CN102638103B - 适用于分布式建模系统的倒闸操作在线预警分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于分布式建模系统的倒闸操作在线预警分析方法，包括地县分布式建模系统的模型建立，以及基于这一模型的倒闸操作分析方法，包括下列步骤：(l）基于地县一体化系统，通过分布维护建立地县统一模型，(2）获取电网的实时运行方式和量测，(3）拓扑搜索合环路径，(4)环内相位检验，(5)冲击电流计算，(6)合环冲击电流对保护影响分析。根据本发明可以实现地县调的分布式维护统一建模，并可以进行地县两级的跨级跨县合环潮流分析。

Description

适用于分布式建模系统的倒闸操作在线预警分析方法

技术领域

本发明属于电力技术领域，更准确地说本发明涉及一种适用于分布式建模系统的倒闸操作在线预警系统。

背景技术

随着国民经济的发展，用户对供电可靠性要求不断提高，电网的运行和管理也有了新的目标，要求更加可靠、合理、高效。随着城市配电网络结构的不断发展，城市配电网络中线路的走向以及配电设施和用户的分布具有明显的地理特征，因地域和配电设施比较集中，城市配电网络与其他地物交叉跨越较多。为提高供电可靠性，除了建设可靠的电源点外，配电网络的常用结构多采用环型网络，将原先独立的辐射式配电网改变为运行灵活的链环式配电网。全国大部分地区配电网达到了“闭环结线，开环运行”的供电方式，联络开关一般开断。为了提高配电网络的供电可靠性，在一定程度上满足不停电转供的要求，调度人员可以选择适当的供电路径进行合环操作，以保证配电网的供电灵活性，提高电网的运行经济性，但由此引起的环流，却有可能对电网的安全运行有很大的影响。

近年来，城乡总体规划逐见成效，10KV配电网络正在不断完善，大部分的10KV馈线可相互转供，为合环操作奠定了网架基础。所以，通过合环操作减少用户的停电次数和时间就成为我们探讨的问题。下面结合实际，从用户需要、上级电网需要和配网需要提出地县一体化分布式建模系统。

基于地县联合模型的PAS系统：在系统实现的地县联合模型自动生成的基础上，结合地调PAS系统提供的地区电网实时数据断面以及县调SCADA系统提供的实时数据，实现了基于地县联合模型的PAS系统，系统的计算模型包括了县调电网及其外网——地区电网的完整模型，因此可以大大提高调度员在解合环时潮流准确性。

地县调之间，各县调之间由于既有电力网络的和电网多级分布的现状，地县两级模型分别维护彼此独立，基于现有模型只能分析地调或县调各自系统内的合环分析。但随着现有电网规模的复杂，进一步保证“零停电”的目标实现地县之间，县与县之间的合环操作分析是进行跨级合环，跨县合环的分析基础。现结合地县一体化系统，特提出地县统一合环潮流分析的方法。

经过初步检索，现有两种关于电力系统的合环潮流分析方法的专利，现简要说明如下：

中国专利文献CN101431255公开的《电力系统合环操作风险分析方法》(申请号200810235196.7)，属于一种电力系统合环操作风险分析方法，另外中国专利文献公开的CN101860026A《城市配网电磁合环倒电操作的分析方法》(申请号201010194430.3)，公开了一种城市配网电磁合环倒电操作的分析方法，经分析这两种方法都没有对地县调间跨级和跨县合环分析方法的说明。

发明内容

本发明的目的是，突破现有合环潮流分析系统在地域上仅能单独分析地或县调合环操作的局限性，结合地县一体化系统，实现地县独立合环之外的，地县两级之间，不同县调之间任意选择合环点进行合环操作分析。

为了达到上述目的，本发明采取以下的技术方案来实现：

一种适用于分布式建模系统的倒闸操作在线预警分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)通过通信专用通道网络把地调、各县调的主干网互联，组成广域分布式地县一体化调度自动化系统；

2)在地调和县调建立统一模型；

在所述步骤2)中，地调与县调采用同一套软件平台，实现软件资源完全共享，具备统一建模及数据共享的功能，各县调在当地进行所辖厂站的建模，数据统一存储至地调主系统，同一个厂站只在一侧一次建模，全网共享。

在所述步骤2)中，数据采集功能由分布在地调及县调的多个广域节点共同完成，主系统设置在地调，县调按就近采集的原则负责本县所辖变电站的采集，地调及各县调分布采集的数据均汇总至地调主系统的后台统一处理。

在所述步骤2)中，电网模型的维护在地调集中进行。

在所述步骤2)中，电网模型的维护按照以下原则：按照各地区电网调度自动化系统技术规范划分地调、各县调等各级用户的责任区，各级调度负责本责任区内所属厂站在进行厂站建设和改造时的图形、前置信息及设备参数的维护，从而保证一套电网模型的完整性和准确性。

3)获取电网的实时运行方式和量测；

在所述步骤3)中，对于同一个厂站，只要由一路通道正常，则该厂站就能正常接入系统，对于上行，只有值班通道的数据送至后台；对于下发，如后台下发的控制命令，也只有值班通道处理。

