CN103701212A - 一种用于电网安全稳定控制装置的监测分析方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电网安全稳定控制装置的监测分析方法，包括实时采集全网220KV及以上电网模型的遥测信息和遥信信息，将采集信息存储至存储器；对采集信息进行自动纠错预处理，将处理结果更新至存储器；对完成自动纠错预处理后的实时电网模型进行潮流预计算，将电网潮流计算返回结果解析并存储至存储器；获取断面配置模型，循环监视各断面，对各监视断面进行断面元件N-1故障情况下的装置动作策略切机、切负荷模拟计算。本发明还公开了一种用于电网稳定控制装置的监测分析系统。本发明不仅提高了电网调度处理的效率和准确性，还为电网稳定运行的适应性分析提供了强有力的手段，有利于及时消除电网安全隐患，保证电网的稳定运行。

Description

一种用于电网安全稳定控制装置的监测分析方法及系统

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，具体涉及一种用于电网安全稳定控制装置的监测分析方法及系统。

背景技术

随着安徽电网的快速发展和交流1000KV淮沪特高压的投产，安全稳定控制系统成了安徽电网不可或缺的重要设备。采用安全稳定控制装置不仅能够保障电网的安全稳定运行，还有利于提高省间互联电网间的输电能力。当电力系统发生故障时，安全稳定控制系统根据故障类型、当前电网运行方式和预定的控制策略，采取切机、切负荷、解列等控制措施，从而保障电网稳定运行。随着安全稳定控制装置在全国部署区域的逐渐增多，为了对全部装置进行集中、统一管理，国内已开始研发并建设安控装置集中管理系统。

但是，现有的安控装置集中管理系统仍停留在监视阶段，主要进行装置信息的采集及显示，实现了监视装置和装置间通信通道状态、各类采集量、装置压板及异常信息，装置内定值的在线查看。对于采集数据缺乏分析与有效的利用。当需要评估系统联络线、大电厂出现断面、重要线路或断面的有功输送能力时，无法对安控装置的运行状况进行综合考虑，以致不能及时发现预警、掌握决策支持信息，使电网存在安全隐患。因此，迫切需要在现有的安控装置集中管理系统的监视功能基础上，进一步构建一种用于电网安全稳定控制装置的在线监测与分析的调度系统，通过对安控装置的运行状况进行综合分析，提高电网调度处理问题的效率及准确性。

发明内容

本发明的首要目的在于提供一种用于电网安全稳定控制装置的监测分析方法，该方法基于安控装置实际运行状态，以装置控制限额、切机、切负荷策略为模型进行全网装置的在线校核与分析，该方法包括以下步骤：

（1）实时采集全网220KV及以上电网模型的遥测信息和遥信信息，将采集信息存储至存储器。

（2）对采集信息进行自动纠错预处理，将处理结果更新至存储器。所述的自动纠错预处理是对采集信息中的数据和状态进行纠错，保证采集信息的准确性。自动纠错预处理主要对线路、主变、机组、冒大数和启停状态进行处理。

（3）对完成自动纠错预处理后的实时电网模型进行潮流预计算，将电网潮流计算返回结果解析并存储至存储器。

（4）获取断面配置模型，循环监视断面，确定当前监视断面所关联的安全稳定控制系统；断面配置模型包括断面信息配置、断面元件配置和断面限额配置。

具体地说，断面信息配置为配置断面相关信息以及安控装置系统与断面的映射关系。包括断面名称、断面所关联安控装置系统，断面是否参与计算、以及选择外切设备等。其中断面与系统的映射关系用于模拟对断面进行N-1时切负荷（或切机）所监视的装置系统，并进行该系统相应切负荷（或切机）轮次动作。外切设备用于配置在断面限额超限情况下外部所切除设备的配置信息。

断面元件配置为配置断面中所包含的设备信息。采用一对多的映射关系，添加设备信息，包括选择单个设备，单设备限额以及连切条件设置等。其中单设备限额设置监视该设备是否越限的条件，连切条件配置当前设备实时SCADA值大于设置值时所切除的多个轮次开关。

