CN103577926A - 一种实现大规模电网理论线损实时计算及高准确性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现大规模电网理论线损实时计算及高准确性的方法，能够扩大网络计算范围，提高工作效率和计算准确性，包括下述步骤：数据采集系统的时钟与GPS时钟同步，然后再与采集装置对时，采集装置与电表对时；将支路电流、节点电压、有功功率、无功功率、有功电量、无功电量与节点-支路模型中的节点或支路进行联接；设置一数据采集系统模块实时从SCADA、GIS、计量自动化系统获取电网主接线图、元件参数以及运行参数；对电网进行分级；设置一数据维护系统模块和一理论线损计算模块，对电网进行分压、分区、分线和分台区的分级计算；设置一集中控制中心模块；设置一理论线损分析模块完成全网理论线损计算分析。

Description

一种实现大规模电网理论线损实时计算及高准确性的方法

技术领域

本发明涉及电网线损计算分析领域，尤其涉及一种能够实现大规模电网理论线损实时计算及提高理论线损计算准确性的方法。

背景技术

线损是电能传输过程中产生的电能损耗，线损率是衡量电网运行管理水平的指标，也是智能电网规划、建设中的重要参考依据。理论线损计算能够综合地反应电网规划设计水平、电网建设水平、技术进步水平，以及生产运行和经营管理水平，也是供电企业的一项重要技术管理手段。线损管理较其它工作存在一定特殊性，维护期的数据采集和信息维护要求连续不中断，工作量均匀分布在整个时间轴上，同时还存在损耗计算和结果分析工作量较大的计算期，即存在显著的大规模突发计算量，尤其是大规模电网表现更加突出。现有的理论线损计算系统往往采用独立设计、独立建设、自行维护的模式，存在建设周期长，建设成本高，维护不到位，拓展不灵活等问题，同时，多个分管部门的计算结果汇总困难，不能做出及时全面的分析。此外，负荷实测和线损理论计算对数据的同时性、准确性等要求较高，目前采用的离线计算等方式在一定程度上影响实测的精度和计算精度。

公开日为2009年10月23日、公开号为CN101714234A的专利文献公开了一种电网线损监测分析系统的技术方案，它利用电力自动化系统中的数据对电网线损进行监控分析，包括数据采集服务器、数据库以及应用服务器，数据采集服务器包括数据采集模块和线损计算模块，应用服务器包括基础数据管理模块、实际线损分析模块、理论线损分析模块、线损比较分析模块、线损统计报表模块、系统配置模块、用户管理模块及接线图导航模块。该技术方案虽然利用了电力自动化系统的数据，但是无法获得网络拓扑、接线图与运行数据的实时对应信息，并且采集装置、智能仪表等设备的时钟无法同步运行，由此会带来所采集的数据和信息的实时性和一致性差，导致线损计算误差大，在线计算理论线损困难等问题，而且方案中缺乏突发计算量处理措施，对大规模电网适应性差。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种实现大规模电网理论线损实时计算及高准确性的方法，能够自动按时计算分压、分区、分线和分台区的理论线损值和实际线损值，扩大网络计算范围，提高工作效率和计算准确性。

本发明针对现有技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的，一种实现大规模电网理论线损实时计算及高准确性的方法，包括下述步骤：

步骤一，数据采集系统的时钟与GPS时钟同步，然后再与采集装置对时，采集装置与电表对时，用以保证采集数据的一致性，所述数据采集系统包括SCADA、GIS和计量自动化系统；

步骤二，将CIM 中基于设备-连结点的拓扑模型，根据开关刀闸状态，转换为节点-支路模型，将支路电流、节点电压、有功功率、无功功率、有功电量、无功电量与节点-支路模型中的节点或支路进行联接；

步骤三，设置一数据采集系统模块，所述数据采集系统模块基于CIM数据接口实时从所述SCADA、GIS、计量自动化系统获取电网主接线图、元件参数以及支路电流、节点电压、有功功率、无功功率、有功电量、无功电量，并与网架数据自动对接；

