CN102789603B - 一种计及负荷拉路模型的省级调度有功调整方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种计及负荷拉路模型的省级调度有功调整方法，该方法包括下述步骤：（1）地调向省调上送地调拉路模型信息；（2）省调拉路模型建模；（3）省调实时有功调整策略分析；（4）省调预想故障有功调整策略分析。该方法通过从地调系统在线获取负荷拉路模型信息，结合有功优化分析技术，提高省调实时有功控制和预想故障有功调整策略的准确性和实用性。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统计算领域，具体涉及一种计及负荷拉路模型的省级调度有功调整方法。
背景技术
近年来，随着我国电力建设的不断发展，电网互联的程度日趋紧密，结构也日益复杂。在提高跨网输送能力、优化资源配置的同时，电力系统出现连锁故障、造成电网大面积停电的潜在威胁也大大增加。特别是近年以来，局部地区负荷增长迅速，容易造成部分设备重载或者越限，使得系统安全运行面临较大的风险。
在我国当前的拉限电操作模式下，拉路序位表建模及切负荷实际控制在地调进行，而拉限电容量由网省级调度确定。在此调度管理模式下，拉路容量目标值主要依靠调度经验和事先离线分析确定，无法根据实际电网运行方式计算出准确的切负荷点和切负荷量。设备拉路模型对省调有功调整策略影响重大，但是目前在省调系统中建立设备拉路模型方面却鲜有研究和应用。针对这些方面的研究对提高有功调整措施的准确性和实用性，提高电网安全可靠运行有重要意义。
为了加强电力事故的处理，《电力安全事故应急处置和调查处理条例》已经于2011年6月15日国务院第159次常务会议通过，自2011年9月1日起施行。条例首先对调度紧急情况下的切负荷操作给予了法律上的权利，同时，条例根据负荷失电数量的不同，规定了相应的事故等级。新的法律法规的施行对省调有功调整策略的实时、准确、精细分析以及预想故障策略分析等提出了实际需求。
传统的省级调度系统由于没有详细的负荷拉路模型，因而在实时控制中，当系统发生紧急状况且单纯依靠调整发电机出力无法完成紧急状况恢复时，无法给出准确合理的切负荷措施，同时，也缺乏对预想故障下的有功调整策略的全面准确分析和计算。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种计及负荷拉路模型的省级调度有功调整方法，该方法通过从地调系统在线获取负荷拉路模型信息，结合有功优化分析技术，提高省调实时有功控制和预想故障有功调整策略的准确性和实用性。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
一种计及负荷拉路模型的省级调度有功调整方法，其改进之处在于，所述方法包括下述步骤：
（1）地调向省调上送地调拉路模型信息；
（2）省调拉路模型建模；
（3）省调实时有功调整策略分析；
（4）省调预想故障有功调整策略分析。
其中，所述步骤（1）中，地调根据拉路模型传输规范（拉路模型传输规范遵循国调发的《电网运行数据交换规范》（调自[2006]56号文件，属于国网公司企业规范，目前在国网、南网及国内主流调度系统厂家都广泛使用）格式和规定，是对其内容的扩展）将地调拉路模型信息上送到省调，地调按规范要求格式上送拉路序位表模型信息。
其中，所述拉路序位表模型信息包括拉路设备或负荷、电源设备、拉路优先级和实测容量；所述拉路序位表模型信息采用E格式数据文件。
其中，所述步骤（2）中，所述省调拉路模型建模包括下述步骤：
A、读取地调的E格式数据文件；
