CN103150600B - 一种电网安全分析系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电网安全分析系统，将电网实时数据、电网参数数据等进行采集，并根据IEC61970规定将上述数据构建成一可视化模型，改变电网运行方式人工计算工作模式，提高工作效率，为电网运行方式安排提供辅助决策。系统可实现集中管理，分级使用，计算分析结果交互共享的目的，为电网运行方式上下级调度进行协同潮流稳定分析计算提供支持平台。

Description

一种电网安全分析系统

技术领域

本发明涉及电力系统数据管理领域，更具体的说，是涉及一种电网安全分析系统。

背景技术

随着电网的迅速发展，电网规模的日益增加及电网结构复杂度提高，越来越大的模型，快速变化的数据，都给传统的电网分析带来极大的冲击，各种新技术的叠加，使得电网分析理念正在发生嬗变，具体表现为：电网分析方式从“确定性分析”发展到“概率性分析”，从“充裕度评估”到“安全性评估”，从“离线分析”到“在线分析”，从“定性估计”到“定量计算”。人们对配电系统安全供电的可靠性要求越来越高，即实现电网的精细化、实时化、可视化分析将成为今后一阶段的发展趋势。

现有技术中，国内使用的电网潮流计算程序多样化，常见的有综合程序，BPA，PSASP，PSSE，其中，各计算软件分别拥有私有的数据文件格式，都需要维护一个独立的电网模型，使得计算结果与模型重用困难，造成维护人员工作量大，效率低下；同时，发明人发现：由于缺少自动选择各种虚拟态的功能，在安全校核时还需要大量的手工干预，并且其结果具有不确定性。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种电网安全分析系统，以克服现有技术中由于计算软件多样化，各自需要维护一个独立的电网模型，使得计算结果与模型重用困难，造成维护人员工作量大，效率低的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种电网安全分析系统，包括：

采集模块，用于采集电网数据，所述电网数据包括电网实时数据、电网参数数据、发电和负荷数据、历史数据；

计算模块，用于将所述采集模块采集到的数据按照第一预设标准进行计算，所述第一预设标准包括IEC61970国际标准；

图形生成模块，用于将所述采集模块采集的数据以及所述计算模块的计算结果按照第二预设标准转化为可视化图形，所述第二预设标准包括SVG标准。

优选的，还包括：

存储模块，用于将所述采集模块采集到的数据以及所述计算模块的计算结果以及所述图形生成模块生成的图形进行存储。

优选的，还包括：

计时模块，用于在预设时间到达时，控制所述采集模块对数据进行采集。

优选的，所述电网安全分析系统还设置有统一的数据接口。

优选的，还包括：

数据转换模块，用于将不同格式的数据进行转换，所述格式包括CIM、BPA、PSASP以及PSSE。

优选的，还包括：

显示屏，用于显示所述图形生成模块生成的可视化图形，所述可视化图形包括等高线图、潮流图以及薄弱点分析图。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供了一种电网安全分析系统，将电网实时数据、电网参数数据等进行采集，并根据IEC61970规定将上述数据构建成一可视化模型，改变电网运行方式人工计算工作模式，提高工作效率，为电网运行方式安排提供辅助决策。系统可实现集中管理，分级使用，计算分析结果交互共享的目的，为电网运行方式上下级调度进行协同潮流稳定分析计算提供支持平台。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种电网安全分析系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种电网安全分析系统的又一结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种电网安全分析系统的又一结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

现有技术中，国内使用的电网潮流计算程序多样化，常见的有综合程序，BPA，PSASP，PSSE，其中，各计算软件分别拥有私有的数据文件格式，都需要维护一个独立的电网模型。其中，电网模型可以分为四个状态：历史态，现时态，未来态和虚拟态，其中历史态是一个过去的模型，现时态是当前电网运行的模型，未来态是增加已经批准但是没有投运的电网模型，虚拟态是增加一些研究的电网模型。其中历史态和现时态主要是在EMS系统中进行管理的，虽然现有的一些EMS系统提出了对于未来态和虚拟态的管理，但是其所做的研究工作还是很有限，而且由于对于未来态和虚拟态管理与历史态和现时态的不同，具体表现在：

EMS用户关心的是厂站内部各设备的运行状态和传输功率，主要基于厂站主接线图，而运行方式的研究更注重整个系统的功率流向和设备安全状况，主要基于潮流图。EMS用户只关心系统运行安全所需要的一些参数，而运行方式的研究需要的参数更多，模型更复杂。EMS系统的模型是基于开关/母线的模型，是一个真实的物理模型，而离线分析使用的模型是节点/支路模型，是对实际物理模型的简化。离线分析软件则侧重于电网的规划、运行方式的安排，控制限额的计算等，而EMS系统侧重于电网实时运行状态的分析与控制，一般按离线分析计算确定的控制限额进行电网的运行与控制。

