CN103077485A - 基于电网历史信息统计分析的多维度电压偏离度指标方法 - Google Patents

基于电网历史信息统计分析的多维度电压偏离度指标方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于电网历史信息统计分析的多维度电压偏离度指标方法，包括以下步骤：对电压信息预处理：从数据库取出待定时间区间内的厂站电压信息，包含时间属性、空间属性和设备集属性；计算预警中位值：读取电压预警值上下限，计算电压预警值中位数，使电压偏离度指标VDI具备提前越限预警的能力；多维电压偏离指标分类计算：通过对一段时间T内的电压数据进行统计分析、计算可得单个厂站和电网重要电压指标VDI。本发明根据统计计算结果绘制VDI曲线，为电压调节及无功功率控制策略调整、无功补偿设备的基础规划、配置及投切提供参考依据，以帮助调度员了解当前电网运行的健康程度及变化趋势，能够对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。

Description

基于电网历史信息统计分析的多维度电压偏离度指标方法
技术领域
本发明涉及统计分析型多维度电压偏离度指标，以电网厂站电压历史数据为基础，通过统计分析母线电压信息，计算表征电压水平布情况的评价指标，特别涉及一种基于电网历史信息统计分析的多维度电压偏离度指标方法，反映当前电网（厂站）电压及无功功率水平健康程度及变化趋势，为电压调节及无功功率控制策略调整提供依据，同时也为无功补偿装置的配置及投切提供信息支持。
背景技术
电网电压及无功水平是电力系统运行状态的直接反映之一。电网正常运行时，其电压水平位于合理范围之内；当电网负荷、发电发生突变或超出预计的变化时都将破坏电网无功需求供给关系，导致电压越限。电压水平的偏离程度是直接对电网无功水平的实时反映，而评价指标则是实现这一功能的关键。
电压偏离度评价指标有多种，传统的电网静态限额型电压偏离度指标对于及时反映复杂电力网络运行方式的特点及变化趋势已经显得越来越力不从心。同时，电网对自身安全稳定欲度的要求逐步提高使得电网风险预防性控制成为一流调度所必备的能力之一，预防性控制的准确性和及时性直接影响电网安全稳定运行的欲度，直接关系到电网受到扰动后保持稳定运行的能力，预防性控制的效果也因此成为一流调度控制水平的重要衡量指标。因此，找到合理的电压偏离度指标，通过量化的指标反映出电网的稳定性状态和趋势，然后采取必要的预防性控制或紧急控制措施，对电力系统的稳定和安全具有很高的应用价值。
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，基于统计分析的电压偏离度评价指标VDI（Voltage Deviation 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，将原有的单维度电压信息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，通过VDI掌握全网厂站电压在电压合格区间内的分布情况，为无功电压控制策略调整以及无功补偿设备的规划和配置提供依据。
电压水平的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”电压监控指标的不足，因此需要充分挖掘电网历史数据潜在价值，为无功电压控制策略调整以及无功补偿设备的规划和配置提供辅助手段，实现电网电压偏离度控制指标向“多维度”、“统计型”指标的转变。
发明内容
本发明针对传统电网运行电压评价指标难以反映复杂电力网络运行方式的特点及变化趋势，提供了一种基于电网历史信息统计分析的多维度电压偏离度指标方法，它以电网厂站电压历史数据为基础，提出了基于统计分析的多维度电压偏离度指标VDI，并根据统计计算结果绘制VDI曲线，为电压调节及无功功率控制策略调整、无功补偿设备的基础规划、配置及投切提供参考依据。
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电压偏离度指标方法，包括以下步骤：
A、对电压信息预处理：从数据库取出待定时间区间内的厂站电压信息，该电压信息包含时间属性、空间属性和设备集属性；首先对电压水平进行层次划分，以0.5kV为一个档次，然后按不同的档次对电压信息进行统计，为后续电压偏离指标统计计算建立基础；
B、计算预警中位值：读取电压预警值上下限                                                
Figure 2013100544909100002DEST_PATH_IMAGE001
、
Figure 617844DEST_PATH_IMAGE002
，计算电压预警值中位数；电压预警值由所在厂站根据实际运行考核值提供，亦可采用电压考核值内的某一区间
Figure 2013100544909100002DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 822429DEST_PATH_IMAGE004
