CN103077484B - 基于电网历史信息统计分析的多维度潮流评价指标方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于电网历史信息统计分析的多维度潮流评价指标方法，包括以下步骤：潮流信息预处理：从数据库取出选定时间区间内的潮流信息，计算代表单个设备或输电断面的潮流重载程度的潮流重载系数，利用取出的历史潮流数据与所在设备或断面的限额值相比；潮流时间特性统计计算：利用潮流重载系数以及其对应的时间段，统计不同潮流重载度所对应的时间，通过对时间段加和，获得潮流重载度与运行时间的关系；多维度潮流指标PFI统计计算。本发明以电网历史数据为基础，根据潮流评价指标PFI绘制潮流分布曲线，为电网输电断面潮流分析、潮流预测及中长期电网统计分析提供辅助手段，实现了电网潮流键控制指标向多维度、统计型指标的转变。

Description

基于电网历史信息统计分析的多维度潮流评价指标方法

技术领域

本发明涉及统计型、多维度电网潮流评价方法，以电网历史数据为基础，通过统计单一设备或重要输电断面的潮流信息，计算表征潮流合格率的评价指标，特别涉及一种基于电网历史信息统计分析的多维度潮流评价指标方法，反映当前电网运行的健康程度及变化趋势，为电网运行方式调整及风险预防性控制提供可靠的辅助决策，

背景技术

电网潮流是电力系统运行状态的最直接反映之一。电网正常运行时，其潮流均处于合理范围之内；当电网中某些设备发生异常或故障被迫退出运行造成相关设备稳定限额下降时，或电网负荷、发电发生突变或超出预计的变化时都将造成相关设备重载或越限。潮流越限或重载程度都是直接对电网运行状态的实时反映，而评价指标则是实现这一功能的关键。

潮流评价指标有多种，但对于不同类型的稳定约束、不同的潮流越限方式及持续时间，大多数潮流评价指标仅考虑当前潮流信息，属“单维度”、“限额型”潮流评价指标。同时电网运行方式时刻在变化，仅依靠离线的中长期潮流分析无法及时掌握实时运行电网中不断变化的各种可能影响设备潮流或其运行限额值的因素。运行人员需要对电网中单一设备、设备组合、全网同类设备进行统计数据分析，综合利用潮流的历史信息、不同地域信息，进一步建立分析模型，采取合适的评价方法，才能掌握电网运行健康状况。因此，有必要建立更加合理的潮流监控和分析指标，通过量化的指标来反映电网的稳定状态和变化趋势，以便采取针对性的预防控制措施，提高电力系统的安全稳定水平。

电网在长期运行过程中，积累了海量的历史数据，这些数据描述了电力系统长期的运行状况和变化趋势，蕴涵着电网运行的趋势性特征，但现阶段电网调度运行部门对电网历史数据应用价值的开发严重滞后。从充分挖掘电网历史数据潜在价值出发，基于统计分析的潮流评价指标PFI(Power Flow Index)可用来帮助电网调度运行人员了解当前电网运行的健康程度及变化趋势，将原有的单维度潮流扩展到包含地域信息、历史时间信息以及潮流信息的多维度空间。正因为如此，PFI可被应用到电网潮流分析及短期预测中，为电网运行方式调整及风险预防性控制提供可靠的辅助决策。

潮流监视与控制作为电网调度运行部门的重要工作，是保证电网安全稳定的重要举措。由于传统“单维度”、“限额型”潮流监控指标的不足，因此需要充分挖掘电网历史数据潜在价值，为电网输电断面潮流分析、潮流预测及中长期电网统计分析提供辅助手段，实现电网潮流键控制指标向“多维度”、“统计型”指标的转变。

发明内容

本发明针对目前“单维度”、“限额型”潮流分析指标存在的不足，提供了一种基于电网历史信息统计分析的多维度潮流评价指标方法，它以电网历史数据为基础，提出了基于统计分析的潮流评价指标PFI，根据PFI指标绘制潮流分布曲线，为电网输电断面潮流分析、潮流预测及中长期电网统计分析提供辅助手段，实现了电网潮流键控制指标向“多维度”、“统计型”指标的转变。

本发明的技术解决方案如下：

一种基于电网历史信息统计分析的多维度潮流评价指标方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、潮流信息预处理：从数据库取出选定时间区间内的历史潮流数据，该历史潮流数据包含时间属性、空间属性和设备集属性；计算代表单个设备或输电断面的潮流重载程度的潮流重载系数α；利用取出的历史潮流数据与所在设备或断面的限额值相比，将计算结果保存到数据库中，为潮流信息的分析作基础；

