CN102856896A - 一种直流输电损耗的在线分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种直流输电损耗的在线分析方法，包括：步骤S1，通过建立和拼接CIM导入模型和人工输入模型的方式生成分析直流输电损耗的计算模型；所述CIM导入模型为EMS系统中通过CIM导出的模型，人工输入模型为通过人工输入的方式单独建立的模型；步骤S2，获取所述EMS系统中的模型的实时量测数据、气象数据和谐波电流数据，根据高压直流换流站损耗的确定标准计算换流站内损耗，根据电力网电能损耗计算导则计算直流线路的损耗；步骤S3，基于步骤S2中的所述损耗计算结果对损耗进行统计分析。实现对直流输电全面、准确的损耗统计分析。

Description

一种直流输电损耗的在线分析方法

技术领域

本发明涉及电力系统领域，具体涉及一种直流输电损耗的在线分析方法。 

背景技术

高压直流输电（High Voltage DC transmission，HVDC）技术是从20世纪50年代开始得到应用的，最早的直流输电工程是1954年瑞典Gotland输电工程。经过半个世纪的发展，HVDC技术的应用取得了长足的进步。目前包括在建工程在内，世界上已有数百个HVDC工程，遍布5大洲20多个国家。 

输电损耗是电网运行的重要技术和经济指标，体现了电力企业的技术和管理水平。直流输电由于输送距离远容量大，输电损耗不可忽视，对直流输电损耗的分析具有实际意义。直流输电技术成熟、发展迅速，国内外学者对直流输电损耗也进行了深入的研究。国际电工委员会（IX-IEC）于1999年发布了IEC 61803-1999标准（《Determination of power losses in high-voltage direct current(HVDC)converter stations》），国家质检总局（SBTS）也于2007年发布了GB/T 20989-2007标准（《高压直流换流站损耗的确定》），给出了换流站设备损耗的计算方法。现有技术中也已经开发了高压直流换流站损耗计算软件，不过这些是离线的分析工具，需要相关技术人员去维护相应参数后再计算相关设备损耗。各电网公司关于损耗的统计分析一般是基于电量采集数据进行，很难对具体设备进行准确的损耗分析。 

能量管理系统（EMS，Energy Management System）中定义了直流线路和直流站内的大部分设备并采集了相应的量测数据，模型和量测数据可以通过公共信息模型（CIM，Common Information Model）方便快捷的导出，为直流输电损耗的在线分析提供了便利条件。 

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种直流输电损耗的在线分析方法，包括： 

步骤S1，通过建立和拼接CIM导入模型和人工输入模型的方式生成分析直流输电损耗的计算模型； 

所述CIM导入模型为EMS系统中通过CIM导出的模型，人工输入模型为通过人工输入的方式单独建立的模型； 

步骤S2，获取所述EMS系统中的模型的实时量测数据、气象数据和谐波电流数据，根据高压直流换流站损耗的确定标准计算换流站内损耗，根据电力网电能损耗计算导则计算直流线路的损耗； 

步骤S3，基于步骤S2中的所述损耗计算结果对损耗进行统计分析。 

本发明的第一优选实施例中：所述步骤S1中，接地极模型、直流滤波器电阻器和交流滤波电阻器的模型通过人工输入的方式建立；其它直流输电设备模型为EMS系统中通过CIM导出。 

本发明的第二优选实施例中：将直流滤波器和交流滤波器中的电抗器和电容器在EMS模型里单独建模。 

本发明的第三优选实施例中：所述CIM导入模型中包括了直流输电设备的运行参数，所述运行参数包括容量、阻抗和额定电压；所述人工输入模型包括通过人工输入直流输电设备的特性参数，所述特性参数包括损耗角正切值和电晕系数； 

所述人工输入模型的建立是基于所述CIM导入模型，通过关键字来匹配； 

所述人工输入模型建立时保持直流输电设备的关键字和中文名与所述CIM导入模型一致，所述人工输入模型保存在商业数据库中。 

本发明的第四优选实施例中：所述步骤S2中所述换流站内损耗和所述直流线路的损耗进行在线周期计算，所述损耗计算的结果保存在商业数据库中； 

获取所述EMS系统的模型的实时量测数据的方法为：通过CIM导出EMS的实时量测数据的生数据，遵循电力系统的基尔霍夫定律和欧姆定律对所述量测数据的生数据进行增补和纠错校正后，得到所述可用于计算的实时量测数据； 

