CN102801161A

CN102801161A - 一种全自动图形化的电网潮流断面表示方法

Info

Publication number: CN102801161A
Application number: CN2012102915129A
Authority: CN
Inventors: 周季峰; 张孝; 戴春潮; 吕冰; 唐晓莉
Original assignee: NR Electric Co Ltd; NR Engineering Co Ltd
Current assignee: NR Electric Co Ltd; NR Engineering Co Ltd
Priority date: 2012-08-15
Filing date: 2012-08-15
Publication date: 2012-11-28

Abstract

本发明公开一种全自动图形化的电网潮流断面表示方法，包括如下步骤：根据潮流断面中联络线族的组成和潮流方向，自动计算潮流断面折线的组成点，生成潮流断面折线；根据潮流断面折线的弯曲方向，在折线两边各增加一条弯向起始站的线段表示潮流方向；通过在折线跟联络线交点处绘制圆点表示潮流断面的组成联络线族；通过改变折线的颜色表示潮流断面的负载情况；通过绘制标牌显示潮流断面当前的负载率。此方法可实现在电网调度自动化系统中免维护、图形化监控潮流断面的功能，使得电网调度自动化人员能够形象地了解当前系统潮流断面的状态。

Description

一种全自动图形化的电网潮流断面表示方法

技术领域

本发明涉及一种电力系统调度自动化系统中全自动图形化的潮流断面表示方法。

背景技术

电网中的断面是指连接两地区之间的多条支路所形成的联络线族，断面潮流即为组成断面的各条支路的潮流之和，它清晰地反映了断面所连接的两地区之间的功率交换关系。监视、分析和控制断面潮流可以保证单支路满足热稳定限制并保证地区电压稳定及系统暂态稳定，最终保证整个电网的安全。因此在实时电力调度中不仅要对单支路的潮流、更要对断面的潮流进行在线监测。近年来，由于线路潮流超限所引起的级联效应导致了多次大停电事故，如1987年日本大停电事故和2003年的8.14美加大停电事故等。现有研究也表明电网潮流与连锁故障的发生强相关，这使得加强电网潮流监控和管理成为电力部门关注的重要问题。

在现有的调度自动化系统中，潮流断面的监视主要有两种方法：一是采用表格的方式列出各潮流断面的当前主要参数，如负载率、是否重载、是否越限等；二是通过在潮流图中手动绘制折线的方式来表示潮流断面，通过折线跟各联络线的相交来表示潮流断面包含的联络线。这两种方法都有很大的局限性。对于第一种方法，调度自动化人员很难将枯燥的数字跟具体的潮流断面联系起来，而从前面的分析可以看出，潮流断面一个重要的方面是其包含的联络线族。另外，通过数字和断面的名称也很难了解潮流的具体流向。这些都是因为人脑对数字的敏感度要远低于对图形的敏感度。对于第二种方法，手动绘制很明显会增加调度自动化人员的维护工作量，使得他们经常需要人工来添加或者删除潮流图上用来表示潮流断面的折线。另外，通过折线与联络线的相交来表示潮流断面包含的联络线族在实际使用中也比较困难。一个典型的问题就是对于位置很接近的多条联络线，如何做到跟其中某几条相交并且绕开其它几条，目前通常是通过改变潮流图上其它几条联络线的位置来规避，但这样就改变了联络线的实际走向。此外，这种方法不能直观地表示当前潮流断面的负载率。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种全自动图形化的电网潮流断面表示方法，其可实现在电网调度自动化系统中免维护、图形化监控潮流断面的功能，使得电网调度自动化人员能够形象地了解当前系统潮流断面的状态。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种全自动图形化的电网潮流断面表示方法，包括如下步骤：

（1）根据潮流断面中联络线族的组成和潮流方向，自动计算潮流断面折线的组成点，生成潮流断面折线；

（2）根据潮流断面折线的弯曲方向，在折线两边各增加一条弯向起始站的线段表示潮流方向；

（3）通过在折线跟联络线交点处绘制标识符号（比如：圆点）表示潮流断面的组成联络线族，完成对电网潮流断面的表示。

上述步骤（1）中，设潮流断面由N条联络线组成，N为自然数，则潮流断面折线的生成方法是：根据潮流方向分别获取各联络线上靠近起始站的一个点，并对获取的所有点进行排序，经过排序后的所有点即为经过各联络线的潮流断面折线。