B、潮流时间特性统计计算：利用步骤A中计算出的潮流重载系数以及其对应的时间段，统计不同潮流重载系数所对应的时间，通过对时间段加和，获得潮流重载系数与运行时间的关系，并绘制潮流——时间分布图；

C、多维度潮流评价指标PFI统计计算：以步骤A中历史潮流数据以及潮流重载系数数据为基础，引入潮流裕度函数PMI分别计算不同潮流重载系数下所对应的潮流裕度；通过引入中间函数，将潮流裕度转化为潮流合格率系数，为1则表示潮流超过所选潮流重载系数范围，否则表示潮流处于潮流重载系数范围内；通过对一段时间T内的潮流数据进行统计分析、计算可得单个设备或电网重要断面的潮流评价指标PFI，并绘制潮流评价指标PFI曲线图；

其中，所述潮流裕度函数PMI、中间函数以及潮流评价指标PFI计算公式的计算流程为：

从数据库读入潮流数据表及相应潮流重载系数；

计算潮流裕度函数：

PMI(i)＝P_t(i)-αP_n，i代表第i分钟，P_n为该输电断面的限额；

计算中间函数：

$y\left(i\right)=\left\{\begin{array}{c}1,PMI\left(i\right)>0\\ 0,PMI\left(i\right)\≤0\end{array}\right.;$

计算多维度潮流评价指标PFI：

$PFI=\[1-\frac{\underset{i=1}{\overset{T}{\Σ}}y\left(i\right)}{T}\]\×100\%.$

所述潮流重载系数α的计算流程为：

通过SQL语句，取得每分钟的有功潮流与限额比值α，取小数点2位，计算公式为：

P_i为有功潮流；

计算每分钟的比值，若循环已结束，将集合中的数据存入支路组；若循环未结束，统计各比值出现的次数，每次代表1分钟，并放在集合中，再计算每分钟的比值，直至循环结束。

本发明提供了电网设备在统计周期内重载程度及潮流变化规律、电网运行的健康程度及变化趋势等全方位信息，方便调度员及时发现电网风险或潜在威胁，为电网运行方式调整及风险预防性控制提供可靠的辅助决策。

本发明是一种统计型、多维度电网潮流评价方法，以电网历史数据为基础，通过统计单一设备或重要输电断面的潮流信息，计算表征潮流合格率的评价指标，反映当前电网运行的健康程度及变化趋势，为电网运行方式调整及风险预防性控制提供可靠的辅助决策。

本发明引入潮流裕度函数及中间函数，通过统计电网一段运行时间内单个设备或重要断面的潮流重载系数，按照统计型潮流评价指标计算公式计算该时间段内潮流的合格率，将原有的单维度潮流扩展到包含地域信息、历史时间信息以及潮流信息的多维度空间，以达到潮流水平分析、短期预测以及长期统计分析的目的。

本发明的一种基于电网历史信息统计分析的多维度潮流评价指标方法的特点在于：

1、提出了基于统计分析的潮流评价指标；引入潮流裕度函数和中间函数，充分挖掘电网历史数据潜在价值出发，首次提出了对时间进行量化的统计分析型电网潮流评价指标PFI，通过“峰值”与“最大概然值”的结合应用、单一设备与设备集的组合应用，使潮流分析指标具备了从空间、时间、设备集等多维度对电网运行状态进行精细化分析、趋势性预判的能力。

2、PFI绘制的输电断面的潮流分布曲线，可以了解全网设备在特定时段潮流重载或越限程度，及时发现潜在电网威胁，为安排合理运行方式、检修计划及负荷预控等提供参考。

3、PFI指标充分挖掘历史潮流变化规律，不仅可以统计一段时间全周期潮流分布情况，而且可以统计多个输电断面在统计周期内指定时间的潮流分布情况，实现了电网潮流监控指标从“单维度”、“限额型”指标向“多维度”、“统计型”指标的拓展。

4、PFI统计周期放大，可以分析输电断面中长期的潮流分布情况，为电网方式安排和电网规划提供参考性意见。对于长期重载的输电线路，可以考虑在同一输电断面加装新的输电线路，或在受电端安排新电源；对于长期重载的变电站，可以考虑加装新主变或进行主变增容改造、转移分区负荷等措施。

