CN102790390B - 一种电压凹陷域的分析方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了属于电力系统电能质量研究领域的一种电压凹陷域的分析方法。它包括以下步骤：解析CIM获取基础数据；解析在线运行系统的拓扑图和阻抗矩阵；获取系统状态参数；采用基于插值的故障点法解析凹陷域；图示化凹陷域分析结果。本发明的有益效果为：基于CIM获取基础数据，从而解决凹陷域分析的实时性，使得凹陷域的分析能够及时跟踪系统的运行状态，以助故障下的辅助判断和处理故障后用户受暂降影响的投诉，同时也为实际系统中敏感用户的选址提供依据。

Description

一种电压凹陷域的分析方法
技术领域
本发明属于电力系统电能质量研究领域，尤其涉及一种电压凹陷域的分析方法。
背景技术
电压凹陷域，是指电力系统中发生故障引起电压暂降，使所关心的公共连接点(PCC)处的敏感负荷不能正常工作的故障点所在区域。
电压凹陷域直观地反映了故障引起的电压暂降问题；它与系统运行状态密切相关的因素，例如系统的结构、运行方式、无功支持状况、变压器的接线方式和分级头位置等都会影响PCC的电压暂降幅值，从而影响凹陷域的分析结果。电压凹陷域的分析方法主要有两类，临界距离法和故障点法。现有分析方法的数据源均来自静态网络拓扑，因而不具备随运行方式变化而实现凹陷域自动更新的能力；但是，电压凹陷域的分析与系统的运行状态紧密相关。
目前，为了解决信息共享和数据通信问题，IEC61970标准被广泛用于电网调度系统。该标准由公共信息模型（CIM）和组件接口规范（CIS）两部分组成。其中，公共信息模型定义了一种表达电力系统资源以及它们的属性和关系的统一语法和语义，其包含的数据采集与监视控制系统（SCADA）描述用于数据采集和控制应用的信息，并且该信息准确反映了电力系统当前的运行状态；同时，公共信息模型还定义了拓扑包和电线包来分别描述电网拓扑以及设备的电气参数信息。所以，可以通过公共信息模型为电压凹陷域的分析提供基础数据。
发明内容
本发明针对上述缺陷公开了一种电压凹陷域的分析方法。
一种电压凹陷域的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）通过IEC61970标准的公共信息模型获取基础数据；
2）根据基础数据，获取故障前的系统状态参数；系统状态参数包括各节点电压幅值、各节点电压相位、线路有功功率和线路无功功率；
3）根据基础数据，解析正在运行的电力系统的拓扑图和阻抗矩阵；
4）根据阻抗矩阵和系统状态参数，采用基于插值的故障点法进行电压凹陷域的解析；
5）在正在运行的电力系统拓扑上，图示化电压凹陷域分析结果。
所述公共信息模型用可扩展标记语言XML来描述。
所述基础数据由动态数据和静态数据组成；动态数据包含遥信量、遥测量、外网动态等值和负荷动态等值；静态数据包含静态网络拓扑信息以及设备属性参数；
遥信量提供了电力系统当前正常运行时开关状态数据、刀闸状态数据以及变压器分接头位置；遥测量提供了电力系统当前正常运行的潮流数据；静态网络拓扑信息反映了电力系统中各在线运行设备和离线设备间的空间连接关系；设备属性参数给出了设备的基本电气参数。
步骤4）具体包括以下步骤：
41）选择一条线路，设置故障点进行短路计算；
42）根据短路计算结果，采用插值获得公共连接点的电压暂降幅值和线路故障比例系数的关系曲线；
43）根据步骤42）中的关系曲线，获取最大电压暂降幅值Umax和最小电压暂降幅值Umin；
44）设置电压门槛值Uth解析电压凹陷域：若Uth≧Umax，则整条线路均在凹陷域内；若Uth≦Umin，则整条线路均在凹陷域外；若Umin≤Uth≤Umax，则根据步骤42）中的曲线获取相应的比例系数就可确定电压凹陷域的边界；
45）判断是否所有线路均已考虑，若是，则完成凹陷域的解析；否则，返回步骤41）。
本发明有益效果是：本发明是通过IEC61970标准的公共信息模型（CIM）来获取基础数据，使得凹陷域的分析及时跟踪系统的运行状态，从而解决凹陷域分析的实时性，实现自动更新能力，以助故障下的辅助判断和处理故障后用户受暂降影响的投诉，同时也为实际系统中敏感用户的选址提供依据。
附图说明
图1为本发明方法的实施流程示意图。
图2为本发明所述的基于插值的故障点法的流程示意图。
图3为本发明方法分析的电压凹陷域结果示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
请参阅图1，图中示出了一种电压凹陷域的分析方法，包括解析CIM获取基础数据、解析在线运行系统的拓扑图和阻抗矩阵、获取系统状态参数、采用基于插值的故障点法解析电压凹陷域和图示化电压凹陷域分析结果，它包括以下步骤：