B、判断所述数据文件时间（数据文件时间指的是地调系统生成此文件的时间）与当前时间偏差是否超过门槛值（门槛值一般在1分钟到15分钟之间，默认值可选为5分钟，因为时间差太大会导致省地调用于分析的数据一致性变差，影响分析策略的准确性）；
C、逐条处理地调上送的拉路模型信息；
D、判断电源厂站名和电源设备名与省调设备模型信息自动匹配是否成功；
E、将地调拉路模型信息按照拉路级别（拉路级别，地调负荷拉路模型一般分为三级，一：优先拉路负荷，当系统发生紧急拉路需求时，首先需要进行选择拉路的负荷；二：二级拉路负荷，只有优先拉路负荷全部断开后，仍然不能满足紧急拉路需求的情况下，才可以选择进行断开的负荷；三：保供电负荷，不允许进行拉路）累加到省调边界设备模型；
F、判断地调拉路模型信息是否处理完毕；
G、省调拉路建模结束。
其中，所述步骤B中，若超过门槛值，则判断省调拉路建模异常，给出告警信息，非正常退出；若没有超过门槛值，则进行步骤C。
其中，所述步骤D中，若自动匹配成功，则进行步骤E；若自动匹配失败，则判断（名称对应表上下级调度可能对同一个设备定义的名称却不一样，这种情况下可以通过建立上下级调度对同一设备不同命名的对应关系来实现自动匹配，一般称之为名称对应表）与省调设备模型信息是否成功匹配；
若匹配成功，则进行步骤E；若匹配失败，则判断省调拉路建模异常，给出告警信息，非正常退出。
其中，所述步骤F中，若地调拉路模型信息处理完毕，则进行步骤G；若还有待处理的地调拉路模型信息，则返回步骤C。
其中，所述步骤（3）中，所述省调实时有功调整策略分析包括下述步骤：
a、获取电网的实时运行方式；
b、判断电网是否有支路或断面潮流越限；
c、对最严重越限支路或断面进行调整策略分析；
d、计算最严重越限支路或断面对可调节发电机的有功灵敏度，并按灵敏度作为主排序、调节能力作为次排序原则进行排序；
e、以最小有功调节量作为目标函数，以灵敏度差超过门槛值的发电价对偶对所包含的机组有功作为控制变量，以各种潮流有功约束作为约束变量，建立优化模型并进行优化分析计算，得到有功调整策略；
f、判断支路或断面潮流越限是否消除；
g、计算该支路或断面对可调节负荷的有功灵敏度，并按灵敏度大小进行排序；
h、选取灵敏度最小的发电机进行减出力，选取灵敏度最大的负荷进行限负荷，调整策略计算过程中计及发电机及负荷的可调节范围（可调节范围指的是每个发电机出力都有上限值与下限值，属于设备基本参数，可调节范围指发电当前出力与上下限之间的差值；一般负荷的下限为0，上限为该负荷对应线路能承受的最大有功值（可以认为是基本参数），负荷可调节范围指负荷当前值与上下限之间的差值）；
i、统计有功调整策略中切负荷的数量，判定是否达到事故级别，如达到事故级别则给出相应告警信息；
j、省调实时有功调整策略分析结束。
其中，所述步骤b中，若电网有支路或断面潮流越限，则进行步骤c；若电网无支路或断面潮流越限，则正常退出。
其中，所述步骤f中，若支路或断面潮流越限消除，则进行步骤j；若支路或断面潮流越限没有消除，则进行步骤g。
其中，所述步骤（4）中，所述省调预想故障有功调整策略分析包括下述步骤：
I、判断电网是否有开断导致支路或断面潮流越限；
II、对开断引起的潮流越限支路或断面逐一进行省调预想故障有功调整策略分析；
III、利用基态灵敏度计算开断后越限支路或断面对所有发电机或负荷的灵敏度，并对灵敏度进行从大到小排序；
IV、对有功调整策略进行分析；
V、判断所述省调预想故障有功调整策略是否有切负荷操作；
VI、判断支路或断面潮流越限分析是否结束；
VII、统计调整策略中切负荷的数量，统计每个地区的负荷总量和所切负荷占的比例；
