CN101394087B - 将ems已建的内网模型与外网bpa网络模型整合的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种将EMS网络模型与外网BPA网络模型整合的方法，包括下列步骤：1)定义EMS中已建模网络模型与外部网络模型之间的联络支路，以及联络支路对应BPA潮流计算文件中的节点名称和电压等级，建立《联络支路及节点定义表》；2)对BPA网络模型进行预处理，剔除掉BPA潮流计算文件中与EMS已建的内网模型重复的部分；3)将BPA潮流计算文件中剩下的外部网络模型与EMS已建的内网模型进行拼接整合，形成全网模型；4)根据灵敏度分析调整外网发电机及负荷节点的注入量，使得全网潮流计算后的边界联络支路的潮流与整合前内网潮流方式一致。本发明可实现在不具备分布式潮流计算的条件下对全网模型进行潮流计算。

Description

将EMS已建的内网模型与外网BPA网络模型整合的方法

技术领域

本发明涉及一种将EMS已建的内网模型与外网BPA网络模型整合的方法，属于电力系统分析领域。

背景技术

随着经济的持续快速增长，电力工业得到了长足的发展。但目前，电力系统的调度控制管理仍然采用分层分区的模式。各级电力调度中心的EMS(EnergyManagement Syetem)通常只对本管辖区域的电网进行网络建模，对外网采用等值的方法进行模型处理。因此在EMS潮流计算中，外网(全网中本管辖区域以外的部分)对内网(本管辖区域内电网)的影响不能得到准确的反映。

进行全网模型下的潮流计算能够真正的反映外网对内网的影响。当前有两种方法来实现全网模型下的潮流计算，一是集中式建模，二是分布式建模。

采用集中式建模，即在EMS中将全网都进行网络建模。由于全网模型巨大的数据量，直接人工建模不太可行。通常采用将各个调度中心已建好的电网模型进行拼接，形成全网模型。文献1《电力系统多区域网络模型拼接方法》(中国专利申请号CN200610166302.1)披露了一种电力系统多区域网络模型拼接方法，可以将各区域实际的网络模型拼接成集中式的全模型。采用该模型，可以方便的进行全网潮流计算。但是，该模型拼接是为了通过全网模型进行电力系统的监控和一体化分析，拼接工作涉及的模型数据不仅仅包括潮流计算所需的数据，而是整个EMS正常运转所需的所有数据。因此，拼接和维护的工作量仍然十分巨大，需要专人负责。

采用分布式建模，利用各个调度中心EMS已经建立的电网模型，在各EMS之间进行计算数据的交互与迭代，以实现全网潮流计算。文献2《发输配全局电力系统分析》(电力系统自动化2000年第24卷第1期第17页)披露了一种分布式潮流计算的“主从分裂算法”；文献3《联合电力网潮流计算的分解协调法》(武汉水利电力大学(宜昌)学报1997年第19卷第1期第35页)披露了一种基于无功和电压的关系来构造外层迭代格式的分布式潮流分解协调算法；文献4《基于异步迭代的多区域互联系统动态潮流分解协调计算》(电力系统自动化2003年第27卷第24期第1页)及其补充文献5《分布式潮流计算异步迭代模式的补充和改进》(电力系统自动化2007年第31卷第2期第12页)披露了一种使用戴维南等值理论来构造外层迭代格式的分布式潮流分解协调算法。以上算法都需要构造外层协调迭代计算。文献6《基于计算模型拼接的互联系统分布式潮流计算方法》(中国专利申请号CN200710191542.1)披露了一种基于计算模型拼接的互联系统分布式潮流计算方法，该算法在子网间也无任何外层协调迭代计算，从而避免了复杂的算法组织模式，同时具备和全网一体化计算完全一致的计算结果。

不管是集中式建模还是分布式建模，都属于分布式潮流的范畴，它们都需要在各个调度中心进行不同程度的协调和组织，牵涉的人员和单位众多，单个调度中心人员没有办法独立完成。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：