断面限额设置为配置不同季节下的断面限额值。季节包含夏季、冬季以及其他季节的全年限额覆盖，并分别配置不同季节下装置状态为停止、信号、运行的限额值，实现断面限额全年度实时监视。

（5）实时采集当前监视断面所关联的安全稳定控制系统中各装置的投停信息，并结合安全内控流程系统，判断该安全稳定控制系统是否为运行状态；若是运行状态，则执行步骤（6）；若不是运行状态，则返回步骤（4）。

对安全稳定控制系统运行状态的判断，采用实时状态采集和管控流程相结合的双重手段进行确定。对于安控系统的状态控制信息，通过采集装置压板实测数据与稳定装置通知单的双重手段，保证监视装置投停信息及时性、正确性。通过安控装置配置中映射的实测装置开入量采集名称，如总功能压板、通道压板、机组允切压板等，结合省调发布的《安徽省稳定控制装置及系统状态》信息，装置状态采集服务通过设定相应状态（运行、信号、停用）判断方法，自动获取压板信息，实时判断确定当前装置投停信息。在安全内控系统中包含了稳定规定通知单流程功能，其中包括正常方式下的稳定装置状态变更通知单，系统通过装置配置信息中与内控系统安全自动装置的映射，定时获取稳定装置通知单中装置的最新状态信息，达到获取安控装置投停信息的双保险，提高了装置状态的正确性。

（6）对当前监视断面进行断面元件的电网潮流N-1计算，从当前监视断面的N个元件中，抽取第一个元件待模拟故障进行电网潮流计算。

（7）获取装置配置信息，判断所监视的断面元件是否为切机装置，若是，则进行机组切除潮流计算，解析计算结果并存储至存储器；若否，则为切负荷装置，进行切负荷装置计算，解析计算结果并存储至存储器。

切负荷计算的具体过程为：

a.获取当前所监视的断面元件的负荷，根据配置信息判断其是否超过连切限额；若是，则进行所配轮次负荷的多切计算，一次切除多轮次配置下的所有负荷进行潮流计算；若否，则进行首轮次配置负荷的切除计算，解析计算结果并存储至存储器。

b.根据上述步骤的计算结果，判断监视断面的其余元件负荷是否超出配置的限额；若超出限额，则执行步骤c；若不超出限额，则解析并将计算结果存储至存储器。

c.判断所有轮次是否切除完成，若所有轮次负荷未切除完成，则返回步骤进行下一轮次模拟装置切除负荷动作计算，否则解析并将计算结果存储至存储器。

（8）根据存储器中的存储数据，判断监视断面的所有监视元件是否都进行了故障N-1模拟计算，若是，则执行步骤（9），若否，则返回步骤（6）进行下一个监视元件的N-1计算；

（9）判断是否所有监视断面都进行了计算，若是，则完成全网的稳定控制装置监测与分析；若否，则返回步骤（4）进行下一个监视断面的判断。

本发明的另一目的在于提供一种用于电网安全稳定控制装置的监测分析系统，包括用于配置模型策略信息的模型配置模块、用于采集电网模型信息的信息采集模块、循环存储器和用于对各监控断面进行断面元件N-1故障情况下装置动作策略切机切负荷模拟计算的策略校核模块，所述的模型配置模块和信息采集模块的输出端分别与循环存储器的输入端相连，循环存储器的输出端与策略校核模块的输入端相连。

该系统还包括用于判断监控断面分析状态的监视断面集合判断模块、数据库、状态校核模块、定值校核模块、异常捕获模块、动作情况模块和可视化展现模块；所述的监视断面集合判断模块的输入端与循环存储器的输出端相连，输出端分别与策略校核模块、可视化展现模块的输入端相连；所述的数据库的输入端与策略校核模块的输出端相连，输出端分别与状态校核模块、定值校核模块、异常捕获模块、动作情况模块的输入端相连；所述的状态校核模块、定值校核模块、异常捕获模块、动作情况模块的输出端分别与可视化展现模块的输入端相连。