VIII、确定各种故障（按照中华人民共和国国务院令第599号《电力安全事故应急处置和调查处理条例》中规定的设置，各种故障主要包括：一般事故、较大事故、重大事故、特别重大事故四个级别，每种故障的门槛不是一成不变的，而是根据相应故障发生地的性质（如直辖市、普通省份、自治区等）、此地区的总负荷情况、调管范围（省级电网、地区电网、县级电网）进行划分。）的门槛范围；
IX、根据切负荷百分比及事故门槛值，确定事故级别，对事故进行告警，实现对预想故障的事故安全等级评估及风险提示；
X、省调预想故障有功调整策略分析结束。
其中，所述步骤I中，若电网有开断导致支路或断面潮流越限，则进行步骤II；否则正常退出。
其中，所述步骤V中，若有切负荷操作，则进行步骤VII；否则进行步骤VI。
其中，所述步骤VI中，若所述支路或断面潮流越限分析结束，则进行步骤X；否则，返回步骤II。
与现有技术比，本发明达到的有益效果是：
1、本发明提供的计及负荷拉路模型的省级调度有功调整方法，针对省级调度有功调整策略分析提出的一种考虑准确拉路模型的方法，由于采用基于负荷拉路模型的灵敏度与有功优化分析相结合的计算方法，极大地提高了省级调度有功调整策略的准确性和实用性。
2、本发明提供的计及负荷拉路模型的省级调度有功调整方法，基于地区调度详细负荷拉路模型及相应交换规范，实现省调的拉路模型自动在线建模，并在此基础上进行实时有功调整分析和预想事故有功调整策略分析，为实时有功调度提供了准确实用的调整策略，为预想故障提供了直观、准确的风险评价，为电网安全可靠运行提供了保障。
附图说明
图1是本发明提供的计及负荷拉路模型的省级调度有功调整方法的工作流程图；
图2是本发明提供的省调拉路模型建模流程图；
图3是本发明提供的省调实时有功调整策略分析流程图；
图4是本发明提供的省调预想故障有功调整策略分析流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
本发明应用于省级电网调度自动化的有功调整策略分析模块，通过采用基于负荷拉路模型的有功调整策略分析方法，实现准确计算有功调整中需要切除的负荷数量及预想故障事故风险评估功能。
本发明提供的计及负荷拉路模型的省级调度有功调整方法的工作流程如图1所示，该方法包括下述步骤：
（1）地调向省调上送地调拉路模型信息；
利用省地调之间拉路模型传输规范（拉路传输规范遵循国调发的《电网运行数据交换规范》（调自[2006]56号文件，属于国网公司企业规范，目前在国网、南网及国内主流调度系统厂家都广泛使用）格式和规定，是对其内容的扩展），地调按规范要求格式上送拉路序位表模型信息（数据格式采用符合E语言规范的标准格式)，序位表中包含拉路设备、容量、上级电源、拉路序号和实测容量等信息；
E语言规范的标准格式如下：
<1>整体信息
<!Entity=areaNametime='20120604_15:09:00'!>
<2>可拉路负荷模型信息
<ShadingLoad::areaName>
厂站负荷名开关名开关状态有功量测（MW）可拉路有功（MW）优先级电源厂站名电源设备名
#XX站XX负荷XX开关分/合XXXXXX
XX站XX
<ShadingLoad::areaName>
以上描述中，“Entity”对应的是地区名称信息，“time”对应的是时间断面信息，“ShadingLoad”对应的是切负荷模型信息，信息内容中“XX”代表代表“名称”或“数值”信息。
（2）省调拉路模型建模；
