CN102567603A - 基于实测拓扑和量测数据自动生成bpa计算文件的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于实测拓扑和量测数据自动生成BPA计算文件的方法，其特征是从电力EMS系统中定时取得实测电网拓扑数据，获得电网拓扑信息和电网元件参数；定时取得电网量测数据并和电网拓扑信息和电网元件参数建立对应关系；根据电网元件构成的节点，按照电网元件的连接关系和相应电网元件的电压等级建立BPA潮流计算参数文件的B卡节点名称和对应的电压等级；依据电网拓扑信息，通过B卡节点生成交流线L卡、变压器绕组T卡，形成BPA网络模型；根据电网拓扑信息将BPA节点进行组装，填写和BPA节点对应的电网量测数据和电网元件参数，形成BPA潮流计算参数文件；构造三相短路和断路故障卡，形成BPA稳定计算文件。本发明有效提高工作效率，为用户提供多种分析模型。
Description
技术领域
本发明涉及一种应用在电力行业中的、用于生成进行潮流计算和稳定校核计算的BPA计算文件的基于实测拓扑和量测数据自动生成BPA计算文件的方法。
背景技术
电力行业在进行潮流计算和稳定校核计算中，需要使用BPA计算程序，BPA计算程序需要BPA计算文件，即潮流计算文件和稳定计算文件。实际工作中需要对成千上万个电网元件编写出计算文件来描述电网拓扑、负荷以及故障，通过各种方案的组合计算确定电网运行的最佳方式。传统的BPA计算文件的生成方法存在以下问题：
1、手工编写计算文件工作量大、效率低，完成一次准确的潮流计算一个分析人员需要4-5小时，完成一个专题计算往往需要3-5天；
2、基于原先工作使用过的计算文件，以其作为模板进行局部修改，修改的过程中为了反映出正确的电网拓扑，是以人工和EMS(Energy Management System)系统或者其他业务系统进行对比检查，效率低；
3、电网元件上的各项电气参数和相应的功率分布是以人工和量测系统的数据进行对比修改，以便于计算出各种可能的方式，但这一工作的工作量大、效率低下；
4、由于电网管理是按照分层分区的方式管理，对于非本辖区的电网模型变化不能及时反映到BPA计算参数文件中，往往采用等值法简化，不能反映本辖区电网变化对非本辖区的电网的影响细节；
5、当新设备投产，老设备退役，所引起的拓扑改变、电气参数改变亦是需要人工进行修改对应，同样存在很大的人工工作量。
以上情况已经无法适应电力行业的现代化管理要求。
发明内容
本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种基于实测拓扑和量测数据自动生成BPA计算文件的方法，以提高工作效率，并为用户提供多种合适的分析模型用于分析工作。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明基于实测拓扑和量测数据自动生成BPA计算文件的方法的特点是按如下步骤进行：
1.1、从电力EMS系统中定时取得实测电网拓扑数据，获得电网拓扑信息和电网元件参数；
1.2、从电力EMS系统中定时取得电网量测数据，并和步骤1.1取得的电网拓扑信息和电网元件参数建立对应关系；
1.3、根据电网元件构成的节点，按照电网元件的连接关系和相应电网元件的电压等级建立BPA潮流计算参数文件的B卡节点名称和对应的电压等级；依据从EMS得到的电网拓扑信息，通过所述B卡节点生成交流线L卡、变压器绕组T卡，形成BPA网络模型；
1.4、根据电网拓扑信息，将所述BPA节点按照省、地市区域、站点、交流节点、线路和变压器顺序进行组装，填写和所述BPA节点对应的负荷、出力或者开关状态的电网量测数据和包括有阻抗、电感、容抗、额定电压和额定功率的电网元件参数，形成BPA潮流计算参数文件，使得BPA网络模型完全对应EMS提供的电网模型；
1.5根据生成的BPA潮流计算参数文件的网络模型，构造三相短路和断路故障卡，形成BPA稳定计算文件。
本发明基于实测拓扑和量测数据自动生成BPA计算文件的方法的特点也在于：
所述步骤1.1中从电力EMS系统中定时取得实测电网拓扑数据是从电力EMS系统所提供的数据库访问接口或CORBA服务接口，从EMS系统中数据读取模块取得实测电网拓扑数据，所述实测电网拓扑数据的内容包括变压器、线路、母线、开关、闸刀、发电机和电抗器的电网元件名称、连接关系和电气参数。