所述的状态校核模块、定值校核模块、异常捕获模块、动作情况模块的输入端分别与信息采集模块的输出端相连。

进一步的，模型配置模块，用于配置安全稳定控制系统的配置及装置信息、轮次开关配置信息、监控断面配置信息、断面元件及控制限额等模型策略信息，以监控断面为单元，对模型策略信息进行分类缓存，存储至循环存储器内。在模型配置模块设置了限额上限，用于实现限额监测功能。所述的限额监测功能，用于安控装置投停控制限额实时变更技术，为了达到装置运行状态监视与断面控制限额的一致性，通过判断装置当前投停状态，并结合断面限额在不同季节、不同装置状态下的限额配置，对当前装置所控限额进行实时匹配。此外，实时获取的装置闭锁状态，一旦监测到装置闭锁，自动更新断面控制限额为装置停运状态下的限额，确保控制限额的即时、有效、正确的变更。

信息采集模块，用于采集安全稳定控制系统装置及安全内控系统装置的实时状态信息、全网电网220KV及以上电网模型的遥测及遥信信息，并将采集信息进行分类缓存，存储至循环存储器内。

循环存储器，用于存储模型配置模块和信息采集模块获取的信息。

策略校核模块，用于从循环存储器内获取监控断面集合中的各断面元素、监控限额及安全稳定控制系统信息，对各监控断面进行断面元件N-1故障情况下装置动作策略切机、切负荷模拟计算，并将计算结果传输至数据库进行存储，通过可视化展现模块展现存储的计算结果。策略校核模块从循环存储器内获取监控断面集合中的各断面元素、监控限额等信息，进行断面元件N-1故障情况下装置动作策略模拟计算，对于状态为运行的安全稳定控制系统所监视的断面，将断面内的设备分别做故障N-1切除模拟，进行电网潮流计算，将计算返回的结果与监视设备所控单设备限额进行对比，若限额超出，进行装置动作策略模拟计算。对于切负荷装置，将装置下所带负荷按动作轮次顺序切除（按照从第一轮到第五轮顺序），对于首轮负荷切除后再次进行电网潮流计算，若限额满足，则停止计算，否则继续下轮次负荷切除，直至装置动作结束；对于切机装置，直接切除相应机组，并进行潮流计算，更新循环存储器，同时将完成计算的结果信息存储至数据库，便于可视化结果展现。

监视断面集合判断模块，用于对循环存储器内的断面集合信息进行遍历，判断所监控断面分析是否完成；若是，则说明本次全网安全稳定控制装置监测与分析完成；若否，则向策略校核模块发出校核通知，策略校核模块完成对未计算监视断面进行校核，并对校核结果加以存储。

数据库，用于存储策略校核模块的计算结果。

状态校核模块，用于实时采集安全稳定控制装置的状态信息和安全内控系统中调度下达的装置状态，将装置实时采集的状态信息与管控系统中下达的状态信息进行一一核对，并通过可视化展现模块实时显示状态核查结果。

定值校核模块，用于实时获取安全稳定控制装置的定值及策略表信息和安全内控系统中调度下达的装置定值，将装置实时采集的定值信息与管控系统中下达的定值详细信息进行一一核对，并通过可视化展现模块实时显示定值核查结果。

异常捕获模块，用于实时获取信息采集模块中的装置异常信息，并通过可视化展现模块实时显示异常信息并告警提示。

动作情况模块，用于实时获取信息采集模块中的装置动作信息，并通过可视化展现模块实时显示装置动作信息。

可视化展现模块，用于实时显示状态信息。

由以上技术方案可知，本发明克服了传统安全稳定控制系统仅提供单一装置监视功能的不足，在现有监视功能基础上实现了电网安全稳定控制装置在线监测与分析的高级调度支持应用功能。从而解决了电网运行人员在评估系统联络线、大电厂出线断面、重要线路或断面的有功输送能力时无法综合考虑安控装置运行状况的难题。本发明所述的分析方法及系统，在装置投停时自动获取稳定限额，按电网事故及稳定限额控制标准，分析在线校核装置的切机切负荷量是否满足要求，并通过装置定值、状态核查、策略校核、限额监测、异常捕获等多种手段实现闭环管理。本发明不仅大大提高了电网调度处理的效率和准确性，还为电网稳定运行的适应性分析提供了强有力的手段、为电网调度运行提供了预警与决策支持，有利于及时消除电网安全隐患，保证电网的稳定运行。

