CN103886419A - 一种电网运行方式规划校核分析系统 - Google Patents

一种电网运行方式规划校核分析系统 Download PDF

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秦长锋
裘微江
孙永峰
陈继林
吴国辉
康建东
张亮
张松树
陈勇
周志强
何春江
刘娜娜
李星
臧主峰
郭中华
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State Grid Corp of China SGCC
China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
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    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/50—Systems or methods supporting the power network operation or management, involving a certain degree of interaction with the load-side end user applications

Abstract

本发明提供一种电网运行方式规划校核分析系统，该系统包括：数据管理模块、仿真计算模块以及分别与所述数据管理模块和所述仿真计算模块连接的电网可视化互动模块；所述数据管理模块设有数据导入接口；所述仿真计算模块设有并行计算接口和结果输出接口。本发明提供的系统提供电网运行数据的浏览与修改，地理图上潮流信息的显示，以及潮流、暂稳、小干扰、短路电流等校核计算，对方式数据进行详细的分析；将规划人员从目前繁琐、枯燥、非标准化的、易出错的手工数据录入中解放出来，提高了电网规划的科学性、可靠性和工作效率。

Description

一种电网运行方式规划校核分析系统
技术领域
本发明涉及一种电网管理系统，具体讲涉及一种电网运行方式规划校核分析系统。
背景技术
目前，已有一些商业软件应用于电网规划领，主要的软件产品有电力系统分析综合程序软件包（PSASP）和BPA软件（中国版），这两个软件均由中国电力科学研究院研制开发，应用于我国电力公司的规划设计、调度运行等部门，受到了用户的广泛好评。国外应用于电网规划领域的软件产品主要有EDSA Technical2000(美国ESDA公司)、TRANSMISSION2000（美国CAI公司）、PSAPAC(加拿大LPI公司)等。
但现有的这些软件都有一些局限性：（1）不能很好的与其他软件集成，数据建立比较麻烦，不具备对外的访问接口；（2）缺乏功能强大的图形平台支持；（3）不能很好的对数据进行管理；（4）结果输出形式不灵活。这些缺陷说明急需提供一种电网运行方式的规划校核分析系统。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种电网运行方式规划校核分析系统。
为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
一种电网运行方式规划校核分析系统，其特征在于，所述系统包括：数据管理模块、仿真计算模块以及分别与所述数据管理模块和所述仿真计算模块连接的电网可视化互动模块；所述数据管理模块设有数据导入接口；所述仿真计算模块设有并行计算接口和结果输出接口。
优选地，所述数据管理模块包括：校核分析服务端子模块，电网数据管理子模块和运行方式管理子模块；所述校核分析服务端子模块接收所述数据导入接口传输的数据，分别向所述电网数据管理子模块和所述运行方式管理子模块发送电网数据请求和运行方式数据请求，并将请求的数据返回校核分析客户端；所述电网数据管理子模块和所述运行方式管理子模块分别存储所述电网数据和所述运行方式数据。
优选地，所述仿真计算模块包括：潮流计算子模块、暂稳计算子模块、小扰动分析子模块、电压稳定性分析子模块和静态安全分析子模块；所述并行计算接口接收所述电网可视化互动模块发送的数据；所述结果输出接口将计算结果返回至所述电网可视化互动模块。
优选地，所述潮流计算子模块计算待测电网的潮流；所述暂稳计算子模块计算待测电网的暂态稳定性；所述小扰动分析子模块分析待测电网的小扰动动态稳定性；所述电压稳定性分析子模块得出待测电网的电压崩溃点，并确定待测电网的电压稳定裕度；所述静态安全分析子模块对待测电网进行静态安全分析。
优选地，所述电网可视化互动模块为校核分析客户端，其包括：厂站展示及互动子模块、厂站编辑子模块和分层显示子模块。
优选地，所述厂站展示及互动子模块展示待测电网的主网架，并提供操作接口；所述厂站编辑子模块编辑厂站，并根据拓扑关系找出与其连接的其他厂站；所述分层显示子模块按电压等级分层显示厂站元件。