省调系统自动识别地调上传的实时拉路容量监测信息，结合省地调名称映射表汇集并对应到省调系统与地调系统的边界设备上（通常是220kV变压器高压侧）；通过拉路模型的自动建模，省调系统实现了自动获取地调拉路容量信息，为有功调整策略分析软件提供了数据基础；具体的，首先建立上下级调度之间的拉路模型传输通用格式，然后利用自动模糊匹配法结合边界名称对应表将地调上送的分散拉路模型汇集到省调与地调的边界设备上，形成省调拉路模型。本发明提供的省调拉路模型建模流程如图2所示。
省调拉路模型建模包括下述步骤：
A、读取地调的E格式数据文件；
B、判断所述数据文件时间（数据文件时间指的是地调系统生成此文件的时间）与当前时间偏差是否超过门槛值（门槛值一般在1分钟到15分钟之间，默认值可选为5分钟，因为时间差太大会导致省地调用于分析的数据一致性变差，影响分析策略的准确性）：若超过门槛值，则判断省调拉路建模异常，给出告警信息，非正常退出；若没有超过门槛值，则进行步骤C。
C、逐条处理地调上送的拉路模型信息；
D、判断电源厂站名和电源设备名与省调设备模型信息自动匹配是否成功：若自动匹配成功，则进行步骤E；若自动匹配失败，则判断名称对应表（上下级调度可能对同一个设备定义的名称却不一样，这种情况下可以通过建立上下级调度对同一设备不同命名的对应关系来实现自动匹配，一般称之为名称对应表）与省调设备模型信息是否成功匹配；
若匹配成功，则进行步骤E；若匹配失败，则判断省调拉路建模异常，给出告警信息，非正常退出。
E、将地调拉路模型信息按照拉路级别（地调负荷拉路模型一般分为三级，一：优先拉路负荷，当系统发生紧急拉路需求时，首先需要进行选择拉路的负荷；二：二级拉路负荷，只有优先拉路负荷全部断开后，仍然不能满足紧急拉路需求的情况下，才可以选择进行断开的负荷；三：保供电负荷，不允许进行拉路。）累加到省调边界设备模型；
F、判断地调拉路模型信息是否处理完毕：若地调拉路模型信息处理完毕，则进行步骤G；若还有待处理的地调拉路模型信息，则返回步骤C。
G、省调拉路建模结束。
（3）省调实时有功调整策略分析；
在电网出现支路过载或断面越限等情况时，针对越限设备，计算其有功对系统可调节发电机及负荷的有功灵敏度，利用灵敏度配对策略和发电机调节优先原则形成相应粗调节信息，经过有功调整优化分析确定有功调整的精确信息；对于仅通过发电机调整无法消除的越限情况，系统通过拉路模型确认每一个负荷的可切除量，采用负荷灵敏度与拉路序位表模型相结合的策略，计算负荷切除数量及位置，同时，提示调度员需要进行切负荷的分区（或厂站）及切除负荷容量，并自动统计该切除量占该地区总负荷的百分比；本发明提供的省调实时有功调整策略分析流程如图3所示。
省调实时有功调整策略分析包括如下步骤：
a、获取电网的实时运行方式；
b、判断电网是否有支路或断面潮流越限：若电网有支路或断面潮流越限，则进行步骤c；若电网无支路或断面潮流越限，则正常退出。
c、对最严重越限支路或断面进行调整策略分析；
d、计算最严重越限支路或断面对可调节发电机的有功灵敏度，并按灵敏度作为主排序、调节能力（发电机可调节量*灵敏度）作为次排序原则进行排序；
e、以最小有功调节量作为目标函数，以灵敏度差超过门槛值的发电价对偶对所包含的机组有功作为控制变量，以各种潮流有功约束作为约束变量，建立优化模型并进行优化分析计算，得到有功调整策略；
f、判断支路或断面潮流越限是否消除：若支路或断面潮流越限消除，则进行步骤j；若支路或断面潮流越限没有消除，则进行步骤g。
g、计算该支路或断面对可调节负荷的有功灵敏度，并按灵敏度大小进行排序；
h、选取灵敏度最小的发电机进行减出力，选取灵敏度最大的负荷进行限负荷，调整策略计算过程中计及发电机及负荷的可调节范围（可调节范围指的是每个发电机出力都有上限值与下限值，属于设备基本参数，可调节范围指发电当前出力与上下限之间的差值；一般负荷的下限为0，上限为该负荷对应线路能承受的最大有功值（可以认为是基本参数），负荷可调节范围指负荷当前值与上下限之间的差值）；