附图说明

图1是本发明的工作流程图；

图2是本发明的系统框图。

其中：

1、模型配置模块，2、信息采集模块，3、循环存储器，4、策略校核模块，5、监视断面集合判断模块，6、数据库，7、状态校核模块，8、定值校核模块，9、异常捕获模块，10、动作情况模块，11、可视化展现模块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

如图1所示的一种用于电网安全稳定控制装置的监测分析方法，该方法包括以下步骤：

（1）实时采集全网220KV及以上电网模型的遥测信息和遥信信息，将采集信息存储至存储器。

（2）对采集信息进行自动纠错预处理，将处理结果更新至存储器。所述的自动纠错预处理是对采集信息中的数据和状态进行纠错，保证采集信息的准确性。自动纠错预处理主要对线路、主变、机组、冒大数和启停状态进行处理。

（3）对完成自动纠错预处理后的实时电网模型进行潮流预计算，将电网潮流计算返回结果解析并存储至存储器。

（4）获取断面配置模型，循环监视断面，确定当前监视断面所关联的安全稳定控制系统。

（5）实时采集当前监视断面所关联的安全稳定控制系统中各装置的投停信息，并结合安全内控流程系统，判断该安全稳定控制系统是否为运行状态；若是运行状态，则执行步骤（6）；若不是运行状态，则返回步骤（4）。

（6）对当前监视断面进行断面元件的电网潮流N-1计算，从当前监视断面的N个元件中，抽取第一个元件待模拟故障进行电网潮流计算。

（7）获取装置配置信息，判断所监视的断面元件是否为切机装置，若是，则进行机组切除潮流计算，解析计算结果并存储至存储器；若否，则为切负荷装置，进行切负荷装置计算，解析计算结果并存储至存储器。

切负荷计算的具体过程为：

a.获取当前所监视的断面元件的负荷，根据配置信息判断其是否超过连切限额；若是，则进行所配轮次负荷的多切计算，一次切除多轮次配置下的所有负荷进行潮流计算；若否，则进行首轮次配置负荷的切除计算，解析计算结果并存储至存储器。

b.根据上述步骤的计算结果，判断监视断面的其余元件负荷是否超出配置的限额；若超出限额，则执行步骤c；若不超出限额，则解析并将计算结果存储至存储器。

c.判断所有轮次是否切除完成，若所有轮次负荷未切除完成，则返回步骤进行下一轮次模拟装置切除负荷动作计算，否则解析并将计算结果存储至存储器。

（8）根据存储器中的存储数据，判断监视断面的所有监视元件是否都进行了故障N-1模拟计算，若是，则执行步骤（9），若否，则返回步骤（6）进行下一个监视元件的N-1计算；

（9）判断是否所有监视断面都进行了计算，若是，则完成全网的稳定控制装置监测与分析；若否，则返回步骤（4）进行下一个监视断面的判断。

如图2所示的一种用于电网安全稳定控制装置的监测分析系统，包括模型配置模块1、信息采集模块2、循环存储器3、策略校核模块4、监视断面集合判断模块5、数据库6、状态校核模块7、定值校核模块8、异常捕获模块9、动作情况模块10和可视化展现模块11。

所述的模型配置模块1和信息采集模块2的输出端分别与循环存储器3的输入端相连，循环存储器3的输出端分别与监视断面集合判断模块5和策略校核模块4的输入端相连，策略校核模块4的输出端与数据库6的输入端相连，数据库6的输出端分别与状态校核模块7、定值校核模块8、异常捕获模块9和动作情况模块10的输入端相连，状态校核模块7、定值校核模块8、异常捕获模块9和动作情况模块10的输出端分别与可视化展现模块11的输入端相连，所述的监视断面集合判断模块5的输出端分别与策略校核模块4和可视化展现模块11的输入端相连，信息采集模块2的输出端分别与态校核模块7、定值校核模块8、异常捕获模块9和动作情况模块10的输入端相连。因为信息采集模块2的信息一部分直接存储数据库6，另一部分不进行储存直接校核，所以态校核模块7、定值校核模块8、异常捕获模块9和动作情况模块10是从数据库6和信息采集模块2共同获取信息。

