基于开关篡改后站内失电的变电站毁伤评估系统及方法

技术领域

本申请属于变电站毁伤评估技术领域，具体涉及基于开关篡改后站内失电的变电站毁伤评估系统及方法。

背景技术

随着社会经济的发展，人们对安全稳定供电的要求越来越高。变电站作为电力系统中间核心环节，有着不可替代的作用，在现代通信与信息技术的高速发展的背景下，为保障大电网的安全和经济运行，变电站综合自动化系统日趋完善并广泛应用，针对变电站的安全分区管理也在不断进化，各种变电站脆弱性问题随之而来，因此本申请解决的问题在于通过研究变电站站内开关受到影响的情况下的毁伤评估模型。

发明内容

本申请旨在解决现有技术的不足，提出基于开关篡改后站内失电的变电站毁伤评估系统及方法，引入变电站分区机制，对变电站进行物理和网络分区，通过分析不同场景，实现单一或多种篡改开关或断路器方式下的毁伤效果评估。

为实现上述目的，本申请提供了如下方案：

基于开关篡改后站内失电的变电站毁伤评估系统，包括：分区编号模块、篡改模拟模块和毁伤评估模块；

所述分区编号模块用于对变电站进行虚拟分区，并对电气设备进行编号；

所述篡改模拟模块用于模拟变电站不同的毁伤场景；

所述毁伤评估模块用于基于所述毁伤场景进行毁伤情况评估。

优选的，所述分区编号模块包括：分区单元和编号单元；

所述分区单元用于对典型变电站进行虚拟分区；

所述编号单元用于对分区后变电站的所述电气设备进行编号。

优选的，所述篡改模拟模块的工作流程包括：基于所述虚拟分区和所述编号，对所述变电站的不同的断路器进行模拟篡改，得到不同的所述毁伤场景。

优选的，所述毁伤评估模块的工作流程包括：

对不同的所述毁伤场景中的电气设备影响进行分析，构建变电站损失系数模型；

利用所述变电站损失系数模型对变电站的毁伤情况进行评估。

本申请还提供了基于开关篡改后站内失电的变电站毁伤评估方法，包括以下步骤：

对变电站进行虚拟分区，并对电气设备进行编号；

模拟变电站不同的毁伤场景；

基于所述毁伤场景进行毁伤情况评估。

优选的，不同所述毁伤场景的模拟方法包括：基于所述虚拟分区和所述编号，对所述变电站的不同的断路器进行模拟篡改，得到不同的所述毁伤场景。

优选的，所述毁伤情况评估的方法包括：

对不同的所述毁伤场景中的电气设备影响进行分析，构建变电站损失系数模型；

利用所述变电站损失系数模型对变电站的毁伤情况进行评估。

与现有技术相比，本申请的有益效果为：

本申请缩小了变电站毁伤评估的分析范围，通过单一开关或断路器篡改方式，使得毁伤评估更加具象化；增加了毁伤评估的场景，不再拘泥于单一条件、大规模开关或断路器篡改方式，使得在实际应用过程中的打击和打击后恢复有据可依，效力更加显著。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例的系统结构示意图；

图2为本申请实施例的变电站简化主接线图；

图3为本申请实施例的方法流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。

实施例一

在本实施例中，如图1所示，基于开关篡改后站内失电的变电站毁伤评估系统，包括：分区编号模块、篡改模拟模块和毁伤评估模块；

分区编号模块用于对变电站进行虚拟分区，并对电气设备进行编号。分区编号模块包括：分区单元和编号单元；分区单元用于对典型变电站进行虚拟分区；编号单元用于对分区后变电站的电气设备进行编号。

在本实施例中，分区单元基于该图对典型变电站进行虚拟分区，通常站内一二次设备以不同区域呈现，变压器、母线、断路器、隔离开关、电抗器、电压/电流互感器等一次设备常布置于站内户外区域；继电保护与监控装置、测量与计量仪表、信号灯、转换与控制开关、接触器、小型低压断路器、熔断器等二次设备通常以屏柜的形式布置于厂站室内，用以控制和监控户外一次设备。编号单元对断路器、主变编号，高电压等级到低电压等级依次编号，断路器编号设定为1XX1—1X56，主变编号设定为#1—#6，高压侧包括A、B、C、D四个厂站进线与三路备用线路，110kV包括两条向外出线以及站内变35kV，35kV低压侧则包含六条向外出线。完成分区和编号的典型变电站简化主接线图如图2所示。

