CN102968062A

CN102968062A - 基于psd-bpa的暂态稳定控制批处理计算的实现方法

Info

Publication number: CN102968062A
Application number: CN 201210479602
Authority: CN
Inventors: 易杨; 常宝立; 杨银国; 李力; 辛拓; 谭伟; 李剑辉; 黄明辉; 毕兆东; 王新宝; 夏彦辉; 何俊峰
Original assignee: NR Electric Co Ltd; Electric Power Dispatch Control Center of Guangdong Power Grid Co Ltd
Current assignee: NR Electric Co Ltd; Electric Power Dispatch Control Center of Guangdong Power Grid Co Ltd
Priority date: 2012-11-22
Filing date: 2012-11-22
Publication date: 2013-03-13

Abstract

本发明公开一种基于PSD-BPA的暂态稳定控制批处理计算的实现方法，包括如下内容：建立基于工程-方式的数据组织与管理模式：工程用于管理工程数据文件、工程结果文件及工程日志文件，并管理工程中的多个方式；每个方式对应于电网的一种运行方式，方式用于管理方式中的数据文件、结果文件及日志文件，工程文件夹中包含工程文件和多个方式文件夹，方式文件夹中包含方式中的文件；启动方式计算时，只计算该方式下的多个故障，启动工程计算时，则逐个方式进行计算，每个方式都执行自身的多故障计算；实现系统稳定性自动判别：实现暂态稳定控制批处理计算。此种方法可采用批处理的模式进行多方式、多故障的暂态稳定控制计算，提高工作效率。

Description

基于PSD-BPA的暂态稳定控制批处理计算的实现方法

技术领域

本发明属于电力系统机电暂态稳定分析领域，特别涉及基于PSD-BPA的暂态稳定控制批处理计算的实现方法。

背景技术

电力系统暂态稳定是指电力系统在某个运行情况下突然受到短路故障、突然断线等大的干扰后，能否经过暂态过程达到新的稳态运行状态或者恢复到原来的状态。对电力系统进行暂态稳定性分析，通常是对电力系统各模型组成的高阶微分-代数方程，采用时域的数值积分方法进行仿真计算（简称：暂稳仿真计算），根据仿真得到的结果曲线判断系统的稳定性，如果系统不稳定则需计算需要采取的稳定控制措施（简称：暂态稳定控制计算）。根据研究的问题及时间范围的不同，暂态稳定分析分为电磁暂态稳定分析和机电暂态稳定分析，本发明涉及的是机电暂态稳定分析。

对于机电暂态稳定分析，国内外有较多的成熟的商业软件。中国电力科学研究院开发的机电暂态仿真软件包PSD-BPA，该软件包具有潮流计算、暂稳仿真计算、短路计算、小干扰稳定计算等功能，在我国的电力调度运行机构、电力系统的规划、设计、试验等相关单位和各高校中具有广泛的应用。在进行日常和年度的暂态稳定控制策略研究、稳控策略定值计算等工作时，需要进行多种检修方式下的多种故障的暂态稳定控制计算，对于大电网来说，计算工作量非常大。目前，PSD-BPA软件包并未提供暂稳仿真结果的系统稳定性自动判别功能，进行暂态稳定控制计算时，只能人为去判别系统稳定性，并手动逐次增加控制措施进行计算，需要重复大量机械而枯燥的操作，使得工作效率较低。根据PSD-BPA计算程序和数据的特点，可以对暂稳结果稳定性进行自动判别，并采取批处理的模式进行计算，来提高使用者的工作效率，但是目前公开的文献都没有涉及该方面的工作。

因此，本发明人针对目前的研究空白，提出基于PSD-BPA的暂态稳定控制批处理计算的实现方法，本案由此产生。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种基于PSD-BPA的暂态稳定控制批处理计算的实现方法，其可采用批处理的模式进行暂态稳定控制计算，提高工作效率。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种基于PSD-BPA的暂态稳定控制批处理计算的实现方法，包括如下内容：