模型配置模块1，用于配置安全稳定控制系统的配置及装置信息、轮次开关配置信息、监控断面配置信息、断面元件及控制限额等模型策略信息，以监控断面为单元，对模型策略信息进行分类缓存，存储至循环存储器内。在模型配置模块设置了限额上限，用于实现限额监测功能。所述的限额监测功能，用于安控装置投停控制限额实时变更技术，为了达到装置运行状态监视与断面控制限额的一致性，通过判断装置当前投停状态，并结合断面限额在不同季节、不同装置状态下的限额配置，对当前装置所控限额进行实时匹配。此外，实时获取的装置闭锁状态，一旦监测到装置闭锁，自动更新断面控制限额为装置停运状态下的限额，确保控制限额的即时、有效、正确的变更。

信息采集模块2，用于采集安全稳定控制系统装置及安全内控系统装置的实时状态信息、全网电网220KV及以上电网模型的遥测及遥信信息，并将采集信息进行分类缓存，存储至循环存储器内。

循环存储器3，用于存储模型配置模块和信息采集模块获取的信息。

策略校核模块4，用于从循环存储器内获取监控断面集合中的各断面元素、监控限额及安全稳定控制系统信息，对各监控断面进行断面元件N-1故障情况下装置动作策略切机、切负荷模拟计算，并将计算结果传输至数据库进行存储，通过可视化展现模块展现存储的计算结果。策略校核模块从循环存储器内获取监控断面集合中的各断面元素、监控限额等信息，进行断面元件N-1故障情况下装置动作策略模拟计算，对于状态为运行的安全稳定控制系统所监视的断面，将断面内的设备分别做故障N-1切除模拟，进行电网潮流计算，将计算返回的结果与监视设备所控单设备限额进行对比，若限额超出，进行装置动作策略模拟计算。对于切负荷装置，将装置下所带负荷按动作轮次顺序切除（按照从第一轮到第五轮顺序），对于首轮负荷切除后再次进行电网潮流计算，若限额满足，则停止计算，否则继续下轮次负荷切除，直至装置动作结束；对于切机装置，直接切除相应机组，并进行潮流计算，更新循环存储器，同时将完成计算的结果信息存储至数据库，便于可视化结果展现。

监视断面集合判断模块5，用于对循环存储器内的断面集合信息进行遍历，判断所监控断面分析是否完成；若是，则说明本次全网安全稳定控制装置监测与分析完成；若否，则向策略校核模块发出校核通知，策略校核模块完成对未计算监视断面进行校核，并对校核结果加以存储。

数据库6，用于存储策略校核模块的计算结果。

状态校核模块7，用于实时采集安全稳定控制装置的状态信息和安全内控系统中调度下达的装置状态，将装置实时采集的状态信息与管控系统中下达的状态信息进行一一核对，并通过可视化展现模块实时显示状态核查结果。

定值校核模块8，用于实时获取安全稳定控制装置的定值及策略表信息和安全内控系统中调度下达的装置定值，将装置实时采集的定值信息与管控系统中下达的定值详细信息进行一一核对，并通过可视化展现模块实时显示定值核查结果。

异常捕获模块9，用于实时获取信息采集模块中的装置异常信息，并通过可视化展现模块实时显示异常信息并告警提示。

动作情况模块10，用于实时获取信息采集模块中的装置动作信息，并通过可视化展现模块实时显示装置动作信息。

可视化展现模块11，用于实时显示状态信息。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于电网安全稳定控制装置的监测分析方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