1、在不具备分布式潮流计算条件的情况下，方便地进行全网模型下的潮流计算；

2、在将本地EMS已建的内网模型扩展到全网模型进行潮流计算时，使外网模型的建立过程尽可能简化、快速，同时又保证外网模型的接入不影响边界设备潮流。

为了实现上述目的，本发明提供一种将EMS已建的内网模型与外网BPA网络模型整合的方法，包括下列步骤：

1)定义EMS已建的内网模型与外网BPA网络模型之间的联络支路，以及联络支路对应BPA潮流计算文件中的节点名称和电压等级，建立《联络支路及节点定义表》；

2)对外网BPA网络模型进行预处理，通过网络设备连接关系以及《联络支路及节点定义表》，剔除掉BPA潮流计算文件中与EMS已建的内网模型重复的部分；

3)将BPA潮流计算文件中剩下的外网BPA网络模型与EMS已建的内网模型进行拼接整合，形成全网模型；

4)针对内网潮流方式，根据灵敏度分析调整外网发电机及负荷节点的注入量，使得全网潮流计算后的边界联络支路的潮流与整合前内网潮流方式一致。

本发明所达到的有益效果：

采用本发明的方法进行EMS已建的内网模型与外网BPA网络模型进行整合，用于全网潮流计算，克服了已有方法存在的缺陷。在现有技术中，对于各种分布式建模方法，在进行全网潮流计算过程中，需要位于不同地方的各个调度中心进行协调和组织，通过通信网络交互大量数据，某一个调度中心是不能单独实现的。而本发明的方法可以完全避免这一问题，在不具备分布式潮流计算的条件下对全网模型进行潮流计算。而本发明有别于已有的集中建模计算，采用全网BPA潮流计算文件作为外网模型的来源，不进行全网一体化建模或进行实际的设备详细模型拼接，由于BPA潮流计算文件中的网络模型比实际电网设备模型有很大的简化，因此节省了大量的数据库建模和实际设备模型拼接的工作，使用方便，快捷，便于维护，非常适合工程化应用。

附图说明

图1是本发明中剔除BPA潮流计算文件中的内网设备模型的计算流程图；

图2是本发明中外网发电机和负荷的功率调整的计算流程图。

具体实施方式

图1是本发明中剔除BPA潮流计算文件中的内网设备模型的计算流程图。

拼接整合的数据来源是EMS已建的内网模型与BPA潮流文件中的网络模型。

通常用于电力系统运行方式分析的BPA格式的潮流计算文件是全网潮流计算文件，包括本区域的设备模型。因此，需要在整合前剔除掉BPA潮流计算文件中与本EMS已建模型重复的部分。根据网络拓扑搜索原理，剔除掉BPA潮流计算文件中与本EMS已建的内网模型重复的部分的具体步骤如下：

a.在BPA潮流计算文件中选取一个本EMS已经建模的节点，作为搜索起始节点；

b.将《联络支路及节点定义表》中所有联络支路对应的BPA潮流计算文件中的节点作为搜索终止节点；

c.从起始节点出发，将其所连接的所有设备作为内网设备，如果设备对端节点为搜索终止节点，则停止从该设备向外继续搜索；如果设备对端节点不是搜索终止节点，则继续搜索该设备所连接的所有设备，直到搜到搜索终止节点为止；

d.将搜索到的所有设备从BPA潮流计算文件中剔除，形成纯外网BPA网络模型。

在本发明中，将BPA潮流计算文件中的剩下的外网BPA网络模型与EMS已建的内网模型进行拼接的过程中，具体方法为：将剔除内网设备的外网BPA网络模型导入到EMS已建的内网模型数据库中，并根据《联络支路及节点定义表》，将EMS已建的内网模型中的联络支路靠近外网侧的节点用外网BPA网络模型中的对应节点代替，形成内外网连为一体的全网模型，用于潮流计算。

图2是本发明中外网发电机和负荷的功率调整的计算流程图。

在本发明中，根据灵敏度分析结果调整外网发电机及负荷节点的注入量的过程中，具体方法为：

节点有功注入功率变化引起的支路潮流变化量的计算公式如式(1)。

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ΔP}}_k^i=G_{k-i}\mathrm{\Δ}{P}_i\\ G_{k-i}=\frac{X_{\mathrm{mi}}-X_{\mathrm{ni}}}{x_k}\end{array}\right.$ 式(1)

式中，ΔP_i为节点i有功功率变化量，

为引起支路k的有功功率变化量，G_k-i为节点功率转移分布因子，X为电纳矩阵的逆阵，m和n分别是支路k的两端节点号。

根据式(1)可以计算出发电机和负荷节点有功注入的变化量与引起的联络支路潮流变化量的关系。对所有外网发电机和负荷节点功率转移分布因子进行排序，按照转移分布因子数值大小顺序对外网发电机和负荷功率进行调整，使得全网潮流计算后的边界联络支路的潮流与整合前内网潮流方式一致。