所述步骤1.2中从电力EMS系统中定时取得电网量测数据是从电力EMS系统所提供的数据库访问接口或CORBA服务接口，从EMS系统中数据读取模块获取电网量测数据。
所述步骤1.2中电网量测数据与步骤1.1取得的电网拓扑信息和电网元件参数建立对应关系是将电网拓扑数据和电网量测数据一一进行映射，结合电网拓扑数据和电网量测数据进行数据纠错，所述数据纠错内容包括将电网量测数据和对应电网元件的额定功率进行比较，在每个电网元件和与该电网元件相连接的电网元件之间按照基尔霍夫定律检查功率是否平衡，根据检查结果确定数据范围是否正确。
所述步骤1.3中按照电网元件的连接关系和相应电网元件的电压等级建立BPA节点名称和对应的电压等级是根据BPA命名规则按照电压等级和设备名称进行命名，确保BPA潮流计算参数文件中每个B卡节点命名的唯一性；除了母线自动对应一个B卡节点定义外，发电机前端、三卷变绕组、3/2母线自动产生一个临时B卡节点，便于后期生成正确的BPA潮流计算参数文件。
在完成步骤1.4之后，将上级下发的外网模型和步骤1.4所得到的BPA网络模型进行合并，所述外网模型和BPA网络模型通过定义好的母线定义自动推算出交流联络线，形成最终的BPA潮流计算文件。
在将BPA网络模型和外网模型进行合并时，根据事先定义好的母线定义表，找出和外网模型母线中的交流联络线，将所述BPA网络模型和外网模型的BPA模型节点进行对应，消除重复的B卡节点。
所述步骤1.5中构造三相短路和断路故障卡，形成BPA稳定计算文件是遍历变压器、母线和线路电网元件，自动生成三项短路故障LS卡，按照一个元件故障一个文件的方式生成BPA稳定计算文件。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
1、本发明方法可以将原来需要5-6小时进行的一次计算分析活动缩短到1分钟，极大地提高了这项工作的工作效率和工作质量。
2、本发明方法可以基于模板生成和全自动生成两种方式，为用户生成潮流计算文件和稳定校核计算文件，在业务上既可以采用外网等值负荷法也可以进行网络合并，为用户提供了多种合适的分析模型用于分析工作。
3、本发明将分析人员从繁重的数据核对和文件编写工作中解放出来，可以进行更多的计算分析工作，获得更多的运行方式方案，从而更准确测定何种运行方式在保证电网安全的情况下，可输送更多的功率，创造更多的经济效益。
4、本发明方法使用方便、快捷，便于维护，使电网调度更加精确化，尤其适合工程化应用。
附图说明
图1为本发明方法流程图；
图2为本发明方法具体应用流程图。
具体实施方式
下面为本发明的一个具体实施案例，通过自动获取量测数据和拓扑数据自动生成BPA计算文件的过程如下：
1.1、从电力EMS系统中定时取得实测电网拓扑数据，获得电网拓扑信息和电网元件参数；
通过图2的步骤①数据读取模块，从安徽省调度中心的EMS系统中，抽取到如下的电网拓扑信息和电网元件参数数据内容：
变电站数据
| 变电站ID | 区域ID | 变电站名称 | 电压类型 |
| 210000034 | 209000013 | 清流变 | 200000001 |
| 210000197 | 209000013 | 黄栗树变 | 200000002 |
| 210000159 | 209000028 | 琅琊山蓄站 | 200000002 |
| ... | ... | ... | ... |
区域数据
| 区域ID | 区域名称 | 别名 | 省简称 |
| 209000012 | 蚌埠 | BB | 皖 |
| 209000013 | 滁县 | CZ | 皖 |
| 209000014 | 淮南 | HN | 皖 |
| 209000017 | 巢湖 | CH | 皖 |
| ... | ... | ... | ... |
母线
以及其他的数据，如刀闸、开关、变压器、变压器绕组、交流线路、容抗器和发电机，不再一列举。
1.2、从电力EMS系统中定时取得电网量测数据，并和步骤1.1取得的电网拓扑信息和电网元件参数建立对应关系；