在所述步骤3)中，正常运行时，地调及县调的数据采集服务器只管理本地的数据采集装置，只与本地管辖的厂站进行通讯；同时，各个地、县调间的数据采集服务器之间通过同步相关状态信息，及时了解整个系统内的数据采集系统的运行情况。

4)设置合环位置，从地调或者县调中任意选择存在合环路径的设备作为合环点；

5)拓扑搜索合环路径：对合环路径进行搜索，并用拓扑图展示的方式，将合环路径上的厂站或设备展示出来，提示用户合环的全路径；

在所述步骤5)中，对于220kV以上系统有多条通路，通过广度优先搜索算法，选取并展示最少逻辑支路连接的通路。

6)环内相位检验：对环内变压器绕组的接线方式进行校验，如果存在环内的相位差，则给出不合理提示；

7)计算冲击电流；

在所述步骤7)中，根据合环端口的阻抗和合环前端口的电压差计算合环冲击电流，根据RL电路的合环零状态响应特性和端口阻抗的R、L特性，计算出冲击电流随时间变化的状态。公式为

其中，U_m为理想电源的幅值，为合环时电源电压的初相角，它取决于合环的时刻，所以可以称作接入相位角。R、L为一阶RL电路的电阻和电抗。ω为角速度，t为时间。

$\left|Z\right|=\sqrt{R^2+{\left(\mathrm{\ωL}\right)}^2},$ $\mathrm{tg\δ}=\frac{\mathrm{\ωL}}{R}.$

8)合环冲击电流对保护影响分析：在获得冲击电流随时间变化的状态后，对合环冲击电流是否会导致合环开关的过流保护或速断保护误动作进行判定，据计算得到的合环电流和合环母线的电压幅值、相角，计算出合环潮流，修改合环母线的注入潮流，再次进行在线全网潮流计算，得到由合环操作而引起越限的设备的列表。

本发明的有益效果是：本发明建立了地调和县调的统一模型，对于县调来说，基于全网模型的潮流计算显然具有更大的实用性和更高的准确性。本发明的基于地县调的统一模型，可以分析在地调或县调任何存在合理的合环路径的地方设置合环点，实现地县调的跨级和跨县合环潮流分析。

附图说明

图1为地县调统一建模系统合环潮流分析方法流程图；

图2为地县调统一建模系统建模示意图。

具体实施方式

适用于分布式建模系统的倒闸操作在线预警分析方法：

(1)基于地县一体化系统，通过分布维护建立地县统一模型

广域远程互联系统结构，总体结构是通过通信专用通道网络把地调、各县调的主干网互联，组成广域分布式地县一体化调度自动化系统。地调与县调采用同一套软件平台，实现软件资源完全共享，满足调配监等各类用户的需求。具备统一建模及数据共享的功能，各县调可在当地进行所辖厂站的建模，数据统一存储至地调主系统，同一个厂站只需在一侧一次建模，全网共享。数据采集应用可以部署在任意位置。

系统的数据采集功能由分布在地调及县调的多个广域节点共同完成。主系统设置在地调，县调除配置各类工作站外，还配置前置服务器及相关的采集装置。县调按就近采集的原则负责该县所辖变电站的采集，主要考虑专线通道的采集，亦支持网络通道的采集。地调及各县调分布采集的数据均汇总至地调主系统的后台统一处理。

高级应用维护采用地调集中维护。在源端维护基础上，地调负责高级应用的参数录入、作图、调试，确保高级应用功能的正常运行。广域分布式地县一体化调度自动化系统实现了数据资源、技术资源、设备资源的共享。因此，地区调度和下属各县调只需要维护一个数据库和计算模型。

系统广域互联后，地调和各县调共用一套完整的电网模型，该电网模型的维护按照以下原则：按照规范划分地调、各县调等各级用户的责任区，各级调度负责本责任区内所属厂站在进行厂站建设和改造时的图形、前置信息及设备参数的维护，从而保证一套电网模型的完整性和准确性。

(2)获取电网的实时运行方式和量测

分布式采集的数据可共享至全网，统一发送至主系统后台，对于同一个厂站，只要由一路通道正常，则该厂站就能正常接入系统。对于上行，只有值班通道的数据送至后台；对于下发，如后台下发的控制命令，也只有值班通道处理。对于后台而言，无需关心数据是哪个位置、哪种途径采集的，对广域分布式采集的数据一视同仁，后续的处理是完全一致的。

正常运行时，地调及县调的数据采集服务器只管理本地的数据采集装置，只与本地管辖的厂站进行通讯。同时，各个地、县调间的数据采集服务器之间通过同步少量的相关状态信息，及时了解整个系统内的数据采集系统的运行情况。

得到准确全面的地调及县调全网实时数据。

(3)设置合环位置

此时合环位置的选取不同于一般系统的地调或者县调内部网络的开关合环点选择，可以选择的合环点可以从地调或者县调中任意选择存在合理合环路径的设备作为合环点。电力系统调度或运方人员直接在调度中心的能量管理系统的电网模型中，将电网内设备设置为合环设备。