下面为本发明的一个具体实施例，将EMS已建的内网模型与外网BPA网络模型整合的过程和结果说明如下。

具体步骤如下：

1)确定本实施例中内网与外网的联络支路与BPA节点对应关系，形成《联络支路及节点定义表》，表1为实施例中的联络支路及节点定义表。

表1

2)剔除掉BPA潮流计算文件中与EMS已建模型重复的部分。选取搜索起始节点为“JTJ_03__，10.5KV”(其中，前者为节点名，后者为电压等级)，剔除BPA文件中全部内网的设备。

3)将外网BPA模型导入到EMS已建的内网模型数据库中，将EMS模型中的联络支路靠近外网侧的节点用外网BPA网络模型中的对应节点代替，形成内外网连为一体的全网模型。

4)进行全网潮流计算，得到边界联络支路的功率潮流。计算全部外网发电机和负荷节点对联络支路的功率转移分布因子。然后根据给出的功率调整流程，对外网发电机和负荷功率进行调整，然后再计算调整后的全网潮流。

结果验证：

将经过本发明的方法整合后的全网模型潮流计算结果与未整合外网模型前的内网潮流结果进行比对，发现内网线路有功潮流偏差小于2％，母线电压幅值偏差小于1％。表2为整合外网前后联络支路有功潮流结果比对表。可以看出整合前后的内网潮流方式基本一致。

表2

序号	联络支路名	整合前有功(MW)	整合后有功(MW)	偏差(MW)
					1	牌渡5913线	482.7	479.6	-3.1
2	牌渡5903线	475.2	477.9	2.7
					3	瓶武5915线	245.8	242.6	-3.2
4	瓶武5905线	313.9	312.6	-1.3
					5	太徐5923线	886.9	888.2	1.3
6	太行5933线	880.8	888.2	7.4
					7	当桥5914线	-205.4	-204.6	0.8
8	当善5904线	-190.1	-190.0	0.1

本发明按照优选实施例进行了说明，应当理解，上述实施例不以任何形式限定本发明，凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案来进行EMS已建的内网模型与外网外网BPA网络模型整合的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种将EMS已建的内网模型与外网BPA网络模型整合的方法，包括下列步骤：

1)定义EMS已建的内网模型与外网BPA网络模型之间的联络支路，以及联络支路对应BPA潮流计算文件中的节点名称和电压等级，建立《联络支路及节点定义表》；

2)对外网BPA网络模型进行预处理，通过网络设备连接关系以及《联络支路及节点定义表》，剔除掉BPA潮流计算文件中与EMS已建的内网模型重复的部分；

3)将BPA潮流计算文件中剩下的外网BPA网络模型与EMS已建的内网模型进行拼接整合，形成全网模型；

4)针对内网潮流方式，根据灵敏度分析调整外网发电机及负荷节点的注入量，使得全网潮流计算后的边界联络支路的潮流与整合前内网潮流方式一致。

2.根据权利要求1所述的将EMS已建的内网模型与外网BPA网络模型整合的方法，其特征在于：在所述第2)步骤中剔除掉BPA潮流计算文件中与EMS已建的内网模型重复的部分的具体步骤为：

a.在BPA潮流计算文件中选取一个EMS已建的内网模型的节点，作为搜索起始节点；

b.将《联络支路及节点定义表》中所有联络支路对应的BPA潮流计算文件中的节点作为搜索终止节点；

c.从起始节点出发，将其所连接的所有设备作为内网设备，如果设备对端节点为搜索终止节点，则停止从该设备向外继续搜索；如果设备对端节点不是搜索终止节点，则继续搜索该设备所连接的所有设备，直到搜到搜索终止节点为止；

d.将搜索到的所有设备从BPA潮流计算文件中剔除，形成纯外网BPA网络模型。

3.根据权利要求1所述的将EMS已建的内网模型与外网BPA网络模型整合的方法，其特征在于：在所述第3)步骤中，将BPA潮流计算文件中剩下的外网BPA网络模型与EMS已建的内网模型进行拼接的过程中，具体方法为：将剔除内网设备的外网BPA网络模型导入到EMS已建的内网模型数据库中，并根据《联络支路及节点定义表》，将EMS已建的内网模型中的联络支路靠近外网侧的节点用外网BPA网络模型中的对应节点代替，形成内外网连为一体的全网模型。

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