，以使电压偏离度指标VDI具备提前越限预警的能力；
C、多维电压偏离指标分类计算：
Figure 2013100544909100002DEST_PATH_IMAGE005
分为两个部分，以预警中位值为界限；将统计后的电压值与步骤B中计算的电压预警中位值相比较，若实时值大于中位值则统计结果计入
Figure 2013100544909100002DEST_PATH_IMAGE007
，否则统计结果计入
Figure 646346DEST_PATH_IMAGE008
；通过对一段时间T内的电压数据进行统计分析、计算可得单个厂站和电网重要电压指标VDI，并绘制电压偏离—时间曲线图。
所述预警中位值、
Figure 845246DEST_PATH_IMAGE007
及计算流程为：
从数据库读入电压数据表，进行电压信息统计，从空间维度、时间维度、设备集维度的多维度对电网运行状态进行精细化分析、趋势性预判；
读取 
Figure 192974DEST_PATH_IMAGE010
；
计算 
Figure 90840DEST_PATH_IMAGE014
；
Figure 145384DEST_PATH_IMAGE016
，若是，
Figure 231020DEST_PATH_IMAGE018
；
若否，
Figure 207067DEST_PATH_IMAGE020
；
根据电压偏离度分析运行状况。
所述电压偏离度指标VDI性质为：
Figure 2013100544909100002DEST_PATH_IMAGE021
、分别为预警中位值两侧的电压偏离度指标，两者之和为1；
任意时间间隔T，在电压预警值上下限
Figure 2013100544909100002DEST_PATH_IMAGE023
、
Figure 860082DEST_PATH_IMAGE024
间的
Figure 195248DEST_PATH_IMAGE021
、
Figure 81427DEST_PATH_IMAGE022
之和为厂站或电网电压的合格率；
Figure 691400DEST_PATH_IMAGE021
=0.5所对应的电压值为实际运行最大电压，
Figure 189377DEST_PATH_IMAGE022
=0所对应的电压值为实际运行最小电压；
对于不同的电压
Figure 2013100544909100002DEST_PATH_IMAGE025
、
Figure 101970DEST_PATH_IMAGE026
，则为T时间段电压
Figure 505138DEST_PATH_IMAGE025
、
Figure 387643DEST_PATH_IMAGE026
电压分布百分比。
本发明根据评价指标分析电压在合格区间内的分布情况，反映当前电网或厂站电压及无功功率水平，为电压调节及无功功率控制策略调整、无功补偿设备的基础规划、配置及投切提供参考依据；以帮助调度员了解当前电网运行的健康程度及变化趋势，能够对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。
本发明引入电压水平预警值及其中位值，分别计算电网一段运行时间内电压水平位于中位值两侧的统计信息，按照统计型电压偏离指标计算公式计算该时间段内电压偏离度水平，将原有的单维度电压偏离度指标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，以达到为电压调节及无功功率控制策略调整、无功补偿设备的基础规划、配置及投切提供参考依据的目的。
本发明的一种基于电网历史信息统计分析的多维度电压偏离度指标方法特点在于：
1、该指标实现了电网无功控制偏差自动告警、考核功能，使电网调度具备了智能化感知无功控制水平的能力。
2、电压偏离度指标VDI是对时间进行量化的统计分析型电压指标，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，使电网调度具备了从空间、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、VDI绘制的电压—时间分布曲线，可以了解全网设备在特定时段无功水平或电压越限程度，及时发现潜在电网威胁，为合理安排发电机无功功率、变压器分接头档位、无功补偿设备的基础规划、配置及投切等提供参考。
4、VDI指标充分挖掘历史电压变化规律，不仅可以统计一段时间全周期电压分布情况，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。
5、VDI统计周期放大，可以分析电网长期的电压分布情况，为电网方式安排和电网规划提供参考性意见。对于长期电压较低的电厂，可以考虑加装新的无功补偿设备，或在受电端安排新电源；对于长期低压的变电站，可以考虑加装无功补偿设备、控制分区无功负荷等措施。
本发明具有以下优点：
（1）该指标实现了电网无功控制偏差自动告警、考核功能，使电网调度具备了智能化感知无功控制水平的能力。