i、统计有功调整策略中切负荷的数量，判定是否达到事故级别，如达到事故级别则给出相应告警信息；
j、省调实时有功调整策略分析结束。
（4）省调预想故障有功调整策略分析；
对于预想故障下的过载设备（即N-1扫描越限的断面或支路），系统首先需要根据预想故障设备及系统初始态灵敏度信息，计算预想故障下越限设备对所有可调节发电机和负荷的灵敏度信息；如果仅通过调节发电机出力无法消除越限，有功调整策略将在发电机调节出力调整的基础上进行相应的切负荷策略分析；结合负荷灵敏度和拉路模型信息，计算负荷切除策略；同时计算预想故障调整策略所需切除负荷占地区负荷的百分比，根据《电力安全事故应急处置和调查处理条例》规定的事故等级定义，判定该调整策略的事故风险等级，对于达到事故级别的切负荷策略，给出明确的事故风险提示；本发明提供的省调预想故障有功调整策略分析流程如图4所示。
省调预想故障有功调整策略分析包括下述步骤：
I、判断电网是否有开断导致支路或断面潮流越限：若电网有开断导致支路或断面潮流越限，则进行步骤II；否则正常退出。
II、对开断引起的潮流越限支路或断面逐一进行省调预想故障有功调整策略分析；
III、利用基态灵敏度计算开断后越限支路或断面对所有发电机或负荷的灵敏度，并对灵敏度进行从大到小排序；
IV、利用“图3”有功调整策略分析流程进行有功调整策略分析；
V、判断所述省调预想故障有功调整策略是否有切负荷操作：若有切负荷操作，则进行步骤VII；否则进行步骤VI。
VI、判断支路或断面潮流越限分析是否结束：若所述支路或断面潮流越限分析结束，则进行步骤X；否则，返回步骤II。
VII、统计调整策略中切负荷的数量，统计每个地区的负荷总量和所切负荷占的比例；
VIII、根据《电力安全事故应急处置和调查处理条例》的事故划分标准以及每个地区的区域性质、负荷总量等信息，确定各种故障（按照中华人民共和国国务院令第599号《电力安全事故应急处置和调查处理条例》中规定的设置，各种故障主要包括：一般事故、较大事故、重大事故、特别重大事故四个级别，每种故障的门槛不是一成不变的，而是根据相应故障发生地的性质（如直辖市、普通省份、自治区等）、此地区的总负荷情况、调管范围（省级电网、地区电网、县级电网）进行划分）的门槛范围；
IX、根据切负荷百分比及事故门槛值，确定事故级别，对事故进行告警，实现对预想故障的事故安全等级评估及风险提示；
X、省调预想故障有功调整策略分析结束。
本发明提供的负荷拉路模型的省级调度有功调整方法，通过研究电力系统拉限电操作模式，在地调建立负荷拉路模型，并制定相应的交换规范，通过省地调度系统之间的信息传输，使得省级调度可以获得准确的拉路模型信息。在获得负荷拉路模型基础上，省级调度采用有功灵敏度计算结合优化分析的计算方法，实现对设备潮流越限的准确合理的有功调整策略分析；同时，结合自2011年9月1日起施行的国务院第599号令《电力安全事故应急处置和调查处理条例》规定的安全事故分级标准，通过预想故障的策略分析，计算各种故障可能带来的失电负荷相对应的事故等级，实现对电网故障的失电风险等级预评估。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (1)
1.一种计及负荷拉路模型的省级调度有功调整方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
(1)地调向省调上送地调拉路模型信息；
(2)省调拉路模型建模；
(3)省调实时有功调整策略分析；
(4)省调预想故障有功调整策略分析；