步骤四，对电网采用分压、分区、分线和分台区的方式进行分级，用于分级计算和管理；

步骤五，设置一数据维护系统模块和一理论线损计算模块，所述数据维护系统模块用于步骤四分级后的各分管单位用户接入，完成分管单位用户管辖范围内的网架数据的建模和管理，所述理论线损计算模块完成分管单位用户管辖范围内理论线损的计算以及实际线损的计算；

步骤六，设置一集中控制中心模块，所述集中控制中心模块采用虚拟化技术，通过自动增开或减少计算节点虚拟机的数量实现运行资源的快速伸缩，以适应理论线损计算的突发性计算量；

步骤七，设置一理论线损分析模块，理论线损分析模块完成各分管单位的网架模型拼接、计算数据拼接、计算结果拼接，进而完成全网的理论线损计算和分析，并明确指定线路、元件或区域的线损合理范围。

本发明紧密结合电网运行状态，采用时钟同步方式对电网内采集系统以及各级采集设备、智能仪表统一授时，对线损计算所需的设备参数、电力网当时的运行方式、潮流分布以及负荷情况进行采集，保证了采集数据的一致性和准确性，从而提高了理论线损计算的准确性，在计算实际线损时也更具实时性和一致性。

本技术方案采用分压、分区、分线和分台区的方式计算理论线损，是在通用操作系统平台上开发的适用于地区电网理论线损计算、分析、统计和管理的方法。

本技术方案从已有的SCADA（监控与数据采集）、GIS（地理信息系统）、计量自动化系统中，通过CIM（公共信息模型）数据接口导入图形及网络参数，即导入主接线图、元件参数以及支路电流、节点电压、有功功率、无功功率、有功电量、无功电量，实时性好并且适应潮流计算。同时也能提供图形化人工录入功能，通过SCADA系统所采集的实时数据，分压、分区、分线和分台区在线计算各级电网的理论线损值，让操作节点遍布整个管辖区域，实现在线计算线损值，并对计算结果完成统计、分析，按标准要求提供报表，给出降损建议。      

由于采用分压、分区、分线和分台区方式分级计算和管理，以及实行各分管单位的网架模型拼接、计算数据拼接、计算结果拼接，因此，能够实现大规模电网理论线损的自动计算，通过采用虚拟化技术自动适应了理论线损计算的突发性计算量需求。

作为优选，步骤五所述的数据维护系统模块包括人机交互界面、数据库模块和用户鉴权模块，用户鉴权模块完成用户接入的认证，并分配管辖范围内的网架数据、计算数据并完成建模，数据库模块处理访问请求及储存请求，人机界面将系统的操作延伸至远程用户端，并对数据进行调用操作。

作为优选，步骤五所述的数据维护系统模块还包括有网架结构绘制辅助模块，网架结构绘制辅助模块以绘图的方式将网络接线图绘制输入，并自动校验连通性、完成网络拓扑，对所输入的网络接线图实现编辑、显示、属性设置功能。

作为优选，步骤六所述集中控制中心模块在系统负荷小于等于20％时关闭多余计算节点虚拟机，在系统负荷大于等于70％时开启新计算节点虚拟机。

作为优选，步骤六所述集中控制中心模块在关闭多余计算节点虚拟机后或开启新计算节点虚拟机后进行系统负荷平衡处理，延时30分钟后重新开启系统负荷监测。

本发明带来的有益效果是：与现有技术方案相比，扩大了电网计算和管理范围，提高了线损计算准确性和工作效率。本方法中计算所需数据在线从具有与GPS对时的SCADA、GIS、计量自动化系统接口采集，按时计算分压、分区、分线和分台区的理论线损值和实际线损值，明确指定线路、元件或区域的线损合理范围，给出高效降损的措施，减轻了线损管理人员的工作负担，有效地帮助其正确决策，为大规模电力网络的优化设计、电力系统运行的经济性及供电质量的提高提供强有力的支持。