获取所述气象数据的方法为通过FTP方式从第三方气象软件来获取； 

获取谐波电流数据的方法为从谐波电流量测系统中获取或者使用第三方软件的仿真计算结果。 

本发明的第五优选实施例中：所述步骤S3中的所述损耗统计分析周期运行，统计结果保存在商业数据库中，所述损耗统计分析包括损耗的分类统计、实时损耗率和电量的统计； 

所述分类统计为按照换流变总损耗、换流阀总损耗等设备和直流输电工程进行分类统计； 

所述实时损耗率为单个直流输电工程的损耗功率与输送功率的百分比的实时统计； 

所述电量为实时损耗的时间段积分。 

本发明的第六优选实施例中：所述方法还包括： 

步骤S4，对所述损耗统计分析结果展示，所述展示的损耗统计分析结果包括损耗数据的报表、图形和曲线的显示浏览。 

本发明的第七优选实施例中：基于Excel工具实现所述损耗数据的报表显示浏览； 

基于Qt编程实现所述损耗数据的曲线和图形的显示浏览。 

本发明的第八优选实施例中：对所述统计结果进行采样后分析，所述采样周期与所述计 算周期相同，在商业数据库中保存所述采样结果； 

结合电网的潮流分析和安全分析对所述采样的历史损耗曲线的对比分析，得到经济安全的运行方式。 

本发明提供的一种直流输电损耗的在线分析方法的有益效果包括： 

1、通过CIM导入模型和人工输入模型互补建立和对应拼接的方式建立直流输电损耗的全模型，实现对整个系统的直流输电设备进行损耗计算。 

2、自动获取调度系统的量测数据、第三方软件提供的气象信息和谐波数据，对直流输电设备的损耗进行实时计算和相应的损耗统计。 

3、对损耗结果进行损耗统计分析，损耗统计分析包括损耗的分类统计、实时损耗率和电量的统计，实现全面、准确的损耗统计分析，为其他分析提供了实时损耗分析数据，其中通过对实时损耗率的分析可以得到直流输电的经济特征曲线，为经济调度等提供数据服务。 

4、实现损耗数据以报表、图形和曲线的多样浏览，方便直观的为电网调度人员提供损耗数据和分析结果，并且通过对历史损耗曲线的对比分析，结合电网的潮流分析和安全分析，可以得到相对经济安全的运行方式，为经济调度提供了便利的条件。 

附图说明

图1是本发明提供的一种直流输电损耗的在线分析方法的实施例一的流程图。 

图2是本发明提供的一种直流输电损耗的在线分析方法的实施例二的总体结构图。 

图3是本发明提供的直流输电损耗的各组成部分图。 

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。 

实施例一： 

本发明提供的一种直流输电损耗的在线分析方法，其实施例一的流程图如图1所示，包括如下步骤： 

步骤S1，通过建立和拼接CIM导入模型和人工输入模型的方式生成分析直流输电损耗的计算模型。该CIM导入模型为EMS系统中通过CIM导出的模型，人工输入模型为通过人工输入的方式单独建立的模型。 

步骤S2，获取EMS系统中的模型的实时量测数据、气象数据和谐波电流数据，根据高压直流换流站损耗的确定标准计算换流站内损耗，根据电力网电能损耗计算导则计算直流线路的损耗。 

步骤S3，基于步骤S2中的损耗计算结果对损耗进行统计分析。 

实施例二： 

如下表表一所示为EMS系统中导入模型和输入模型的对应关系表。 

表一：EMS系统中直流输电设备CIM导入模型和人工输入模型的对应关系表 

由表一可知，EMS系统中一般会建直流线路、换流变、换流阀等主要的直流输电设备模型，接地极模型、直流滤波器电阻器和交流滤波电阻器的模型没有EMS系统中的CIM导入模型信息，并且人工输入模型缺少损耗计算中涉及的一些特性参数，需要通过人工输入的方 式来维护设备的特性参数，该特性参数包括损耗角正切值、电晕系数等。因此上述步骤S1中，该接地极模型、直流滤波器电阻器和交流滤波电阻器的模型需要通过人工输入的方式单独建立，其它的直流输电设备模型通过CIM方便导出，其中，可以将直流滤波器和交流滤波器中的电抗器和电容器在EMS模型里单独建模。 

容量、阻抗值、额定电压等直流输电设备的运行参数一般会包含在CIM导入模型中，同时需要人工输入用于损耗计算的特性参数。并且人工输入模型的建立基于CIM导入模型，要保持直流输电设备基本属性的一致性，即关键字和中文名一致，人工输入模型保存在商业数据库中，方便后续的维护。CIM导入模型和人工输入模型通过关键字来匹配，因此建立的时候定义好维护设备中文名的一致性，防止后续维护时需要进行更改。 

如图2所示为本发明提供的直流输电损耗的各组成部分图，本发明提供的一种直流输电损耗的在线分析方法中计算也是按照图2分别对直流线路和换流站的损耗进行计算，损耗进行在线周期计算，损耗计算的结果保存在商业数据库中，便于查询和统计。 

具体的，上述步骤S2，EMS系统中量测包括有功、无功、电压、电流、频率和档位，但是缺少计算损耗需要的气象和谐波电流数据，需要通过其他途径来获取需要的量测数据，获取EMS系统中的模型的实时量测数据、气象数据和谐波电流数据的方法为： 

EMS中的实时量测数据可以通过CIM导出，从EMS系统中获取的实测数据都是生数据，需要经过校正后变成熟数据来用于损耗计算。数据校正需要遵循电力系统的基尔霍夫定律和欧姆定律（即功率平衡、PQI匹配等）对量测数据的增补和纠错。 