（2）VDI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，使电压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）根据VDI绘制的电压—时间分布曲线，为电网电压、无功水平分析、无功设置配置及中长期电网无功优化统计分析提供辅助手段，实现了电网电压控制指标向“多维度”、“统计型”指标的转变。
（4）VDI指标包含了多维电压信息，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为按本发明方法的电压偏移指标VDI计算主流程图。
图2为按本发明方法的电压偏移统计子程序逻辑图。
图3为VDI曲线图。
具体实施方式
参看图1至图3，本发明提供了一种基于电网历史信息统计分析的多维度电压偏离度指标方法，包括以下步骤：
A、对电压信息预处理：从数据库取出待定时间区间内的厂站电压信息，该电压信息包含时间属性、空间属性和设备集属性；首先对电压水平进行层次划分，以0.5kV为一个档次，然后按不同的档次对电压信息进行统计，如图2所示，为后续电压偏离指标统计计算建立基础。
图2显示了电压偏移统计子程序流程，首先统计不同母线电压出现的次数，电压水平间隔为0.5kV；取出厂站考核电压上下限，作为该母线的电压上下限；从下限到上限，0.5KV间隔，至循环结束；若是，将集合中的数据存入数据库；若否，统计各电压水平下出现的次数，每次代表1分钟，并放在集合中，再从下限到上限，0.5KV间隔，直至循环结束。
B、计算预警中位值：读取电压预警值上下限
Figure 271286DEST_PATH_IMAGE028
、，计算电压预警值中位数，如图1所示。电压预警值由所在厂站根据实际运行考核值提供，亦可采用电压考核值内的某一区间
Figure 58293DEST_PATH_IMAGE023
、
Figure 10069DEST_PATH_IMAGE024
，以使电压偏离度指标VDI具备提前越限预警的能力。
C、多维电压偏离指标分类计算：
Figure 636966DEST_PATH_IMAGE005
分为两个部分，以预警中位值为界限。如图1所示，将统计后的电压值
Figure 484836DEST_PATH_IMAGE006
与步骤B中计算的电压预警中位值相比较，若实时值大于中位值则统计结果计入
Figure 941225DEST_PATH_IMAGE021
，否则统计结果计入
Figure 165533DEST_PATH_IMAGE022
。通过对一段时间T内的电压数据进行统计分析、计算可得单个厂站和电网重要电压指标VDI，并绘制电压偏离—时间曲线图，如图3所示。
上述预警中位值、
Figure 899134DEST_PATH_IMAGE021
及
Figure 714643DEST_PATH_IMAGE022
计算公式见图1框图。预警中位值、
Figure 127170DEST_PATH_IMAGE021
及
Figure 545382DEST_PATH_IMAGE022
计算流程为：
从数据库读入电压数据表，进行电压信息统计，从空间维度、时间维度、设备集维度的多维度对电网运行状态进行精细化分析、趋势性预判；
读取 
Figure 713375DEST_PATH_IMAGE012
；
Figure 19723DEST_PATH_IMAGE016
，若是，
Figure 585833DEST_PATH_IMAGE018
；
若否，
Figure 153081DEST_PATH_IMAGE030
；
绘制电压偏离—时间图；
根据电压偏离度分析运行状况。
由上述公式及曲线图可得提出的电压偏离度指标VDI性质如下：
1、
Figure 936491DEST_PATH_IMAGE021
、
Figure 323610DEST_PATH_IMAGE022
分别为预警中位值两侧的电压偏离度指标，两者之和为1。
2、任意时间间隔T，在电压预警值上下限、
Figure 521690DEST_PATH_IMAGE024
间的、
Figure 458739DEST_PATH_IMAGE022
之和为厂站或电网电压的合格率。
3、=0.5所对应的电压值为实际运行最大电压，
Figure 298705DEST_PATH_IMAGE022
=0所对应的电压值为实际运行最小电压。
4、对于不同的电压
Figure 797820DEST_PATH_IMAGE025
、
Figure 300476DEST_PATH_IMAGE026
，则
Figure 746501DEST_PATH_IMAGE027
为T时间段电压
Figure 408427DEST_PATH_IMAGE025
、
Figure 701611DEST_PATH_IMAGE026
电压分布百分比。
5、以上述第2点至第3点电压统计、计算结果曲线图为基础，分析厂站或电网的运行状态。如图3所示为三种典型类型电压-时间曲线，其显示的厂站或电网的运行状态为：
（1）类型A：电压无越限，偏离度合适，长期运行于额定值附近，运行状态良好，无需无功补偿装置。
（2）类型B：电压无越限，偏离度较合适，但运行于高电压状态时间较多，需在进入用电低谷季节前重点关注变化趋势。