1）通过IEC61970标准的公共信息模型获取基础数据；
2）根据基础数据，获取故障前的系统状态参数；系统状态参数包括各节点电压幅值、各节点电压相位、线路有功功率和线路无功功率；基础数据的来源是数据监控与采集系统（SCADA）、系统图相关信息以及设备管理系统。
3）根据基础数据，解析正在运行的电力系统的拓扑图和阻抗矩阵；
4）根据阻抗矩阵和系统状态参数，采用基于插值的故障点法进行电压凹陷域的解析；
5）在正在运行的电力系统拓扑上，图示化电压凹陷域分析结果。
所述公共信息模型用可扩展标记语言XML来描述。
所述基础数据由动态数据和静态数据组成；动态数据包含遥信量、遥测量、外网动态等值和负荷动态等值；静态数据包含静态网络拓扑信息以及设备属性参数；
遥信量提供了电力系统当前正常运行时开关状态数据、刀闸状态数据以及变压器分接头位置；遥测量提供了电力系统当前正常运行的潮流数据；静态网络拓扑信息反映了电力系统中各在线运行设备和离线设备间的空间连接关系；设备属性参数给出了设备的基本电气参数（用来计算设备的等效阻抗值，建立数学等值模型）。
如图2所示，步骤4）具体包括以下步骤：
41）选择一条线路，按照四等分设置故障点，进行短路计算；
42）根据短路计算结果，采用四次插值获得公共连接点（PCC）的电压暂降幅值和线路故障比例系数的关系曲线；
43）根据步骤42）中的关系曲线，获取最大电压暂降幅值Umax和最小电压暂降幅值Umin；
44）设置电压门槛值Uth解析电压凹陷域：若Uth≧Umax，则整条线路均在凹陷域内；若Uth≦Umin，则整条线路均在凹陷域外；若Umin≤Uth≤Umax，则根据步骤42）中的曲线获取相应的比例系数就可确定电压凹陷域的边界。
45）判断是否所有线路均已考虑，若是，则完成凹陷域的解析；否则，返回步骤41）。
如图3所示，各虚线围绕的区域即为凹陷域，不同形式的虚线分别代表不同电压门槛值（百分数表示，30%、40%等）下的凹陷域，相应电压门槛值标记在凹陷域的边界线上。
本发明通过IEC61970标准的公共信息模型（CIM）来获取基础数据来实现电压凹陷域的分析，从而解决凹陷域分析的实时性，使其能够及时跟踪系统的运行状态，实现自动更新能力。
以上结合实施实例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可以根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的细节不应该构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种电压凹陷域的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)实时解析电力系统数据监控与采集系统、设备管理系统的IEC61970标准的公共信息模型，获取电压凹陷域分析所需基础数据；
2)根据基础数据，获取故障前的系统状态参数；系统状态参数包括各节点电压幅值、各节点电压相位、线路有功功率和线路无功功率；
3)根据基础数据，解析当前运行的电力系统的拓扑图和阻抗矩阵；
4)根据阻抗矩阵和系统状态参数，采用基于插值的故障点法进行电压凹陷域的解析；
5)跟踪电力系统运行方式变化，更新基础数据，实现自动随运行方式分析电压凹陷域；
所述公共信息模型用可扩展标记语言XML来描述；
所述基础数据由动态数据和静态数据组成；动态数据包含遥信量、遥测量、外网动态等值和负荷动态等值；静态数据包含静态网络拓扑信息以及设备属性参数；
遥信量提供了电力系统当前正常运行时开关状态数据、刀闸状态数据以及变压器分接头位置；遥测量提供了电力系统当前正常运行的潮流数据；静态网络拓扑信息反映了电力系统中各在线运行设备和离线设备间的空间连接关系；设备属性参数给出了设备的基本电气参数；
所述步骤4)具体包括以下步骤：
41)选择一条线路，设置故障点进行短路计算；
42)根据短路计算结果，采用四次插值获得公共连接点的电压暂降幅值和线路故障比例系数的关系曲线；
43)根据步骤42)中的关系曲线，获取最大电压暂降幅值Umax和最小电压暂降幅值Umin；
44)设置电压门槛值Uth：若Uth≧Umax，则整条线路均在凹陷域内；若Uth≦Umin，则整条线路均在凹陷域外；若Umin≤Uth≤Umax，则根据步骤42)中的曲线获取相应的比例系数即确定电压凹陷域的边界；
45)判断是否所有线路均已考虑，若是，则完成凹陷域的解析；否则，返回步骤41)。
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