附图说明

图1是本发明的一种流程图；

图2是本发明的一种数据流向图；

图3是本发明的一种计算负荷自适应流程图。

具体实时方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体说明。

实施例： 图1所示为本发明的流程图，基本步骤是：

步骤S101，对SCADA、GIS、计量自动化系统的系统时钟进行GPS对时，在对采样装置进行对时、对智能电表进行对时；

步骤S102，将CIM基于设备-连接点的拓扑模型根据开关刀闸状态转换为节点-支路模型；CIM 中采用的拓扑模型是基于设备-连结点的，不能直接用于潮流计算，故需要进行一轮网络拓扑分析，根据开关刀闸状态，把原来的拓扑模型转换为节点-支路模型；将支路电流、节点电压、有功功率、无功功率、有功电量、无功电量等运行数据与节点-支路模型中的节点或支路进行联接；

步骤S103，设置数据采集系统模块，并基于CIM数据接口实时从SCADA、GIS、计量自动化系统获取主接线图、元件参数和运行参数并与网架数据自动对接；

步骤S104，对电网采用分压、分区、分线和分台区的分级管理方式进行分级；

步骤S105，设置数据维护系统模块和理论线损计算模块，数据维护系统模块用于各分管单位用户接入，完成分管单位用户管辖范围内的网架数据的建模和管理，理论线损计算模块完成分管单位用户管辖范围内理论线损的计算以及实际线损的计算；

由于在CIM 中并不直接存放线路、变压器的电气参数，需预先把它们转换为数学模型中需要的电气参数；

数据维护系统模块包括人机交互界面、数据库模块和用户鉴权模块，用户鉴权模块完成用户接入的认证，并分配管辖范围内的网架数据、计算数据并完成建模，数据库模块处理访问请求及储存请求，人机界面将系统的操作延伸至远程用户端，并对数据进行调用操作；

维护模块中还提供网架结构绘制辅助功能，可以用绘图的方式将网络接线图绘制输入、并自动校验连通性，完成网络拓扑，对图形本身则实现便捷的编辑、显示、属性设置等功能；

步骤S106，设置集中控制中心模块，采用模拟化技术自动增减计算节点虚拟机数量，适应理论线损计算的突发性计算量需求；

步骤S107，设置理论线损分析模块，完成各分管单位的网架模型拼接、计算数据拼接、计算结果拼接，从而完成全网理论线损计算和分析。

在上述过程中，形成统一的数据结构，在各个模块间实现数据共享，各个功能模块之间的数据能够交换。所得到的理论线损计算需要的完整的计算模型，既可以直接用于各种计算，也可以按照CIM 标准把计算模型保存为XML文档，还可以按照时间断面存入数据库，方便以后查询。

采用该系统的数据共享方案后，可直接从SCADA、GIS 系统下载接线图，使得计算用的接线图与实际电网的接线图始终保持一致。新系统直接从其他系统读取相关参数，避免大量的参数录入，并保证了参数的唯一性和正确性。

在分压、分区、分线和分台区计算各级电网的理论线损值方式中，还提供各级电网的统计线损值计算，并对统计线损、理论线损进行对比分析。

图2所示为数据流向图。从SCADA、GIS和计量自动化系统采集的数据输送到基于CIM的理论线损计算原始数据平台后，分别调度到理论线损计算相关模块、线损数据库和XML格式文档输出。

图3所示为计算负荷自适应流程图。开启系统负荷监测后，如果监测到系统负荷小于等于20％，则关闭多余计算节点虚拟机，之后进行负载平衡处理，延时30分钟后再次开始系统负荷监测；如果系统负荷大于等于70％，则开启新计算节点虚拟机，之后进行负载平衡处理，延时30分钟后，再次开始系统负荷监测。

 本发明在进行数据库连接时采用ADO.NET技术，通过数据适配类DataAdapter把相关的数据以保存副本的方式，将数据保存在内存中，对数据的相应操作都是先与内存数据副本打交道，在数据需要进行更新的时候通过DataAdapter与数据库进行同步。这样，既可以提高数据的操作速度，又可以方便地保存内存数据与实际数据库数据的一致。并且可以通过DataSet类提供的相关属性和方式，用简单的代码就可以对数据库进行添加，修改，删除等操作。