本发明具有以下优点：

(1)PFI指标可根据特定时段潮流统计数据分析了解全网设备的重载或越限的程度，及时发现已存在的电网运行危险点或潜在风险，结合设备检修计划，N-1后转移比及负荷预测，适时采取调整运行方式或预防控制措施。

(2)PFI指标通过“峰值”与“最大概然值”的结合应用、单一设备与设备集的组合应用，使潮流分析指标具备了从空间、时间、设备集等多维度对电网运行状态进行精细化分析、趋势性预判的能力。

(3)PFI指标曲线图以及根据其绘制的潮流分布曲线，为电网输电断面潮流分析、潮流预测及中长期电网统计分析提供辅助手段，实现了电网潮流键控制指标向“多维度”、“统计型”指标的转变。

(4)PFI指标包含了多维潮流信息，可为电网调度运行人员及时发现电网潜在威胁、保障电网安全、经济、优质运行提供重要手段，是智能电网建设多指标自趋优智能电网的重要组成，具有很高的工程应用价值。

附图说明

图1为按本发明方法的潮流评价指标计算主流程图。

图2为按本发明方法的潮流重载系数统计计算逻辑图。

图3为潮流分布曲线图。

图4为本发明的多维度潮流评价指标PFI计算流程图。

图5为PFI曲线图。

具体实施方式

参看图1至图5，本发明提供了一种基于电网历史信息统计分析的多维度潮流评价指标方法，包括以下步骤：

A、潮流信息预处理：从数据库取出选定时间区间内的历史潮流数据，该历史潮流数据包含时间属性、空间属性和设备集属性。计算代表单个设备或输电断面的潮流重载程度的潮流重载系数α，如图1所示。α的计算流程如图2所示，利用取出的历史潮流数据与所在设备或断面的限额值相比，将计算结果保存到数据库中，为潮流信息的分析作基础。

B、潮流时间特性统计计算：利用步骤A中计算出的潮流重载系数以及其对应的时间段，统计不同潮流重载系数所对应的时间，通过对时间段加和，获得潮流重载系数与运行时间的关系，并绘制潮流——时间分布图，如图3所示。

C、多维度潮流评价指标PFI统计计算：如图4所示，以步骤A中历史潮流数据以及潮流重载系数数据为基础，引入潮流裕度函数PMI分别计算不同潮流重载系数下所对应的潮流裕度；通过引入中间函数，将潮流裕度转化为潮流合格率系数，为1则表示潮流超过所选潮流重载系数范围，否则表示潮流处于潮流重载系数范围内。通过对一段时间T内的潮流数据进行统计分析、计算可得单个设备或电网重要断面的潮流评价指标PFI，并绘制潮流评价指标PFI曲线图，如图5所示。

结合参看图2，潮流重载系数α的计算流程为：

通过SQL语句，取得每分钟的有功潮流与限额比值α，取小数点2位，计算公式为：

P_i为有功潮流，P_n为该输电断面的限额；

计算每分钟的比值，若循环已结束，将集合中的数据存入支路组；若循环未结束，统计各比值出现的次数，每次代表1分钟，并放在集合中，再计算每分钟的比值，直至循环结束。

结合参看图4，潮流裕度函数PMI、中间函数以及潮流评价指标PFI计算公式的计算流程为：

从数据库读入潮流数据表及相应潮流重载系数；

计算潮流裕度函数：

PMI(i)＝P_t(i)-αP_n，i代表第i分钟，P_n为该输电断面的限额；

计算中间函数：

$y\left(i\right)=\left\{\begin{array}{c}1,PMI\left(i\right)>0\\ 0,PMI\left(i\right)\≤0\end{array}\right.$

计算多维度潮流评价指标PFI：

$PFI=\[1-\frac{\underset{i=1}{\overset{T}{\Σ}}y\left(i\right)}{T}\]\×100\%.$

由公式及曲线图可提出PFI性质如下：

1、对于特定的α和时间间隔T，PFI大于0表示潮流不合格；反之，表示潮流合格。

2、任意时间间隔T，α＝1，PFI为单一设备或某一电网断面的潮流的合格率。

3、PFI＝1所对应的α为实际运行最大负荷重载负荷率，PFI＝0所对应的α为实际运行最小负荷重载负荷率。

对于不同的潮流重载系数α₁、α₂，则PFI(α₁)-PFI(α₂)为T时间段α₁、α₂潮流重载系数间的潮流分布百分比。

4、对于用户给定潮流重载系数α，计算PFI。从已存入数据库的表中，按照用户给定的潮流重载系数，分析统计在该系数下PFI的值的大小，计算公式同图4框图。

5、运行状态分析：以上述第2点至第4点的潮流统计、计算结果曲线图为基础，分析单一设备或电网某一断面运行状态。如图3及图5所示为四种典型类型潮流-时间曲线和PFI曲线，其显示的设备和断面运行状态为：