因此，需要构建一种电网安全分析系统，对电网结构与参数、模型与参数、出力负荷等计算边界条件进行管理，然后在其上部署各种计算能力，实现自动计算功能，改变电网运行方式人工计算工作模式，提高工作效率，为电网运行方式安排提供辅助决策。系统可实现集中管理，分级使用，计算分析结果交互共享的目的，为电网运行方式上下级调度进行协同潮流稳定分析计算提供支持平台。

请参阅图1，为本发明提供的一种电网安全分析系统的结构示意图，其中，该电网安全分析系统包括：采集模块101、计算模块102以及图形生成模块103。

其中，采集模块101用于采集电网数据，所述电网数据可以包括电网实时数据、电网参数数据、发电和负荷数据、历史数据等。其中，电网参数数据又可以细分为实测参数值、理论参数值、有名值、标幺值等。需要说明的是，此处各个参数只是为了举例证明，但并不局限于列举的几个参数，其他在实际计算中需要的参数，也为本发明保护的范围之内。

计算模块102用于将采集模块101采集到的数据，按照IEC61970国际标准进行计算，并整合分散在系统中的模型资源、图形资源以及实时数据资源。

具体的，本系统的导入方式支持多种方式：实时态模型的导入，设备参数的导入，计算文件模型的导入。

其中实时态模型（即SCADA/EMS的CIM模型）的导入以基于IEC61970的电网资源模型文件和E实时数据文件方为主，设备参数（即电网参数管理系统的CIM模型）的导入以基于IEC61968的资产模型文件为主导，导入后将资产模型映射为电网资源模型，并将各种参数进行计算为电网计算所需要的参数，对于未来态的设备，可以通过投运日期来分辨其接入网架的时间，以决定在计算中是否应用。计算文件模型的导入主要是导入边界模型，由于在实时态模型中边界模型大都采用等值方式来进行，所以需要计算文件模型中的边界模型来补充。

实时态模型、设备参数和计算文件模型的导入匹配首先用命名来匹配，本系统完全遵循浙江省公司颁发的基于CIM的命名规范（Q ZDJ47—2006），命名匹配采用模糊匹配，对于线路采用线路调度编号来匹配，变电站采用变电站名称匹配，其余设备能够完全一致的则匹配上，不一致的通过包含关系，弹出对话框进行选择。

本系统能以电网实时运行方式，电网参数和模型，历史数据，系统负荷预测和母线负荷预测，机组发电计划，检修计划等为基础，按照指定的年、月、日、时自动生成电网计算数据，能在图形上对电网设备运行状态、有功无功注入、电压控制值、母线计算类型等进行修改设置。

1、系统提供检修计划和机组发电计划的excel表格和E文件或其它形式导入，在导入过程中，可以在图形上做针对该检修方式的运行方式调整，并记录运行方式调整时间，并将之与检修计划的时间一块保存入数据库，作为运行方式自动调整的基础。

2、系统提供系统负荷预测和母线负荷预测的接口，能够读入负荷预测数据，并将数据存入数据库，作为运行方式自动调整的基础。同时系统也能提供方便的负荷调整界面和母线负荷预测功能，来实现运行方式的自动调整。母线负荷预测功能是在实时态版本存储时自动记录每条母线的负荷因子，在需要进行母线负荷分配时，使用经过统计和预测的母线负荷因子来进行负荷分配。

3、对年度运行方式（含检修计划）计算，能在某一运行方式的基础上按月生成月度典型电网计算数据，并可输入高峰、腰荷和低谷等多种负荷水平，对每月每个负荷水平存成一个版本来进行管理。

4、在月度多负荷水平的版本基础上，能够根据检修计划自动形成日版本的运行方式，为了节省运算时间，可以对相同的运行方式进行归并，并可输入高峰、腰荷和低谷等多种负荷水平，对每日每个负荷水平存成一个版本来进行管理。

5、本系统可以选取一个基准日的连续版本，对这些版本的96点历史数据进行统计，统计出母线负荷与总负荷的关系因子，然后将系统负荷预测的值根据统计出的关系因子分配到母线上，自动生成96点电网计算数据。

6、所有的版本都可以进行上传和下载，下载完毕后可以调用各智能计算模块进行计算。

图形生成模块103用于将采集模块101采集的数据以及计算模块102的计算结果按照SVG标准转化为可视化图形。

具体的，图形遵循浙江省基于SVG的图形交互规范（Q ZDJ48—2006）标准，也可以使用MetaData元数据描述方式。本系统的图形系统是基于SVG的，即不需要转换就可以使用标准的SVG图形，本系统自己生成的图形也是完全基于Q ZDJ48—2006标准。