本发明在数据处理过程中，采用计算数据的输入输出直接与数据库进行交互的模式，加强了计算模块的独立性。计算模块从SQL SERVER相应的表中读取计算所需要的数据，并且把结果输出到特定的表中，界面模块只需要与SQL SERVER进行交互，这样就降低了计算模块与用户界面的耦合，方便了后继的开发工作并提高了工作效率。

本发明的数据库与Excel表格可以进行双向交互。输入的数据及计算结果数据是一个中间的过程。其最终的去向是线损系统的数据库中，系统通过Excel文件中的宏代码，把Excel表格中的数据直接保存到数据库，实现数据的批量导入。由于在Excel表格中对数据的操作十分的方便，计算人员对这样的模式已经十分的熟悉，所以提供了把数据导出至Excel文件模式，方便计算人员进行编辑、发布。

Claims (5)

1.一种实现大规模电网理论线损实时计算及高准确性的方法，其特征在于包括下述步骤：

步骤一，数据采集系统的时钟与GPS时钟同步，然后再与采集装置对时，采集装置与电表对时，用以保证采集数据的一致性，所述数据采集系统包括SCADA、GIS和计量自动化系统；

步骤二，将CIM 中基于设备-连结点的拓扑模型，根据开关刀闸状态，转换为节点-支路模型，将支路电流、节点电压、有功功率、无功功率、有功电量、无功电量与节点-支路模型中的节点或支路进行联接；

步骤三，设置一数据采集系统模块，所述数据采集系统模块基于CIM数据接口实时从所述SCADA、GIS、计量自动化系统获取电网主接线图、元件参数以及支路电流、节点电压、有功功率、无功功率、有功电量、无功电量，并与网架数据自动对接；

步骤四，对电网采用分压、分区、分线和分台区的方式进行分级，用于分级计算和管理；

步骤五，设置一数据维护系统模块和一理论线损计算模块，所述数据维护系统模块用于步骤四分级后的各分管单位用户接入，完成分管单位用户管辖范围内的网架数据的建模和管理，所述理论线损计算模块完成分管单位用户管辖范围内理论线损的计算以及实际线损的计算；

步骤六，设置一集中控制中心模块，所述集中控制中心模块采用虚拟化技术，通过自动增开或减少计算节点虚拟机的数量实现运行资源的快速伸缩，以适应理论线损计算的突发性计算量；

步骤七，设置一理论线损分析模块，所述理论线损分析模块完成各分管单位的网架模型拼接、计算数据拼接、计算结果拼接，进而完成全网的理论线损计算和分析，并明确指定线路、元件或区域的线损合理范围。

2.根据权利要求1所述一种实现大规模电网理论线损实时计算及高准确性的方法，其特征在于，步骤五所述的数据维护系统模块包括人机交互界面、数据库模块和用户鉴权模块，所述的用户鉴权模块完成用户接入的认证，并分配管辖范围内的网架数据、计算数据并完成建模，数据库模块处理访问请求及储存请求，人机界面将系统的操作延伸至远程用户端，并对数据进行调用操作。

3.根据权利要求1或2所述一种实现大规模电网理论线损实时计算及高准确性的方法，其特征在于，步骤五所述的数据维护系统模块还包括有网架结构绘制辅助模块，所述网架结构绘制辅助模块以绘图的方式将网络接线图绘制输入，并自动校验连通性、完成网络拓扑，对所输入的网络接线图实现编辑、显示、属性设置功能。

4.根据权利要求1所述一种实现大规模电网理论线损实时计算及高准确性的方法，其特征在于，步骤六所述集中控制中心模块在系统负荷小于等于20％时关闭多余计算节点虚拟机，在系统负荷大于等于70％时开启新计算节点虚拟机。

5.根据权利要求1或4所述一种实现大规模电网理论线损实时计算及高准确性的方法，其特征在于，步骤六所述的集中控制中心模块在关闭多余计算节点虚拟机后或开启新计算节点虚拟机后进行系统负荷平衡处理，延时30分钟后重新开启系统负荷监测。

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