(1)类型A：潮流越限程度不高，越限持续时间不长：加强负荷预测，注意重点时段潮流预控。

(2)类型B：潮流没有越限，但长期接近稳定限额运行：需在进入用电高峰季节前重点关注变化趋势。

(3)类型C：潮流越限程度较高，但越限时间较短：可在重点时段安排特殊运行方式，降低电网运行风险。

(4)类型D：潮流越限程度不高，但是持续时间较长：需要调整运行方式。

(5)潮流较轻的设备无需重点关注，潮流越限程度高、持续时间长的设备一般不存在。

综上所述，本发明提供了一种基于电网历史信息统计分析的多维度潮流评价指标方法，它以电网历史数据为基础，提出了基于统计分析的潮流评价指标PFI，根据PFI指标绘制潮流分布曲线，为电网输电断面潮流分析、潮流预测及中长期电网统计分析提供辅助手段，实现了电网潮流键控制指标向“多维度”、“统计型”指标的转变。

本发明提供了电网设备在统计周期内重载程度及潮流变化规律、电网运行的健康程度及变化趋势等全方位信息，方便调度员及时发现电网风险或潜在威胁，为电网运行方式调整及风险预防性控制提供可靠的辅助决策。

当然，本技术领域内的一般技术人员应当认识到，上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对上述实施例的变化、变型等都将落在本发明权利要求的范围内。

Claims (2)

1.一种基于电网历史信息统计分析的多维度潮流评价指标方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、潮流信息预处理：从数据库取出选定时间区间内的历史潮流数据，该历史潮流数据包含时间属性、空间属性和设备集属性；计算代表单个设备或输电断面的潮流重载程度的潮流重载系数α；利用取出的历史潮流数据与所在设备或断面的限额值相比，将计算结果保存到数据库中，为潮流信息的分析作基础；

B、潮流时间特性统计计算：利用步骤A中计算出的潮流重载系数以及其对应的时间段，统计不同潮流重载系数所对应的时间，通过对时间段加和，获得潮流重载系数与运行时间的关系，并绘制潮流——时间分布图；

C、多维度潮流评价指标PFI统计计算：以步骤A中历史潮流数据以及潮流重载系数数据为基础，引入潮流裕度函数PMI分别计算不同潮流重载系数下所对应的潮流裕度；通过引入中间函数，将潮流裕度转化为潮流合格率系数，为1则表示潮流超过所选潮流重载系数范围，否则表示潮流处于潮流重载系数范围内；通过对一段时间T内的潮流数据进行统计分析、计算可得单个设备或电网重要断面的潮流评价指标PFI，并绘制潮流评价指标PFI曲线图；

其中，所述潮流裕度函数PMI、中间函数以及潮流评价指标PFI计算公式的计算流程为：

从数据库读入潮流数据表及相应潮流重载系数；

计算潮流裕度函数：

PMI(i)＝P_t(i)-αP_n，i代表第i分钟，P_n为该输电断面的限额；

计算中间函数：

$y\left(i\right)=\left\{\begin{array}{c}1,PMI\left(i\right)>0\\ 0,PMI\left(i\right)\≤0\end{array}\right.;$

计算多维度潮流评价指标PFI：

$PFI=\[1-\frac{\underset{i=1}{\overset{T}{\Σ}}y\left(i\right)}{T}\]\×100\%.$

2.根据权利要求1所述的基于电网历史信息统计分析的多维度潮流评价指标方法，其特征在于，所述潮流重载系数α的计算流程为：

通过SQL语句，取得每分钟的有功潮流与限额比值α，取小数点2位，计算公式为：

P_i为有功潮流；

计算每分钟的比值，若循环已结束，将集合中的数据存入支路组；若循环未结束，统计各比值出现的次数，每次代表1分钟，并放在集合中，再计算每分钟的比值，直至循环结束。