（1）建立基于工程-方式的数据组织与管理模式：工程用于管理工程数据文件、工程结果文件及工程日志文件，并管理工程中的多个方式，每个方式对应于电网的一种运行方式，方式用于管理方式中的数据文件、结果文件及日志文件；工程和方式的物理存储对应于Windows操作系统的文件夹，工程文件夹中包含工程文件和多个方式文件夹，方式文件夹中包含方式中的文件；启动方式计算时，只计算该方式下的多个故障，启动工程计算时，则逐个方式进行计算，每个方式都执行自身的多故障计算；

（2）通过以下步骤实现系统稳定性自动判别：

（21）根据自定义数据卡中设置的系统稳定性判别的相关参数，自动生成相关输出卡片至swi文件；

（22）调用PSD-BPA软件中的SWNT进行暂稳仿真计算；

（23）读取暂稳仿真的结果文件，进行系统稳定性的判别；

（3）通过以下步骤实现暂态稳定控制批处理计算：

（31）读取自定义的控制文本文件，解析出包含的所有故障、控制措施和稳定判别卡；将控制措施卡转化成SWNT程序能识别的切机、切负荷和切线路卡片；

（32）读取SWI文件，解析出包含的暂态参数数据卡、计算控制卡和输出卡；

（33）将自定义控制文本文件中第一个故障的故障卡，以及为了实现系统稳定性判别而自动生成的输出卡，与SWI文件中的暂态参数数据卡、计算控制卡和输出卡拼接成一个临时的SWI文件，然后调用SWNT程序进行计算；

（34）对计算结果进行系统稳定性判别，并删除该临时SWI文件，如果系统稳定则计算下一个故障；如不稳定，则执行该故障的控制措施集，增加一条控制措施，返回步骤（34）进行再次计算。

上述步骤（2）中，判断功角稳定性的具体内容是：BPA暂稳仿真后输出系统内最大的功角差，通过判断最大功角差是否超过预定数值来判断系统是否功角失稳。

上述步骤（2）中，判断频率稳定性的具体内容是：BPA暂稳仿真后输出系统内的最高、最低频率，通过在故障切除后，判断最高、最低频率是否超出指定的上下限来判断系统是否频率失稳。

上述步骤（2）中，判断暂态电压低的具体内容是：BPA提供BV卡进行暂态电压低的判别，并将结果输出至OUT文件中，通过设置该卡的参数，并读取结果来进行判别。

上述步骤（2）中，判断动态稳定的具体内容是：将需要进行Prony分析的曲线在输出卡中设为7，计算完毕后，从对应的SWX文件中读取曲线数据，然后进行Prony分析；根据设定的频率范围、模式幅值范围和最小阻尼比，对结果进行自动筛选，筛选出主导振荡模式，并判断这些模式是否为弱阻尼，即系统是否动态稳定。

上述步骤（2）中，判断支路过载的具体内容是：通过自定义支路过载判断数据卡，卡片中指定需要判过载的支路，以及通过电流还是视在功率进行过载判别，自动生成相应的支路输出卡片至swi文件；通过读取暂稳仿真的结果曲线，根据设定的按电流还是视在功率对支路进行过载判断；同时结合OLT卡输出的按电流判别的支路过载信息，判断系统是否存在支路过载。

上述步骤（2）中，判断母线电压是否越限的具体内容是：通过自定义母线故障后恢复电压判别数据卡，卡片中填写需要判别恢复电压的母线及电压范围，自动生成相应的母线输出卡，通过读取暂稳仿真的结果曲线，进行母线电压是否越限的判断。

上述步骤（2）中，所定义的自定义卡片包括：用于功角、频率及暂态电压低的判断的NR_SC卡；用于动态稳定判断的NR_PY卡；用于支路过载的判断的NR_OL卡；以及用于母线故障后恢复电压的判断的NR_VR卡。

