控制策略完成故障时断路器开断包括：
发生故障时，将所述隔离拓扑单元与系统其他部分相连的两个断路器断开；
故障切除后，将所述隔离拓扑单元重新接入系统。
7.一种调整系统拓扑限制断路器开断短路电流的装置，其特征在于，所述装置包括：
确定拓扑子集单元，所述确定拓扑子集单元一端与建立拓扑调整模型单元相连接；所述确定拓扑子集单元用于获取变电站系统信息，确定所述变电站系统拓扑子集，并将所述变电站系统信息以及所述变电站系统拓扑子集发送至所述建立拓扑调整模型单元；所述变电站系统信息包括所述变电站系统的接线方式、拓扑结构以及断路器遮断电流；
建立拓扑调整模型单元，所述建立拓扑调整模型单元一端与断路器开断单元相连接；所述建立拓扑调整模型单元用于根据所述变电站系统信息以及所述变电站系统拓扑子集以及预设模型，建立拓扑调整模型；并将所述拓扑调整模型发送至所述断路器开断单元；
断路器开断单元，所述断路器开断单元用于根据所述拓扑调整模型确定拓扑调整控制策略、完成故障时断路器开断。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述确定拓扑子集单元包括：
获取信息模块，所述获取信息模块一端与所述建立拓扑调整模型单元相连接，另一端与定义拓扑子集模块相连接；所述获取信息模块用于获取所述变电站系统信息，并将所述变电站系统信息发送至所述建立拓扑调整模型单元以及所述定义拓扑子集模块；
定义拓扑子集模块，所述定义拓扑子集模块一端与所述建立拓扑调整模型单元相连接；所述定义拓扑子集模块用于根据所述变电站系统信息确定所述变电站系统拓扑子集，并将所述变电站系统拓扑子集发送至所述建立拓扑调整模型单元。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述变电站系统拓扑子集包括：
基本拓扑单元；所述基本拓扑单元包括出线以及主变支路；
二级拓扑单元；所述二级拓扑单元包括通过单个断路器直接相连的两个所述基本拓扑单元；
若所述变电站系统存在母联断路器，则存在三级拓扑单元；所述三级拓扑单元包括母联断路器连接的两段母线所连接的接线串组。
技术总结