上述对获取点进行排序的步骤是：

（a）获取各条联络线与起始站的交点，并计算由所有交点所组成多边形的中心点；

（b）分别获取由中心点到前述各靠近起始站的点的线段；

（c）分别计算步骤（b）中每条线段与其它线段的夹角和，从中获得跟其它线段夹角和最小的线段；

（d）分别计算步骤（c）中所得跟其它线段夹角和最小的线段与各条线段的夹角，并按由小到大的顺序排序；

（e）根据经过排序后的各条线段，获取位于该线段上相应的靠近起始站的点。

上述步骤（a）中，计算多边形中心点的公式是：

CP (x, y) = \frac{Σ_{i = 1}^{N} {EP}_{i} (x, y)}{N}

其中，CP表示中心点，EP₁，EP₂，…，EP_N分别表示N条联络线的端点；x，y分别表示画面坐标系的横坐标和纵坐标。

上述步骤（2）的详细内容是：

首先将步骤（1）中经过排序后的点组成的断面折线的起点记为SP₁，其终点记为SP_N，然后将SP₁点绕CP点顺时针旋转一个角度得到SP₀点，将SP_N点绕CP点逆时针旋转相同角度得到SP_N+1点，线段SP₀-SP₁和线段SP_N-SP_N+1为表示方向的两条线段。

上述步骤（3）中，还可通过折线的颜色表示潮流断面的负载率情况，或通过指向折线的标牌显示潮流断面当前的负载率，还可在标牌上通过右键菜单直接集成潮流断面相关高级计算触发功能，通过标牌触发高级计算。

采用上述方案后，本发明可以集成潮流断面监视功能，使得调度自动化人员可以直观地查看断面包含的联络线族、潮流的流向、当前负载率、是否越限、是否重载等潮流断面重要信息，并可方便地触发潮流断面相关的高级计算功能。

附图说明

图1是本发明计算潮流断面折线的示意图；

图2是本发明中潮流断面标牌示意图；

图3是本发明中高级计算菜单的示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及具体实施例，对本发明的技术方案进行详细说明。

本发明提供一种全自动图形化的电网潮流断面表示方法，包括如下步骤：

（1）根据潮流断面中联络线族的组成和潮流方向，自动计算潮流断面折线的组成点，从而在不需要人工参与的情况下生成潮流断面折线；克服了现有方法需要手动维护的缺点，并且比现有直接通过数字显示的方法更形象、直观。

如图1所示，假设潮流断面F由L₁，L₂，…，L_N这N条联络线组成（N为自然数），EP₁，EP₂，…，EP_N分别为L₁，L₂，…，L_N的端点，断面的潮流方向由厂站B到厂站A，下面介绍计算表示潮流断面F的折线的算法，即如何通过计算获取SP₀，SP₁，SP₂，…，SP_N，SP_N+1这(N+2)个点。

（11）联络线两个端点分别跟两个厂站相连，其中潮流流出的厂站为起始站，联络线与起始站相连的端点为联络线的起点，即图1中的EP₁，EP₂，…，EP_N；

（12）计算EP₁，EP₂，…，EP_N所组成多边形的中心点CP，考虑到该多边形形状不规则，可能为凹多边形，这里使用一个简化算法，计算公式如下：

CP (x, y) = \frac{Σ_{i = 1}^{N} {EP}_{i} (x, y)}{N}

其中：x，y分别表示画面坐标系的横坐标和纵坐标。

（13）计算所有联络线的长度LEN_i（i=1，2，…，N）并排序得到最小的长度MinL，以MinL/2为半径，以CP为圆心作弧线，计算弧线和联络线的交点。如图1所示，弧线和联络线L₁，L₂，…，L_N的交点为SP₁，SP₂，…，SP_N；

（14）由于实际使用中SP_i（i=1，2，…，N）的个数和位置都是随机的，要得到通过它们的折线则首先需要对它们进行排序，这里按逆时针方向对这N个点进行排序。具体的算法如下：

a）获取CP到SP_i（i=1，2，…，N）的N条线段，记为LN_i（i=1，2，…，N）；

b）分别计算每条线段跟其它线段的夹角和（夹角取逆时针方向为正），并从中获得跟其它线段夹角和最小的线段，记为LN_k；

c）分别计算LN_k跟各条线段的夹角（夹角取逆时针方向为正），并按由小到大的顺序排序；

d）根据经过排序后线段的下标i获取相应的SP_i点。

（15）经过排序后的SP_i（i=1，2，…，N）点即为经过各联络线的潮流断面折线。

（2）根据潮流断面折线的弯曲方向，在折线两边各增加一条弯向起始站的线段表示潮流方向；潮流方向反映了断面所连接的两地区之间的功率交换关系，通过折线的弯曲方向可以清晰地表示当前潮流断面的潮流方向。

首先在步骤（1）中经过排序后的点组成的断面折线中取其起点记为SP₁，其终点记为SP_N，然后将SP₁点绕CP点顺时针旋转α度（这里α一般取小于45度的值）得到SP₀点，将SP_N点绕CP点逆时针旋转α度得到SP_N+1点。线段SP₀-SP₁和线段SP_N-SP_N+1为表示方向的两条线段。

（3）通过在折线跟联络线交点处绘制圆点表示潮流断面的组成联络线族；

潮流断面的组成联络线族是潮流断面的要素之一，通过在折线跟联络线交点处绘制圆点，可以清晰地标定哪些联络线属于当前断面。现有通过表格显示潮流断面的方法通过名称来表示，显然不够直观，而通过手工绘制的方法则需要人为挪动处于相交位置但不属于当前断面的联络线，维护工作量大。