采用上述方案后，本发明提出基于BPA暂稳仿真计算结果文件的系统稳定性的自动判别方法，并设计了多方式、多故障暂态稳定控制批处理计算的实现方法，从而使使用者从繁杂的重复性的计算工作中解脱出来，提高工作效率。

附图说明

图1是本发明中系统稳定性判别的流程图；

图2是本发明中自定义控制文本的文件内容举例图；

图3是本发明中多方式、多故障暂态稳定控制批处理计算的执行流程图。

具体实施方式

本发明提供一种基于PSD-BPA的暂态稳定控制批处理计算的实现方法，包括以下三个方面的内容：

1、基于工程-方式的数据组织与管理模式

由于对大电网进行暂态稳定控制计算时，会涉及较多的运行方式，每种方式下会有较多的数据和结果文件，如将这些文件全部放到Windows操作系统的同一个文件夹下，会使得文件非常凌乱，不易于管理，对此采用工程-方式的模式进行组织和管理。

工程用于管理工程数据文件、工程结果文件及工程日志文件，并管理工程中的多个方式，每个方式对应于电网的一种运行方式（如全接线方式、线路检修方式等），方式用于管理方式中的数据文件、结果文件及日志文件。通过加载方式、卸载方式等操作管理工程中包含的方式，通过加载文件、卸载文件等操作管理方式中包含的文件。

工程和方式的的物理存储对应于Windows操作系统的文件夹，工程文件夹中包含工程文件和多个方式文件夹，方式文件夹中包含方式中的文件。这种组织方式便于进行多方式、多故障的批处理计算。启动方式计算时，只计算该方式下的多个故障；启动工程计算时，则逐个方式进行计算，每个方式都执行自身的多故障计算，从而实现多方式、多故障的批处理计算。

2、基于PSD-BPA暂稳仿真结果的系统稳定性自动判别

当需要研究的故障和方式较多时，人为进行系统稳定判别时需要耗费很多精力，且为了实现暂态稳定控制的批处理计算，也需要通过计算机来自动实现系统稳定性的判别。

通过填写自定义数据卡来设置系统稳定性判别的相关参数，并编制程序实现下述过程：

（1）根据自定义数据卡中设置的系统稳定性判别的相关参数，自动生成相关输出卡片至swi文件；

（2）调用PSD-BPA软件中的SWNT进行暂稳仿真计算；

（3）读取暂稳仿真的结果文件，进行系统稳定性的判别。

程序实现了以下几种稳定性的自动判别，通过自定义数据卡可以人为设定是否进行某一项的判别：

（1）功角稳定

BPA暂稳仿真后会输出系统内最大的功角差，即使故障后电网分成两个孤立网络，BPA程序也会自动取两个孤网中功角差最大的值。所以，通过判断最大功角差是否超过一定数值来判别系统是否功角失稳。

（2）频率稳定

BPA暂稳仿真后会输出系统内的最高、最低频率，所以，可以通过在故障切除后，判断最高、最低频率是否超出指定的上下限来判别系统是否频率失稳。

（3）暂态电压低

BPA提供了BV卡来进行暂态电压低的判别，并将结果输出至OUT文件中，通过设置该卡的参数，并读取结果来进行判别。

（4）动态稳定

采取将需要进行Prony分析的曲线在输出卡中设为7，计算完毕后，从对应的SWX文件中读取曲线数据，然后通过编制的程序来进行Prony分析。根据设定的频率范围、模式幅值范围和最小阻尼比，对结果进行自动筛选，筛选出主导振荡模式，并判断这些模式是否为弱阻尼，即系统是否动态稳定。

（5）支路过载判断

通过自定义支路过载判断数据卡（允许填写多张卡片），卡片中指定需要判过载的支路，以及通过电流还是视在功率进行过载判别，程序自动生成相应的支路输出卡片至swi文件。通过读取暂稳仿真的结果曲线，根据设定的按电流还是视在功率对支路进行过载判断；同时结合OLT卡输出的按电流判别的支路过载信息，判断系统是否存在支路过载。