本系统可以导入SVG图形，也可以导入基于经纬度的CIM XML文件，自动生成SVG图形。同时本系统的图形支持编辑功能和层次显示功能，能够在图形上有选择的显示设备参数和量测、计算结果信息。图形的管理应与模型对应，即调用历史的模型应能够有与之匹配的图形。

本发明提供了一种电网安全分析系统，将电网实时数据、电网参数数据等进行采集，并根据IEC61970规定将上述数据构建成一可视化模型，改变电网运行方式人工计算工作模式，提高工作效率，为电网运行方式安排提供辅助决策。系统可实现集中管理，分级使用，计算分析结果交互共享的目的，为电网运行方式上下级调度进行协同潮流稳定分析计算提供支持平台。

实施例二

在上述实施例的基础上，本实施例提供的电网安全分析系统还包括：存储模块104，用于将采集模块101采集到的数据以及计算模块102根据采集模块101采集到的数据计算得到的结果以及图形生成模块103生成的图形进行存储，以便在需要时，对数据的调用。

优选的，本实施例还可以设置有计时模块105，用于在预设时间到来时，控制采集模块101对数据进行采集。

除此，本实施例还设置有统一的接口，以便数据的传输。具体为本系统提供标准的IEC61970CIS接口中的GDA接口服务，实现读取接口和更新接口来为各计算模块服务，CIS接口支持多线程服务，可以适配不同的数据源来为不同的计算服务。

在省地协同计算中，本系统提供两种支持方法，一种是使用IEC61970通用接口服务CIS接口，另一种是使用IEC61968通用消息机制来实现信息互通。本系统在满足“全国二次系统安全防护总体实施方案”的要求下与EMS系统、DPMS系统、BPA文件、PSSE文件等通过局域网交换信息。本系统在标准接口中支持EXCEL导入、CIM XML文件导入、SVG导入和E文件导入。

本系统还可以通过经纬度信息自动生成系统图，可以在图模不一致的情况下，隐藏掉图上不存在的设备，自动画上图上没有的设备。能够根据模型自动生成潮流图和接线图。

除此，支持模型的历史态、现时态和未来态的管理，其中历史态使用版本保存的方式用手工保存；现实态存储在数据库中，数据库中的当前态就代表了当前的网架；未来态采用投运计划的方式来管理，以每个工程为管理单位来进行管理。

需要说明的是，由于数据的多样性，本实施例还提供了各数据文件之间的格式进行互转，具体的，支持CIM、BPA、PSASP、PSSE等格式的互转。

而且，本系统还对版本管理以及图模一体的编辑提供了实施方式，如下：

版本包括模型、图形、动态数据（可能来源于历史数据或实时数据或机组计划或负荷预测），三者是一体的，统一存储，统一加载调用。针对虚拟态的版本提供用户一个比较友好的图模一体操作界面来增删设备。

本系统定义版本管理的单位为断面文件，版本管理到模型文件、图形文件以及动态数据文件这一级。对于实时态，假定在一天之中，模型和图形保持不变，这样，只需要每天零点保存一个模型文件和一个图形文件目录，每隔一段时间保存一个PAS中状态估计后的数据文件。

对于研究态，对每个版本可以保存完整的模型和全部的图形，也可以基于某一个基态来保存模型的增量文件和修改和增加的图形文件，同时也将该版本对应的数据或计算结果保存在数据文件中。

本系统采用SVG图形和CIM文件来实现图模一体的编辑，其中SVG图形与CIM对象的关联采用元数据来描述。元数据是一种描述数据的数据，主要用于描述数据资料的一些属性。在SVG图形中通过元数据来指定图元所绑定的CIM对象编号（rdf:ID），实现了SVG图元与CIM对象的关联。CIM对象编号在CIM模型中一般是相对稳定的，所以采用该方式实现的SVG图元与CIM对象的关联相对来说也是稳定的。

在SVG图形的绘制过程中，每一个电力系统设备图元都会分配一个在本SVG图形中唯一的编号，每个电力系统设备图元都有对应的元数据。在SVG图形编辑器中可以对该元数据进行编辑，以实现设备图元与CIM对象的绑定。SVG设备图元一般采用引用的方式实现。

除此，为了保证该系统的稳定，还利用平台功能设置拟研究断面、负荷调整方向及出力调整方式。

程序首先调用BPA程序对初始潮流进行N-1安全校核，提供接口程序解析BPA校核结果，进而给出电网是否N-1安全的结论，对于N-1校核为安全的情况，根据负荷调整方向及出力调整方式调整电网负荷及机组出力，生成BPA格式的数据文件，供BPA程序进行进一步N-1安全校核用，直至电网出现N-1安全校核不满足时为止。