通过图2的步骤①数据读取模块，继续从安徽省调度中心的EMS系统中，抽取电网量测数据内容，如下
量测值(遥测值)
| 设备ID | 厂站ID | 有功值 | 无功值 | 电压值 | 设备类型 |
| 242001092 | 210000034 | 1.121915 | -0.485605 | 线路 | |
| 242000571 | 210000034 | 3.817917 | -0.357232 | 线路 |
| ... | ... | ... | ... | ... | ... |
| 242000450 | 210000034 | 69.44151 | 8.054344 | 线路 | |
| 230000985 | 210000034 | 32.86535 | 母线 | ||
| 230000007 | 210000034 | 230.8768 | 母线 | ||
| ... | ... | ... | ... | ... | ... |
| 251000008 | 210000034 | 0.810307 | 160.55185 | 变压器绕组 | |
| 251000009 | 210000034 | 198.0827 | 24.280655 | 变压器绕组 | |
| 251000480 | 210000034 | 0 | 0 | 变压器绕组 | |
| ... | ... | ... | ... | ... | ... |
量测值(遥信值)：
| 设备ID | 厂站ID | 遥信值 | 设备类型 |
| 220000001 | 210000034 | 1 | 断路器 |
| 220000002 | 210000034 | 1 | 断路器 |
| 220000006 | 210000034 | 1 | 断路器 |
| ... | ... | ... | ... |
| 221000015 | 210000034 | 0 | 刀闸 |
| 221000017 | 210000034 | 0 | 刀闸 |
| ... | ... | ... | ... |
1.3、根据电网元件构成的节点，按照电网元件的连接关系和相应电网元件的电压等级建立BPA潮流计算参数文件的B卡节点名称和对应的电压等级；依据从EMS得到的电网拓扑信息，通过所述B卡节点生成交流线L卡、变压器绕组T卡，形成BPA网络模型；
在图2的步骤②中对量测值进行检查，确定开关和刀闸的联通状态，具体做法是通过量测值的设备ID和厂站ID，确定所在厂站的开关、断路器的工作状态，通过交流线端点表建立起设备之间的连接关系，将线路和变压器中的负荷进行校验计算，确定在一个区域内功率是平衡的。数据校验完毕后，产生调整后的量测值和网架数据，并在步骤③中输出对应的BPA计算参数文件的B卡节点、L卡和变压器绕组T卡
以滁州清流变相应电网元件为例，550kV母线BPA文件书写内容如下：
B 皖清流I 525CZ
其中“B”表示交流节点卡，“皖”取自区域数据的省简称，“清流”取自变电站数据变电站名称的前两个字，“I”取自母线数据的母线名称，“525”取自对应的电压类型的基准电压，“CZ”则取自区域数据滁州的别名；同理生成其他的母线交流节点卡：
B 皖清流II 525CZ
B 皖清流1A 230CZ
B 皖清流1B 230CZ
B 皖清流2A 230CZ
B 皖清流2B 230CZ
B 皖清流I 38.5CZ
B 皖清流II38.5CZ
根据连接关系生成对称线路L卡：
L 皖黄栗I 230皖清流1B 2301 1200.00404.02267.03960
其中“皖黄栗I”来自黄栗树变电站I母线，“230”表示连接节点的基准电压为230kV，“皖清流1B 2301”表示另外一端节点为清流变1B母线，基准电压为230kV，随后的1表示为第一回路，“1200”为线路额定电流值，取自交流线数据，“.00404”和“.002267”分别为电阻和电抗的标幺值，“.03960”是电纳标幺值，均取自交流线段电表数据，其他线路L卡以此类推输出。
L 皖昭关U6525皖清流U5 5251 .00058.00847 .46732
L 皖清流U6525皖洛河I 5251 .00078.01149 .63343
.........