所述步骤(1)中，地调根据拉路模型传输规范将地调拉路模型信息上送到省调，地调按规范要求格式上送拉路序位表模型信息；
所述拉路序位表模型信息包括拉路设备或负荷、电源设备、拉路优先级和实测容量；所述拉路序位表模型信息采用E格式数据文件；
所述步骤(2)中，所述省调拉路模型建模包括下述步骤：
A、读取地调的E格式数据文件；
B、判断所述数据文件时间与当前时间偏差是否超过门槛值；
C、逐条处理地调上送的拉路模型信息；
D、判断电源厂站名和电源设备名与省调设备模型信息自动匹配是否成功；
E、将地调拉路模型信息按照拉路级别累加到省调边界设备模型；
F、判断地调拉路模型信息是否处理完毕；
G、省调拉路建模结束；
所述步骤B中，若超过门槛值，则判断省调拉路建模异常，给出告警信息，非正常退出；若没有超过门槛值，则进行步骤C；
所述步骤D中，若自动匹配成功，则进行步骤E；若自动匹配失败，则判断名称对应表与省调设备模型信息是否成功匹配；若匹配成功，则进行步骤E；若匹配失败，则判断省调拉路建模异常，给出告警信息，非正常退出；
所述步骤F中，若地调拉路模型信息处理完毕，则进行步骤G；若还有待处理的地调拉路模型信息，则返回步骤C；
所述步骤(3)中，所述省调实时有功调整策略分析包括下述步骤：
a、获取电网的实时运行方式；
b、判断电网是否有支路或断面潮流越限；
c、对最严重越限支路或断面进行调整策略分析；
d、计算最严重越限支路或断面对可调节发电机的有功灵敏度，并按灵敏度作为主排序、调节能力作为次排序原则进行排序；
e、以最小有功调节量作为目标函数，以灵敏度差超过门槛值的发电价对偶对所包含的机组有功作为控制变量，以各种潮流有功约束作为约束变量，建立优化模型并进行优化分析计算，得到有功调整策略；
f、判断支路或断面潮流越限是否消除；
g、计算该支路或断面对可调节负荷的有功灵敏度，并按灵敏度大小进行排序；
h、选取灵敏度最小的发电机进行减出力，选取灵敏度最大的负荷进行限负荷，调整策略计算过程中计及发电机及负荷的可调节范围；
i、统计有功调整策略中切负荷的数量，判定是否达到事故级别，如达到事故级别则给出相应告警信息；
j、省调实时有功调整策略分析结束；
所述步骤b中，若电网有支路或断面潮流越限，则进行步骤c；若电网无支路或断面潮流越限，则正常退出；
所述步骤f中，若支路或断面潮流越限消除，则进行步骤j；若支路或断面潮流越限没有消除，则进行步骤g；
所述步骤(4)中，所述省调预想故障有功调整策略分析包括下述步骤：
I、判断电网是否有开断导致支路或断面潮流越限；
II、对开断引起的潮流越限支路或断面逐一进行省调预想故障有功调整策略分析；
III、利用基态灵敏度计算开断后越限支路或断面对所有发电机或负荷的灵敏度，并对灵敏度进行从大到小排序；
IV、对有功调整策略进行分析；
V、判断所述省调预想故障有功调整策略是否有切负荷操作；
VI、判断支路或断面潮流越限分析是否结束；
VII、统计调整策略中切负荷的数量，统计每个地区的负荷总量和所切负荷占的比例；
VIII、确定各种故障的门槛范围；
IX、根据切负荷百分比及事故门槛值，确定事故级别，对事故进行告警，实现对预想故障的事故安全等级评估及风险提示；
X、省调预想故障有功调整策略分析结束；
所述步骤I中，若电网有开断导致支路或断面潮流越限，则进行步骤II；否则正常退出；
所述步骤V中，若有切负荷操作，则进行步骤VII；否则进行步骤VI；
所述步骤VI中，若所述支路或断面潮流越限分析结束，则进行步骤X；否则，返回步骤II。
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