（3）类型C：电压有越上限趋势，偏离度较高，但长期运行于高电压状态，可在重点时段安排特殊运行方式，降低电网运行风险。
（4）电压偏移较轻的设备无需重点关注，电压偏移程度高、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电压偏离度指标方法，它以电网厂站电压历史数据为基础，提出了基于统计分析的多维度电压偏离度指标VDI，并根据统计计算结果绘制VDI曲线，为电压调节及无功功率控制策略调整、无功补偿设备的基础规划、配置及投切提供参考依据，以帮助调度员了解当前电网运行的健康程度及变化趋势，能够对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 (3)

1.一种基于电网历史信息统计分析的多维度电压偏离度指标方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、对电压信息预处理：从数据库取出待定时间区间内的厂站电压信息，该电压信息包含时间属性、空间属性和设备集属性；首先对电压水平进行层次划分，以0.5kV为一个档次，然后按不同的档次对电压信息进行统计，为后续电压偏离指标统计计算建立基础；
B、计算预警中位值：读取电压预警值上下限                                                
Figure 2013100544909100001DEST_PATH_IMAGE001
、
Figure 936559DEST_PATH_IMAGE002
，计算电压预警值中位数；电压预警值由所在厂站根据实际运行考核值提供，亦可采用电压考核值内的某一区间
Figure 2013100544909100001DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 592800DEST_PATH_IMAGE004
，以使电压偏离度指标VDI具备提前越限预警的能力；
C、多维电压偏离指标分类计算：
Figure 2013100544909100001DEST_PATH_IMAGE005
分为两个部分，以预警中位值为界限；将统计后的电压值与步骤B中计算的电压预警中位值相比较，若实时值大于中位值则统计结果计入
Figure 2013100544909100001DEST_PATH_IMAGE007
，否则统计结果计入
Figure 635635DEST_PATH_IMAGE008
；通过对一段时间T内的电压数据进行统计分析、计算可得单个厂站和电网重要电压指标VDI，并绘制电压偏离—时间曲线图。
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电压偏离度指标方法，其特征在于，所述预警中位值、及计算流程为：
从数据库读入电压数据表，进行电压信息统计，从空间维度、时间维度、设备集维度的多维度对电网运行状态进行精细化分析、趋势性预判；
读取 
Figure 130704DEST_PATH_IMAGE010
Figure 267156DEST_PATH_IMAGE012
；
计算 
Figure 559597DEST_PATH_IMAGE014
；
Figure 947853DEST_PATH_IMAGE016
，若是，
Figure 48664DEST_PATH_IMAGE018
；
若否，
Figure 700225DEST_PATH_IMAGE020
；
根据电压偏离度分析运行状况。
3.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电压偏离度指标方法，其特征在于，所述电压偏离度指标VDI性质为：
、
Figure 276700DEST_PATH_IMAGE022
分别为预警中位值两侧的电压偏离度指标，两者之和为1；
任意时间间隔T，在电压预警值上下限
Figure 2013100544909100001DEST_PATH_IMAGE023
、
Figure 360325DEST_PATH_IMAGE024
间的
Figure 909118DEST_PATH_IMAGE021
、
Figure 403684DEST_PATH_IMAGE022
之和为厂站或电网电压的合格率；
Figure 670718DEST_PATH_IMAGE021
=0.5所对应的电压值为实际运行最大电压，
Figure 135197DEST_PATH_IMAGE022
=0所对应的电压值为实际运行最小电压；
对于不同的电压
Figure 2013100544909100001DEST_PATH_IMAGE025
、
Figure 459868DEST_PATH_IMAGE026
，则为T时间段电压
Figure 249970DEST_PATH_IMAGE025
、
Figure 145244DEST_PATH_IMAGE026
电压分布百分比。
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