（1）实时采集全网220KV及以上电网模型的遥测信息和遥信信息，将采集信息存储至存储器；

（2）对采集信息进行自动纠错预处理，将处理结果更新至存储器；

（3）对完成自动纠错预处理后的实时电网模型进行潮流预计算，将电网潮流计算返回结果解析并存储至存储器；

（4）获取断面配置模型，循环监视各断面，对各监视断面进行断面元件N-1故障情况下的装置动作策略切机、切负荷模拟计算。

2.根据权利要求1所述的一种用于电网安全稳定控制装置的监测分析方法，其特征在于：步骤（4）中所述的获取断面配置模型，循环监视各断面，对各监视断面进行断面元件N-1故障情况下的装置动作策略切机、切负荷模拟计算的具体过程为：

a. 获取断面配置模型，循环监视断面，确定当前监视断面所关联的安全稳定控制系统；

b. 实时采集当前监视断面所关联的安全稳定控制系统中各装置的投停信息，并结合安全内控流程系统，判断该安全稳定控制系统是否为运行状态；若是运行状态，则执行步骤c；若不是运行状态，则返回步骤a；

c. 对当前监视断面进行断面元件的电网潮流N-1计算，从当前监视断面的N个元件中，抽取第一个元件待模拟故障进行电网潮流计算；

d. 获取装置配置信息，判断所监视的断面元件是否为切机装置，若是，则进行机组切除潮流计算，解析计算结果并存储至存储器；若否，则为切负荷装置，进行切负荷装置计算，解析计算结果并存储至存储器；

e.根据存储器中的存储数据，判断监视断面的所有监视元件是否都进行了故障N-1模拟计算，若是，则执行步骤f，若否，则返回步骤c进行下一个监视元件的N-1计算；

f.判断是否所有监视断面都进行了计算，若是，则完成全网的稳定控制装置监测与分析；若否，则返回步骤a进行下一个监视断面的判断。

3.根据权利要求2所述的一种用于电网安全稳定控制装置的监测分析方法，其特征在于：步骤a中所述的断面配置模型包括断面信息配置、断面元件配置和断面限额配置。

4.根据权利要求2所述的一种用于电网安全稳定控制装置的监测分析方法，其特征在于：步骤d中所述的切负荷计算的具体过程为：

a. 获取当前所监视的断面元件的负荷，根据配置信息判断其是否超过连切限额；若是，则进行所配轮次负荷的多切计算，一次切除多轮次配置下的所有负荷进行潮流计算；若否，则进行首轮次配置负荷的切除计算，解析计算结果并存储至存储器；

b.根据上述步骤的计算结果，判断监视断面的其余元件负荷是否超出配置的限额；若超出限额，则执行步骤c；若不超出限额，则解析并将计算结果存储至存储器；

c.判断所有轮次是否切除完成，若所有轮次负荷未切除完成，则返回步骤进行下一轮次模拟装置切除负荷动作计算，否则解析并将计算结果存储至存储器。

5.根据权利要求1所述的一种用于电网安全稳定控制装置的监测分析系统，其特征在于：包括用于配置模型策略信息的模型配置模块、用于采集电网模型信息的信息采集模块、循环存储器和用于对各监控断面进行断面元件N-1故障情况下装置动作策略切机切负荷模拟计算的策略校核模块，所述的模型配置模块和信息采集模块的输出端分别与循环存储器的输入端相连，循环存储器的输出端与策略校核模块的输入端相连。

6.根据权利要求5所述的一种用于电网安全稳定控制装置的监测分析系统，其特征在于：还包括用于判断监控断面分析状态的监视断面集合判断模块、数据库、状态校核模块、定值校核模块、异常捕获模块、动作情况模块和可视化展现模块；所述的监视断面集合判断模块的输入端与循环存储器的输出端相连，输出端分别与策略校核模块、可视化展现模块的输入端相连；所述的数据库的输入端与策略校核模块的输出端相连，输出端分别与状态校核模块、定值校核模块、异常捕获模块、动作情况模块的输入端相连；所述的状态校核模块、定值校核模块、异常捕获模块、动作情况模块的输出端分别与可视化展现模块的输入端相连。

7.根据权利要求6所述的一种用于电网安全稳定控制装置的监测分析系统，其特征在于：所述的状态校核模块、定值校核模块、异常捕获模块、动作情况模块的输入端分别与信息采集模块的输出端相连。