（6）故障后母线恢复电压

在某些情况下对电网中一些关键节点电压，需判断故障后是否恢复到指定范围内。对此通过自定义母线故障后恢复电压判别数据卡（允许填写多张卡片），卡片中填写需要判别恢复电压的母线及电压范围，程序自动生成相应的母线输出卡，通过读取暂稳仿真的结果曲线，进行母线电压是否越限的判断。

自定义的数据卡为：NR_SC卡用于功角、频率、暂态电压低的判断；NR_PY卡用于动态稳定判断；NR_OL卡用于支路过载的判断；NR_VR卡用于母线故障后恢复电压的判断。系统稳定性自动判别的执行流程如图1所示。

3、基于PSD-BPA机电暂态仿真程序的多方式、多故障的暂态稳定控制批处理计算

PSD-BPA计算用的数据是以数据卡的形式存储在文本文件中，暂稳计算通过调用PSD-BPA中的机电暂态仿真程序SWNT来完成，SWNT程序需要读取潮流二进制结果文件(.BSE文件)和暂稳参数文本文件(.SWI文件)来进行计算，由于SWI文件中只能填写一个有效的故障，即：SWNT程序每次只能计算一个故障。对于大电网，需要仿真的故障会很多，每仿真一个故障都需手动编辑SWI文件中的数据卡，使得工作繁琐且枯燥。

为了实现暂态稳定控制的批处理计算，采用自定义的控制文本文件（见图2），自定义的控制文本文件可以每个方式包含一个，也可以整个工程共用一个，该文件包含需要进行计算的多个故障组，故障组包含相应的故障卡，卡片格式与SWI文件中的一致；多个控制措施集，每个控制措施集包含多条控制措施卡；以及权力要求1中所列的系统稳定性判别所需的自定义数据卡。故障组中通过填写相应的控制措施集名称，当故障后系统不稳定时，将逐条执行控制措施集中的控制措施，直至系统稳定或所有措施执行完毕。控制措施包含切机、切负荷和切线路三类卡片。

通过编制程序来实现如下过程来实现暂态稳定控制批处理计算：

（1）读取自定义的控制文本文件，解析出包含的所有故障、控制措施和稳定判别卡；将控制措施卡转化成SWNT程序能识别的切机、切负荷和切线路卡片；

（2）读取SWI文件，解析出包含的暂态参数数据卡、计算控制卡和输出卡；

（3）将自定义控制文本文件中第一个故障的故障卡（根据执行控制措施的条数，还包含对应控制措施卡），为了实现系统稳定性判别而自动生成的输出卡，与SWI文件中的暂态参数数据卡、计算控制卡和输出卡拼接成一个临时的SWI文件（文件名称为故障名称），然后调用SWNT程序进行计算；

（4）对计算结果进行系统稳定性判别，并删除该临时SWI文件。如系统稳定则计算下一个故障；如不稳定，则执行该故障的控制措施集，增加一条控制措施，返回步骤（4）进行再次计算；

启动方式计算时，可完成该方式下的多故障的批处理计算；启动工程计算时，可完成多方式、多故障的批处理计算，程序流程图见图3所示。

以下将以某电网数据为例，对本发明的技术方案进行说明。

对某电网建立了一个“默认工程”，工程中包含了4个方式，其中“202-12夏大开-全接线”为全接线方式，其余3个为一回500kV线路检修的方式。整个工程共用一个自定义控制文件，为“N-2故障.lsd”，文件包含两个故障“东莞--鲲鹏(东莞侧)”和“宝安--祯州(宝安侧)”，控制措施集“东部机组”，以及自定义的稳定判别卡，其中“宝安--祯州(宝安侧)”设置了“东部机组”的控制集，见图2所示。