(4)拓扑搜索合环路径

将对合环路径进行搜索，并用拓扑图展示的方式，将合环路径上的厂站(设备)展示出来，提示用户合环的全路径。当然，考虑到220kV以上系统可能有多条通路，在展示合环通路时，将采用展示最少逻辑支路连接的通路的形式(广度优先搜索算法)。

(5)环内相位检验

对于环内变压器绕组的接线方式进行校验，如果存在环内的相位差，则系统会给出不合理提示。

(6)冲击电流计算

根据合环端口的阻抗和合环前端口的电压差计算合环冲击电流。根据RL电路的合环零状态响应特性和端口阻抗的R、L特性，计算出冲击电流随时间变化的状态。用户也可以给出时间让系统计算电流值。

(7)合环冲击电流对保护影响分析

在获得冲击电流随时间变化的状态后，对合环冲击电流是否会导致合环开关的过流保护或速断保护误动作进行判定。据计算得到的合环电流和合环母线的电压幅值、相角，计算出合环潮流，修改合环母线的注入潮流，再次进行在线全网潮流计算，得到由合环操作而引起越限的设备的列表。

Claims (5)

1.一种适用于分布式建模系统的倒闸操作在线预警分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)通过通信专用通道网络把地调、各县调的主干网互联，组成广域分布式地县一体化调度自动化系统；

2)在地调和县调建立统一模型；

3)获取电网的实时运行方式和量测；

4)设置合环位置，从地调或者县调中任意选择存在合环路径的设备作为合环点；

5)拓扑搜索合环路径：对合环路径进行搜索，并用拓扑图展示的方式，将合环路径上的厂站或设备展示出来，提示用户合环的全路径；

6)环内相位检验：对环内变压器绕组的接线方式进行校验，如果存在环内的相位差，则给出不合理提示；

7)计算冲击电流；

8)合环冲击电流对保护影响分析：在获得冲击电流随时间变化的状态后，对合环冲击电流是否会导致合环开关的过流保护或速断保护误动作进行判定，据计算得到的合环电流和合环母线的电压幅值、相角，计算出合环潮流，修改合环母线的注入潮流，再次进行在线全网潮流计算，得到由合环操作而引起越限的设备的列表，

在所述步骤3)中，对于同一个厂站，只要存在一路通道正常，则该厂站就能正常接入系统，对于上行，只有值班通道的数据送至后台；对于下发，如后台下发的控制命令，也只有值班通道处理；

在所述步骤3)中，正常运行时，地调及县调的数据采集服务器只管理本地的数据采集装置，只与本地管辖的厂站进行通讯；同时，各个地、县调间的数据采集服务器之间通过同步相关状态信息，及时了解整个系统内的数据采集系统的运行情况；

在所述步骤5)中，对于220kV以上系统有多条通路，通过广度优先搜索算法，选取并展示最少逻辑支路连接的通路；

在所述步骤7)中，根据合环端口的阻抗和合环前端口的电压差计算合环冲击电流，根据RL电路的合环零状态响应特性和端口阻抗的R、L特性，计算出冲击电流随时间变化的状态，计算公式为

其中，U_m为理想电源的幅值，为合环时电源电压的初相角，它取决于合环的时刻，所以称作接入相位角；R、L为一阶RL电路的电阻和电抗；ω为角速度，t为时间， $\left|Z\right|=\sqrt{R^2+{\left(\mathrm{\ωL}\right)}^2},\mathrm{tg\δ}=\frac{\mathrm{\ωL}}{R}.$

2.根据权利要求1所述的适用于分布式建模系统的倒闸操作在线预警分析方法，其特征在于，在所述步骤2)中，地调与县调采用同一套软件平台，实现软件资源完全共享，具备统一建模及数据共享的功能，各县调在当地进行所辖厂站的建模，数据统一存储至地调主系统，同一个厂站只在一侧一次建模，全网共享。

3.根据权利要求1所述的适用于分布式建模系统的倒闸操作在线预警分析方法，其特征在于，在所述步骤2)中，数据采集功能由分布在地调及县调的多个广域节点共同完成，主系统设置在地调，县调按就近采集的原则负责本县所辖变电站的采集，地调及各县调分布采集的数据均汇总至地调主系统的后台统一处理。

4.根据权利要求1所述的适用于分布式建模系统的倒闸操作在线预警分析方法，其特征在于，在所述步骤2)中，电网模型的维护在地调集中进行。

5.根据权利要求1所述的适用于分布式建模系统的倒闸操作在线预警分析方法，其特征在于，在所述步骤2)中，电网模型的维护按照以下原则：按照各地区电网调度自动化系统技术规范划分地调、各县调各级用户的责任区，各级调度负责本责任区内所属厂站在进行厂站建设和改造时的图形、前置信息及设备参数的维护，从而保证一套电网模型的完整性和准确性。