篡改模拟模块用于模拟变电站不同的毁伤场景。篡改模拟模块的工作流程包括：基于虚拟分区和编号，对变电站的不同的断路器进行模拟篡改，得到不同的毁伤场景。

在本实施例中，设定多个场景，对站内断路器进行虚拟篡改攻击，如图2所示。

场景一：以进线A

假设毁伤区域①，篡改1XX1号断路器，因变电站高压侧采用3/2接线方式，则对整条线路无影响；毁伤区域②，篡改1XX2号断路器，进线A

场景二：以进线A

场景三：以中压侧110kV双母线为例，篡改1X26-1X35号断路器，则出线P

场景四：以中压侧110kV双母线为例，篡改1X36、1X37号断路器，则出线P

场景五：篡改1X38—1X43号断路器，直接影响#5、#6主变压器，站内35kV侧母线、线路完全失效。

场景六：以低压侧35kV双母线为例，篡改1X44—1X56号断路器，则35kV出线均完全失电。

毁伤评估模块用于基于毁伤场景进行毁伤情况评估。

毁伤评估模块的工作流程包括：对不同的毁伤场景中的电气设备影响进行分析，构建变电站损失系数模型；利用变电站损失系数模型对变电站的毁伤情况进行评估。

在本实施例中，建立变电站损失系数模型，其中，模型包括主变影响损失系数η

表1

本实施例定义变电站损失系数η

(1)场景一：一般情况下，某一条或多条进线断路器失效导致该条线路完全失电，负荷将随之转移至其余进线或是备用线路，则0≤η

(2)场景二：当使得1X22号开关断开后，变电站影响同场景一1XX2号开关断开情况，负荷可被调整转移至其他线路，则0≤η

(3)场景三：当1X26-1X35号开关被篡改且断开时，110kV中压侧线路失效，则η

(4)场景四：当1X36号或1X37号开关被篡改且断开时，110kV中压侧向站外出线均失电，则0<η

(5)场景五：当1X38号或1X39号开关被篡改且断开时，直接影响#5、#6主变压器，110kV变35kV完全失效；而当1X40-1X43号开关均被篡改且断开时，直接影响35kV低压侧进线，综合上述两种情况，得0<η

(6)场景六：当1X44-1X56号开关被篡改且断开时，35kV低压侧线路失效，直接影响低压侧出线，高压侧和中压侧未受到影响，该情况同场景五毁损情况，则0<η

具体的，如场景一、二、三、五均对主变产生影响，因此通过变压器失负荷率来直接反映变电站毁伤情况，变压器失负荷率计算如下：首先，区分不同电压等级主变分别为一级主变(#1-#4)和二级主变(#5、#6)，以一级主变为例，设站内单台一级主变压器负荷率为β，站内一级主变n台，当某一台或多台主变失效瘫痪时，会将部分负荷转移至剩余主变，可设因受到毁伤瘫痪主变m台，则可得变电站失负荷率为：

其次，针对站内出线断路器篡改，如开关1X36-1X37，1X44—1X56(不考虑1X47—1X50)受影响情况，均对应单条出现，以35kV出线为例，设该变电站二级主变容量为xkVA,二级主变h台，出线为k条，任意一条出线负载为y

实施例二

在本实施例中，如图3所示，基于开关篡改后站内失电的变电站毁伤评估方法，包括以下步骤：

S1.对变电站进行虚拟分区，并对电气设备进行编号。

S2.模拟变电站不同的毁伤场景。

不同毁伤场景的模拟方法包括：基于虚拟分区和编号，对变电站的不同的断路器进行模拟篡改，得到不同的毁伤场景。

S3.基于毁伤场景进行毁伤情况评估。

毁伤情况评估的方法包括：对不同的毁伤场景中的电气设备影响进行分析，构建变电站损失系数模型；利用变电站损失系数模型对变电站的毁伤情况进行评估。

以上所述的实施例仅是对本申请优选方式进行的描述，并非对本申请的范围进行限定，在不脱离本申请设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本申请的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本申请权利要求书确定的保护范围内。