单方式多故障批处理计算：对“202-12夏大开-全接线”方式执行方式的“暂稳控制计算”功能，此时将进行该方式下“东莞--鲲鹏(东莞侧)”和“宝安--祯州(宝安侧)”两个故障的暂态稳定控制批处理计算，计算过程中工程窗口将通过不同的颜色和文字来标识当前的计算状态，在日志窗口中给出计算的进度信息

多方式、多故障批处理计算：执行工程的“暂稳控制计算”功能，此时将对工程中包含的4方式都进行“东莞--鲲鹏(东莞侧)”和“宝安--祯州(宝安侧)”两个故障的暂态稳定控制批处理计算，计算过程中工程窗口将通过不同的颜色和文字来标识当前的计算状态，在日志窗口中给出计算的进度信息。

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

1.一种基于PSD-BPA的暂态稳定控制批处理计算的实现方法，其特征在于包括如下内容：

（2）通过以下步骤实现系统稳定性自动判别：

（22）调用PSD-BPA软件中的SWNT进行暂稳仿真计算；

（23）读取暂稳仿真的结果文件，进行系统稳定性的判别；

（3）通过以下步骤实现暂态稳定控制批处理计算：

2.如权利要求1所述的基于PSD-BPA的暂态稳定控制批处理计算的实现方法，其特征在于：所述步骤（2）中，判断功角稳定性的具体内容是：BPA暂稳仿真后输出系统内最大的功角差，通过判断最大功角差是否超过预定数值来判断系统是否功角失稳。

3.如权利要求1所述的基于PSD-BPA的暂态稳定控制批处理计算的实现方法，其特征在于：所述步骤（2）中，判断频率稳定性的具体内容是：BPA暂稳仿真后输出系统内的最高、最低频率，通过在故障切除后，判断最高、最低频率是否超出指定的上下限来判断系统是否频率失稳。

4.如权利要求1所述的基于PSD-BPA的暂态稳定控制批处理计算的实现方法，其特征在于：所述步骤（2）中，判断暂态电压低的具体内容是：BPA提供BV卡进行暂态电压低的判别，并将结果输出至OUT文件中，通过设置该卡的参数，并读取结果来进行判别。

5.如权利要求1所述的基于PSD-BPA的暂态稳定控制批处理计算的实现方法，其特征在于：所述步骤（2）中，判断动态稳定的具体内容是：将需要进行Prony分析的曲线在输出卡中设为7，计算完毕后，从对应的SWX文件中读取曲线数据，然后进行Prony分析；根据设定的频率范围、模式幅值范围和最小阻尼比，对结果进行自动筛选，筛选出主导振荡模式，并判断这些模式是否为弱阻尼，即系统是否动态稳定。

6.如权利要求1所述的基于PSD-BPA的暂态稳定控制批处理计算的实现方法，其特征在于：所述步骤（2）中，判断支路过载的具体内容是：通过自定义支路过载判断数据卡，卡片中指定需要判过载的支路，以及通过电流还是视在功率进行过载判别，自动生成相应的支路输出卡片至swi文件；通过读取暂稳仿真的结果曲线，根据设定的按电流还是视在功率对支路进行过载判断；同时结合OLT卡输出的按电流判别的支路过载信息，判断系统是否存在支路过载。

7.如权利要求1所述的基于PSD-BPA的暂态稳定控制批处理计算的实现方法，其特征在于：所述步骤（2）中，判断母线电压是否越限的具体内容是：通过自定义母线故障后恢复电压判别数据卡，卡片中填写需要判别恢复电压的母线及电压范围，自动生成相应的母线输出卡，通过读取暂稳仿真的结果曲线，进行母线电压是否越限的判断。

8.如权利要求7所述的基于PSD-BPA的暂态稳定控制批处理计算的实现方法，其特征在于：所述步骤（2）中，所定义的自定义卡片包括：用于功角、频率及暂态电压低的判断的NR_SC卡；用于动态稳定判断的NR_PY卡；用于支路过载的判断的NR_OL卡；以及用于母线故障后恢复电压的判断的NR_VR卡。