对于变压器需要另外生成临时交流节点B卡，针对每个变压器生成一个中心节点，如下：
B 皖清流B1230CZ
然后生成如下的变压器T卡，描述一个三卷变：
T 皖清流1B 230皖清流B1230 0.0001-.0024 225.4225.4
T 皖清流U1525皖清流B1230 0.00010.0183 514.5225.4
T 皖清流II 38.5皖清流B1230 0.00020.0407 37.73225.4
以第三行为例说明数据来源，其中节点和电压描述同线路和母线，0.0002为电阻值，0.0407为电抗值，数据来源于绕组数据。
1.4、根据电网拓扑信息，将所述BPA节点按照省、地市区域、站点、交流节点、线路和变压器顺序进行组装，填写和所述BPA节点对应的负荷、出力或者开关状态的电网量测数据和阻抗、电感、容抗、额定电压、额定功率等电网元件参数，形成BPA潮流计算参数文件，使得BPA网络模型完全对应EMS提供的电网模型；
按照前面所述步骤，将生成的B卡节点生成交流线L卡、变压器绕组T卡按照省、地市区域、站点、交流节点、线路和变压器顺序进行组装，填写和所述BPA节点对应的负荷、出力或者开关状态的电网量测数据和阻抗、电感、容抗、额定电压、额定功率等电网元件参数，按照逐步生成描述安徽电网网架的BPA潮流计算参数文件，然后结合上级下发的华东电网BPA潮流参数文件进行合并，两个网络的关口部分去除BPA重复项，即可生成一个完整的BPA潮流参数文件，使得BPA网络模型完全对应EMS提供的电网模型。
1.5根据生成的BPA潮流计算参数文件的网络模型，进一步构造三相短路和断路故障卡，形成BPA稳定计算文件。
利用刚刚生成的参数文件，使用BPA程序进行潮流计算，产生计算结果文件，然后根据需要生成模拟故障的故障卡，作为稳定计算文件参数，供BPA程序进行稳定计算，分析当前电网在事故打击下的稳定程度，以刚才数据为例，生成皖清流1A母线的三项交流短路故障：
LS 皖清流1A230.皖黄栗I 230.1 1 0.
LS -皖清流1A230.-皖滁县II230.1 -1 7.5
LS -皖清流1A230.-皖建阳II230.1 -1 7.5
......