程序通过调整步长预测及插值等机制以尽可能地减少调用BPA程序进行N-1安全校核的次数，在满足适当精度的前提下，尽可能地减少断面热稳定限额计算所需的时间，实现了稳态计算功能。

综上所述：本发明提供了一种电网安全分析系统，将电网实时数据、电网参数数据等进行采集，并根据IEC61970规定将上述数据构建成一可视化模型，改变电网运行方式人工计算工作模式，提高工作效率，为电网运行方式安排提供辅助决策。系统可实现集中管理，分级使用，计算分析结果交互共享的目的，为电网运行方式上下级调度进行协同潮流稳定分析计算提供支持平台。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例提供的装置而言，由于其与实施例提供的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所提供的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所提供的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种电网安全分析系统，其特征在于，包括：

采集模块，用于采集电网数据，所述电网数据包括电网实时数据、电网参数数据、发电和负荷数据、历史数据；

计算模块，用于将所述采集模块采集到的数据按照第一预设标准进行计算，所述第一预设标准包括IEC61970国际标准，并整合分散在系统中的模型资源、图形资源以及实时数据资源；

图形生成模块，用于将所述采集模块采集的数据以及所述计算模块的计算结果按照第二预设标准转化为可视化图形，所述第二预设标准包括SVG标准；

其中，该系统支持的导入方式包括：

实时态模型的导入，设备参数的导入，计算文件模型的导入；

所述实时态模型的导入包括IEC 61970的电网资源模型文件和E实时数据文件；

所述设备参数的导入包括IEC 61968的资产模型文件，导入后将资产模型映射为电网资源模型，并将各种参数进行计算为电网计算所需要的参数，对于未来态的设备，通过投运日期来分辨其接入网架的时间，以决定在计算中是否应用；

所述计算文件模型的导入是导入边界模型，由于在实时态模型中边界模型采用等值方式来进行，所以需要计算文件模型中的边界模型来补充；

所述实时态模型、设备参数和计算文件模型的导入匹配首先用命名来匹配，本系统完全遵循基于CIM的命名规范，命名匹配采用模糊匹配，对于线路采用线路调度编号来匹配，变电站采用变电站名称匹配，其余设备能够完全一致的则匹配上，不一致的通过包含关系，弹出对话框进行选择，所述CIM的命名规范包括Q ZDJ 47—2006；

所述系统提供检修计划和机组发电计划的excel表格和E文件导入，在导入过程中，在图形上做针对该检修方式的运行方式调整，并记录运行方式调整时间，并将之与检修计划的时间一块保存入数据库，作为运行方式自动调整的基础；

所述系统提供系统负荷预测和母线负荷预测的接口，能够读入负荷预测数据，并将数据存入数据库，作为运行方式自动调整的基础，同时系统也能提供方便的负荷调整界面和母线负荷预测功能，来实现运行方式的自动调整，母线负荷预测功能是在实时态版本存储时自动记录每条母线的负荷因子，在需要进行母线负荷分配时，使用经过统计和预测的母线负荷因子来进行负荷分配；

对年度运行方式计算，能在某一运行方式的基础上按月生成月度典型电网计算数据，并可输入高峰、腰荷和低谷多种负荷水平，对每月每个负荷水平存成一个版本来进行管理，所述年度运行方式包括检修计划；

在月度多负荷水平的版本基础上，能够根据检修计划自动形成日版本的运行方式，为了节省运算时间，对相同的运行方式进行归并，并可输入高峰、腰荷和低谷多种负荷水平，对每日每个负荷水平存成一个版本来进行管理；

所述系统选取一个基准日的连续版本，对这些版本的96点历史数据进行统计，统计出母线负荷与总负荷的关系因子，然后将系统负荷预测的值根据统计出的关系因子分配到母线上，自动生成96点电网计算数据；

所有的版本都能进行上传和下载，下载完毕后通过调用各智能计算模块进行计算。

2.根据权利要求1所述的电网安全分析系统，其特征在于，还包括：

存储模块，用于将所述采集模块采集到的数据以及所述计算模块的计算结果以及所述图形生成模块生成的图形进行存储。

3.根据权利要求1所述的电网安全分析系统，其特征在于，还包括：

计时模块，用于在预设时间到达时，控制所述采集模块对数据进行采集。

4.根据权利要求1所述的电网安全分析系统，其特征在于，所述电网安全分析系统还设置有统一的数据接口。

5.根据权利要求1所述的电网安全分析系统，其特征在于，还包括：

数据转换模块，用于将不同格式的数据进行转换，所述格式包括CIM、BPA、PSASP以及PSSE。

6.根据权利要求1所述的电网安全分析系统，其特征在于，还包括：

显示屏，用于显示所述图形生成模块生成的可视化图形，所述可视化图形包括等高线图、潮流图以及薄弱点分析图。