优选地，所述连接包括：通过通信总线进行数据的交换和控制命令的传递。
优选地，所述数据导入接口分别映射所述电网数据管理子模块和所述运行方式管理子模块。
优选地，所述并行计算接口分别映射所述潮流计算子模块、暂稳计算子模块、小扰动分析子模块、电压稳定性分析子模块和静态安全分析子模块。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
利用本发明的系统可提供电网运行数据浏览与修改，地理图上潮流信息显示，以及潮流、暂态稳定、短路电流水平、静态安全水平、电压稳定等校核计算，对方式数据进行详细的分析，并针对存在的问题提出了有效的建议和解决措施；
电网规划校核分析系统遵循以市场为导向、以安全稳定为基础、以经济效益为中心的原则，通过科学的规划,建设网络坚强、结构合理、安全可靠、运行灵活、经济高效的电网，不断提高供电能力和电能质量，以满足经济增长和社会发展的需要。
该系统将规划人员从目前繁琐、枯燥、非标准化的、易出错的手工数据录入中解放出来，提高了电网规划的科学性、可靠性和工作效率；增加了校核功能，完善了计算结果。
附图说明
图1是本发明电网运行方式规划校核分析系统结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本系统主要为电网运行方式部门服务。本系统从潮流、稳定、短路电流水平、静态安全水平、电压稳定等方面进行了分析，并针对存在的问题提出了有效的建议和解决措施，为电网“大运行”、“大规划”、“大建设”工作提供了有效的数据及决策依据。
规划电网校核分析系统支持数据接入，同时能对年度方式、调度运行、事故分析等各类稳定计算数据进行动态过程分析和稳定状况综合评估，提供通用的综合仿真计算服务。系统结构如图1所示，由数据管理模块、仿真计算模块和分别连接数据管理模块、仿真计算模块的电网可视化互动模块通过通信服务总线连接而成。
一、数据管理模块；即协同数据平台，为各个电网的安全分析系统提供统一的数据来源，以实现各种电网应用实现基础信息与计算成果的共享，协同工作，共同为电网的安全稳定经济运行提供决策支持；数据管理模块主要包括电网数据管理；校核分析服务端子模块对电网可视化互动模块发来的校核分析操作和数据请求等消息的响应，提供校核分析应用服务端逻辑处理。调用数据管理模块的数据导入接口所映射的各类服务端口（包括电网数据管理子模块和运行方式管理子模块对应的服务端口），为仿真校核分析提供服务。
二、仿真计算模块；该模块的功能是实现全面的电网安全分析、评估和全过程仿真，采用多种稳定计算方法，能实现电网的全面分析。仿真模型和算法是对电力系统运行规律的模拟，能提供科学计算决策。仿真计算模块有机集成了各类仿真模型和算法（动态安全分析与评估、稳定裕度评估、调度辅助决策等），通过机群的并行计算方式，发挥分网并行和任务并行的综合优势，快速分析电网当前运行工况或预想运行工况下的安全稳定问题。通过该模块，能够实现相关数据的处理、计算任务的调度和执行以及计算结果的反馈等。该模块的子模块包括：
潮流计算：潮流计算是电力系统分析最基本的计算，也是电力系统非常重要的分析计算，用以研究系统规划和运行中提出的各种问题。它是指在给定电力系统网络拓扑、元件参数和发电、负荷参量条件下，计算有功功率、无功功率及电压在电力网中的分布。潮流计算是根据给定的电网结构、参数和发电机、负荷等元件的运行条件，确定电力系统各部分稳态运行状态参数的计算。通常给定的运行条件有系统中各电源和负荷点的功率、枢纽点电压、平衡点的电压和相位角。待求的运行状态参量包括电网各母线节点的电压幅值和相角，以及各支路的功率分布、网络的功率损耗等。
暂稳计算：指电力系统受到大干扰后，各同步发电机保持同步运行并过渡到新的或恢复到原来稳态运行方式的能力。根据暂态稳定预想故障集，对电网进行详细的时域仿真计算，依照预置的判稳原则，通过暂态稳定计算可以判别系统的暂态功角稳定性、暂态电压稳定性和暂态频率稳定性。系统分别利用时域仿真法、直接法和数据挖掘来判断系统的暂态稳定性，兼顾暂稳计算的准确性和快速性。
小扰动分析：对系统进行小扰动动态稳定分析，自动求解全网所有低频振荡模式，并从中筛选出最关键的若干主导振荡模式，以判别系统的小干扰稳定性。在系统阻尼不足时进一步分析可能激发低频振荡的原因，并给出相应的改进措施。小干扰稳定分析方法是线性化的稳定分析方法，即在运行点附近，对各状态变量线性化，形成描述线性系统的状态方程，其系数矩阵称为该系统的状态矩阵。电力系统小干扰稳定性由状态矩阵的所有特征值决定。它的主要结果包括特征值、模态图及相关因子的求解、小干扰稳定辅助决策、主导模式特征根轨迹、线性化时域响应及频域响应等，根据结果判断系统小干扰稳定性。