上述计算卡描述了母线故障后，相连接的线路逐个切除的过程。
结果验证：
通过本方法自动抽取网架信息和量测数据，生成的BPA计算参数文件和以前的手工生成方式相比，自动生成的文件包含了站内小支路信息，更为完整，二者计算出的结果对比，线路潮流偏差和母线电压幅值偏差均小于1％；自动生成方法可以在1分钟之内完成，比传统手工生成的方式提高了300倍。
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方式获得技术方案来进行BPA计算文件自动生成的技术方案，均在本发明保护范围之内。
Claims (8)
1.基于实测拓扑和量测数据自动生成BPA计算文件的方法，其特征是按如下步骤进行：
1.1、从电力EMS系统中定时取得实测电网拓扑数据，获得电网拓扑信息和电网元件参数；
1.2、从电力EMS系统中定时取得电网量测数据，并和步骤1.1取得的电网拓扑信息和电网元件参数建立对应关系；
1.3、根据电网元件构成的节点，按照电网元件的连接关系和相应电网元件的电压等级建立BPA潮流计算参数文件的B卡节点名称和对应的电压等级；依据从EMS得到的电网拓扑信息，通过所述B卡节点生成交流线L卡、变压器绕组T卡，形成BPA网络模型；
1.4、根据电网拓扑信息，将所述BPA节点按照省、地市区域、站点、交流节点、线路和变压器顺序进行组装，填写和所述BPA节点对应的负荷、出力或者开关状态的电网量测数据和包括有阻抗、电感、容抗、额定电压和额定功率的电网元件参数，形成BPA潮流计算参数文件，使得BPA网络模型完全对应EMS提供的电网模型；
1.5根据生成的BPA潮流计算参数文件的网络模型，构造三相短路和断路故障卡，形成BPA稳定计算文件。
2.根据权利要求1所述的基于实测拓扑和量测数据自动生成BPA计算文件的方法，其特征是，所述步骤1.1中从电力EMS系统中定时取得实测电网拓扑数据是从电力EMS系统所提供的数据库访问接口或CORBA服务接口，从EMS系统中数据读取模块取得实测电网拓扑数据，所述实测电网拓扑数据的内容包括变压器、线路、母线、开关、闸刀、发电机和电抗器的电网元件名称、连接关系和电气参数。
3.根据权利要求1所述的基于实测拓扑和量测数据自动生成BPA计算文件的方法，其特征是，所述步骤1.2中从电力EMS系统中定时取得电网量测数据是从电力EMS系统所提供的数据库访问接口或CORBA服务接口，从EMS系统中数据读取模块获取电网量测数据。
4.根据权利要求1所述的基于实测拓扑和量测数据自动生成BPA计算文件的方法，其特征是，所述步骤1.2中电网量测数据与步骤1.1取得的电网拓扑信息和电网元件参数建立对应关系是将电网拓扑数据和电网量测数据一一进行映射，结合电网拓扑数据和电网量测数据进行数据纠错，所述数据纠错内容包括将电网量测数据和对应电网元件的额定功率进行比较，在每个电网元件和与该电网元件相连接的电网元件之间按照基尔霍夫定律检查功率是否平衡，根据检查结果确定数据范围是否正确。
5.根据权利要求1所述的基于实测拓扑和量测数据自动生成BPA计算文件的方法，其特征是，所述步骤1.3中按照电网元件的连接关系和相应电网元件的电压等级建立BPA节点名称和对应的电压等级是根据BPA命名规则按照电压等级和设备名称进行命名，确保BPA潮流计算参数文件中每个B卡节点命名的唯一性；除了母线自动对应一个B卡节点定义外，发电机前端、三卷变绕组、3/2母线自动产生一个临时B卡节点，便于后期生成正确的BPA潮流计算参数文件。
6.根据权利要求1所述的基于实测拓扑和量测数据自动生成BPA计算文件的方法，其特征是，在完成步骤1.4之后，将上级下发的外网模型和步骤1.4所得到的BPA网络模型进行合并，所述外网模型和BPA网络模型通过定义好的母线定义自动推算出交流联络线，形成最终的BPA潮流计算文件。
7.根据权利要求6所述的基于实测拓扑和量测数据自动生成BPA计算文件的方法，其特征是，在将BPA网络模型和外网模型进行合并时，根据事先定义好的母线定义表，找出和外网模型母线中的交流联络线，将所述BPA网络模型和外网模型的BPA模型节点进行对应，消除重复的B卡节点。
8.根据权利要求1所述的基于实测拓扑和量测数据自动生成BPA计算文件的方法，其特征是，其特征是所述步骤1.5中构造三相短路和断路故障卡，形成BPA稳定计算文件是遍历变压器、母线和线路电网元件，自动生成三项短路故障LS卡，按照一个元件故障一个文件的方式生成BPA稳定计算文件。
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