实际使用中，潮流断面通常包含若干位置比较接近的联络线，现有的方法采用移动联络线位置的方法来避免跟不相干的联络线相交，维护起来很麻烦，而且不能真实反映联络线的位置。如图1所示，本发明将潮流断面折线跟其联络线族相交的位置用圆点表示，这样即使该断面横跨多个联络线也可以清晰地表示其组成联络线族。

（4）通过改变折线的颜色表示潮流断面的负载情况；

潮流断面监视的一个重要方面是查看该潮流断面的负载情况以及是否重载、是否越限等指标。本发明通过改变潮流断面折线的颜色来表示其负载情况，这样调度自动化运行人员就可以根据当前断面的颜色一目了然地了解当前系统中断面的负载状态，比现有在表格中改变负载率数字颜色的方法和在手工绘制时人为改变折线颜色的方法更形象、更方便。本实施例中颜色分配策略如下：

（5）通过绘制标牌显示潮流断面当前的负载率；

潮流断面监视中除了颜色表示当前负载状态外，调度自动化运行人员有时还需要查看某个断面具体的负载率值，作为潮流断面的一个重要指标，本发明将负载率值通过标牌的方法重点显示，从而使运行人员能够直观地查看各断面的负载率值，显示效果如图2所示，表示当前负载率是33%。现有潮流断面表示方法中没有提及这种表示方法。

（6）集成潮流断面相关高级计算触发功能，通过标牌触发高级计算；

在潮流断面监视的过程中，调度自动化运行人员如果发现断面处于异常情况，通常需要进行一些高级计算，比如灵敏度分析、(N-1)分析等。现有的方法需要启动其它的高级应用软件来进行计算，这种方法显然不直观。本发明提供了通过在标牌上通过右键菜单直接触发各种高级计算的功能，提高了调度自动化运行人员的工作效率，实现方法如图3所示。现有潮流断面表示方法中没有集成触发高级计算的功能。

综上所述，本发明具有以下特点：

（1）可自动生成表示潮流断面包含联络线族的折线；

（2）可通过折线的颜色表示潮流断面的负载率高低；

（3）可通过折线和联络线相交处的圆点表示潮流断面的组成；

（4）可通过折线的弯曲方向表示潮流断面的方向；

（5）可通过指向折线的标牌上的数据表示当前潮流断面的实际负载率；

（6）可通过指向折线的标牌触发灵敏度计算和(N-1)计算等高级分析功能。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims

1.一种全自动图形化的电网潮流断面表示方法，其特征在于包括如下步骤：

（3）通过在折线跟联络线交点处绘制标识符号表示潮流断面的组成联络线族，完成对电网潮流断面的表示。

2.如权利要求1所述的一种全自动图形化的电网潮流断面表示方法，其特征在于：所述步骤（1）中，设潮流断面由N条联络线组成，N为自然数，则潮流断面折线的生成方法是：根据潮流方向分别获取各联络线上靠近起始站的一个点，并对获取的所有点进行排序，经过排序后的所有点即为经过各联络线的潮流断面折线。

3.如权利要求2所述的一种全自动图形化的电网潮流断面表示方法，其特征在于：所述对获取点进行排序的步骤是：

（b）分别获取由中心点到前述各靠近起始站的点的线段；

4.如权利要求3所述的一种全自动图形化的电网潮流断面表示方法，其特征在于：所述步骤（a）中，计算多边形中心点的公式是：

CP (x, y) = \frac{Σ_{i = 1}^{N} {EP}_{i} (x, y)}{N}

其中，CP表示中心点；EP₁，EP₂，…，EP_N分别表示N条联络线的端点；x，y分别表示画面坐标系的横坐标和纵坐标。

5.如权利要求4所述的一种全自动图形化的电网潮流断面表示方法，其特征在于：所述步骤（2）的详细内容是：

首先将步骤（1）中经过排序后的点组成的断面折线的起点记为SP₁，终点记为SP_N，然后将SP₁点绕CP点顺时针旋转一个角度得到SP₀点，将SP_N点绕CP点逆时针旋转相同角度得到SP_N+1点，线段SP₀-SP₁和线段SP_N-SP_N+1为表示方向的两条线段。

6.如权利要求1所述的一种全自动图形化的电网潮流断面表示方法，其特征在于：所述步骤（3）中，还通过折线的颜色表示潮流断面的负载率情况。

7.如权利要求6所述的一种全自动图形化的电网潮流断面表示方法，其特征在于：所述步骤（3）中，还通过指向折线的标牌显示潮流断面当前的负载率。

8.如权利要求7所述的一种全自动图形化的电网潮流断面表示方法，其特征在于：所述步骤（3）中，还在标牌上通过右键菜单直接集成潮流断面相关高级计算触发功能，通过标牌触发高级计算。