电压稳定：基于连续潮流的方法，采用预先设定的负荷增长方式(可由短期负荷预测得到)和调度方式(可由短期的发电计划得到)，充分考虑系统中各种与电压稳定性密切相关的影响因素，如负荷特性、有载调压变压器(OLTC,On Load Tap Changer)的分接头调整、发电机有功和无功裕度、线路传输功率裕度等，以及可能出现的系统故障的影响，在此基础上求解系统的电压崩溃点，进一步确定系统的电压稳定裕度。
静态安全分析：针对指定的输电断面，在规定或者自动生成的开机顺序下，计算电力系统在受到小扰动后，不发生非周期振荡，自动恢复到起始运行状态的能力。
三、电网可视化互动模块（即校核分析客户端）；该模块利用可视化，直观明了地表示出系统安全分析计算结果和电网动态变化过程。利用交互技术，实现用户校核分析指令的输入和结果反馈输出。利用校核分析流程控制，来动态组合问题以及控制校核分析过程，满足决策需要。该子模块实现了运行方式设定等操作的互动化、电网仿真及安全评估结果的可视化。该模块的子模块包括：
厂站展示及互动：利用三维技术，将电网的主网架展示给用户，并提供方便的图形操作接口给用户，方便用户修改当前运行方式并提供回滚操作，以及及时评估当前运行方式的功能，并对评估后的指标情况，用曲线，柱图，饼图和表格的形式展现给用户，方便用户衡量当前运行方式。
快速厂站编辑：首先确定一个厂站，根据母线信息画出该厂站；点击右键，根据拓扑关系找到该厂站关联的其他厂站，提供自动画出220kv厂站、500kv厂站、所有电压等级厂站的功能，提高了效率。
元件分层显示：系统提供分层叠加显示技术，即按照电压等级(220kv,500kv)，当图形放大到一定比例（如“编辑界面分辨率/显示界面分辨率”的比值介于“1.5～3”之间）时，低电压等级(220kv)信息方可显示，使用户可以在不同电压等级下快速切换。
通信服务总线为各软件模块提供数据通信和消息通信服务，通过通信总线，系统中的各模块可以进行数据交换和控制命令传递，从而形成一个有机整体。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种电网运行方式规划校核分析系统，其特征在于，所述系统包括：数据管理模块、仿真计算模块以及分别与所述数据管理模块和所述仿真计算模块连接的电网可视化互动模块；所述数据管理模块设有数据导入接口；所述仿真计算模块设有并行计算接口和结果输出接口。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述数据管理模块包括：校核分析服务端子模块，电网数据管理子模块和运行方式管理子模块；所述校核分析服务端子模块接收所述数据导入接口传输的数据，分别向所述电网数据管理子模块和所述运行方式管理子模块发送电网数据请求和运行方式数据请求，并将请求的数据返回校核分析客户端；所述电网数据管理子模块和所述运行方式管理子模块分别存储所述电网数据和所述运行方式数据。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述仿真计算模块包括：潮流计算子模块、暂稳计算子模块、小扰动分析子模块、电压稳定性分析子模块和静态安全分析子模块；所述并行计算接口接收所述电网可视化互动模块发送的数据；所述结果输出接口将计算结果返回至所述电网可视化互动模块。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于：所述潮流计算子模块计算待测电网的潮流；所述暂稳计算子模块计算待测电网的暂态稳定性；所述小扰动分析子模块分析待测电网的小扰动动态稳定性；所述电压稳定性分析子模块得出待测电网的电压崩溃点，并确定待测电网的电压稳定裕度；所述静态安全分析子模块对待测电网进行静态安全分析。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电网可视化互动模块为校核分析客户端，其包括：厂站展示及互动子模块、厂站编辑子模块和分层显示子模块。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于：所述厂站展示及互动子模块展示待测电网的主网架，并提供操作接口；所述厂站编辑子模块编辑厂站，并根据拓扑关系找出与其连接的其他厂站；所述分层显示子模块按电压等级分层显示厂站元件。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述连接包括：通过通信总线进行数据的交换和控制命令的传递。
8.如权利要求2所述的系统，其特征在于：所述数据导入接口分别映射所述电网数据管理子模块和所述运行方式管理子模块。
9.如权利要求3所述的系统，其特征在于：所述并行计算接口分别映射所述潮流计算子模块、暂稳计算子模块、小扰动分析子模块、电压稳定性分析子模块和静态安全分析子模块。
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