气象数据可以通过FTP（File Transfer Protocol，文件传输协议）方式从第三方气象软件来获取。 

谐波电流数据需要从谐波电流量测系统中或者使用第三方软件的仿真计算获取。 

实时量测数据、气象数据和谐波电流数据为损耗计算中需要用到的数据，本实施例中根据高压直流换流站损耗的确定（GB/T 20989-2007）标准计算换流站内损耗，根据电力网电能损耗计算导则（DLT686-1999）计算直流线路的损耗设备，其中表2为高压直流换流站损耗的确定标准和电力网电能损耗计算导则中的直流输电设备损耗的计算公式： 

表二：高压直流换流站损耗的确定标准和电力网电能损耗计算导则中的直流输电设备损耗的计算公式 

上述步骤S3中，损耗统计分析包括损耗的分类统计、实时损耗率和电量的统计，分类统计为按照换流变总损耗、换流阀总损耗等设备以及直流输电工程（两站一线）进行分类统计。 

实时损耗率为单个直流输电工程的损耗功率与输送功率的百分比的实时统计，通过对实时损耗率的分析可以得到直流输电的经济特征曲线，为经济调度等提供数据服务。 

电量为实时损耗的时间段积分，设备损耗和统计损耗都可以按照需求来统计电量。 

损耗统计分析也是周期运行，统计结果保存在商业数据库中。 

本发明提供的一种直流输电损耗的在线分析方法的实施例二，还可以包括： 

步骤S4，对损耗统计分析结果展示，该展示的损耗统计分析结果包括损耗数据的报表、图形和曲线的显示浏览。 

报表是基于Excel工具进行实现，该曲线和图形的显示是基于Qt编程实现。步骤S3中损耗统计分析进行周期运行，结果数据保存在商业数据库中，对结果数据进行采样后分析，采样周期与计算周期相同，并在商业数据库中进行保存。调度运行人员通过对历史损耗曲线的对比分析，结合电网的潮流分析和安全分析，可以得到相对经济安全的运行方式，为经济调度提供可行的运行方案。 

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 (9)

1.一种直流输电损耗的在线分析方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤S1，通过建立和拼接CIM导入模型和人工输入模型的方式生成分析直流输电损耗的计算模型；

所述CIM导入模型为EMS系统中通过CIM导出的模型，人工输入模型为通过人工输入的方式单独建立的模型；

步骤S2，获取所述EMS系统中的模型的实时量测数据、气象数据和谐波电流数据，根据高压直流换流站损耗的确定标准计算换流站内损耗，根据电力网电能损耗计算导则计算直流线路的损耗；

步骤S3，基于步骤S2中的所述损耗计算结果对损耗进行统计分析。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中，接地极模型、直流滤波器电阻器和交流滤波电阻器的模型通过人工输入的方式建立；其它直流输电设备模型为EMS系统中通过CIM导出。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，将直流滤波器和交流滤波器中的电抗器和电容器在EMS模型里单独建模。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述CIM导入模型中包括了直流输电设备的运行参数，所述运行参数包括容量、阻抗和额定电压；所述人工输入模型包括通过人工输入直流输电设备的特性参数，所述特性参数包括损耗角正切值和电晕系数；

所述人工输入模型的建立是基于所述CIM导入模型，通过关键字来匹配；

所述人工输入模型建立时保持直流输电设备的关键字和中文名与所述CIM导入模型一致，所述人工输入模型保存在商业数据库中。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中所述换流站内损耗和所述直流线路的损耗进行在线周期计算，所述损耗计算的结果保存在商业数据库中；

获取所述EMS系统的模型的实时量测数据的方法为：通过CIM导出EMS的实时量测数据的生数据，遵循电力系统的基尔霍夫定律和欧姆定律对所述量测数据的生数据进行增补和纠错校正后，得到所述可用于计算的实时量测数据；

获取所述气象数据的方法为通过FTP方式从第三方气象软件来获取；

获取谐波电流数据的方法为从谐波电流量测系统中获取或者使用第三方软件的仿真计算结果。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3中的所述损耗统计分析周期运行，统计结果保存在商业数据库中，所述损耗统计分析包括损耗的分类统计、实时损耗率和电量的统计；

所述分类统计为按照换流变总损耗、换流阀总损耗等设备和直流输电工程进行分类统计；

所述实时损耗率为单个直流输电工程的损耗功率与输送功率的百分比的实时统计；

所述电量为实时损耗的时间段积分。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

步骤S4，对所述损耗统计分析结果展示，所述展示的损耗统计分析结果包括损耗数据的报表、图形和曲线的显示浏览。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，

基于Excel工具实现所述损耗数据的报表显示浏览；

基于Qt编程实现所述损耗数据的曲线和图形的显示浏览。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，对所述统计结果进行采样后分析，所述采样周期与所述计算周期相同，在商业数据库中保存所述采样结果；

结合电网的潮流分析和安全分析对所述采样的历史损耗曲线的对比分析，得到经济安全的运行方式。

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