CN104242453A - 一种用于主电网母线的电压告警方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于主电网母线的电压告警方法，包括如下步骤：(1)对母线和电压等级的关联关系进行判断，对同属一个电压等级的多条母线，取其中电压值与额定值的差值最小的母线进行越限判断；(2)对中枢点电压值进行滤波处理，得到相对平滑的电压曲线，依据曲线对电压变化趋势进行分析，并计算按此趋势到达越限值的时间，若时间小于设定值，进行预警；(3)读取前一日母线运行电压的历史数据，对今日电压越限风险进行评估，发现风险时进行告警，对告警进行分类并通知调度运行人员提早制订处理方案。本发明将分析对象提升到电压等级，既避免因为母线检修造成的误报情况，又保留了常规处理方法的母线电压实时越限监视功能。

Description

一种用于主电网母线的电压告警方法

技术领域

本发明涉及一种母线电压告警方法，尤其涉及一种用于网省级电网调度机构监视主电网母线的电压告警方法，属于电能质量监测技术领域。

背景技术

随着我国国民经济的迅速发展,电力工业已经进入了大电网、大机组、高电压的发展时期。国民经济对电网运行安全性、可靠性、经济性提出了更高的要求,同时对电网电能质量的要求也越来越高。电网电压的过高、过低、波动过大等都会对用户负荷设备、电网自身设备运行及电网的网损等产生严重影响。电压质量的优劣也综合反映了电网规划、运行、控制的整体水平。

基于电压水平的重要性，相关部门对各级电网电压运行水平提出了较严格的要求并制订了考核办法，各级调度机构对电压运行情况的监视给予了极大的重视，并使用了各种手段辅助电压监视工作。当前的监视手段主要采用实时监视的方法，根据事先设置的限值对中枢点母线电压数值进行周期判断，超过限值进行告警，这种方法存在以下问题：1.告警限值选取困难，如果设置较为宽松，告警时电压已经达到越限边缘，没有给电压调整留出足够时间；如果设置较为严格，会对实际未越限的情况频繁告警；2.视对象为单条母线，对于同一电压等级存在多条母线、部分运行、部分检修时会误发告警；3.仅根据电压实时数据进行判断，没有结合前一日及今日电压变化特征，无法对潜在风险给出告警；4.无法对异常信息按紧迫程度进行分类，不利于调度运行人员快速发现应重点关注的对象。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题在于提供一种用于主电网母线的电压告警方法。

为实现上述的发明目的，本发明采用下述的技术方案：

一种用于主电网母线的电压告警方法，包括如下步骤：

(1)对母线和电压等级的关联关系进行判断，对同属一个电压等级的多条母线，取其中电压值与额定值的差值最小的母线进行越限判断；

(2)对中枢点电压值进行滤波处理，得到相对平滑的电压曲线，依据曲线对电压变化趋势进行分析，并计算按此趋势到达越限值的时间，若时间小于设定值，进行预警；

(3)读取前一日母线运行电压的历史数据，对今日电压越限风险进行评估，发现风险时进行告警，对告警进行分类并通知调度运行人员提早制订处理方案。

其中较优地，所述步骤(1)中，从电网模型中读取电压等级与物理母线的对应关系并保存，对每个电压等级进行逐个判断。

其中较优地，所述电压等级与物理母线为一对多的关系，主站内多条母线线电压数值存在差异时，对每条母线线电压数值进行判断，若存在至少一条母线线电压合格，则该电压等级电压合格；当全部母线都不合格时，则该电压等级已经越限。

其中较优地，所述步骤(2)中的中枢点电压值进行滤波处理时，采用移动平均方法处理当日母线电压数据，并得到今日零点到当前时刻的电压曲线。

其中较优地，利用所述电压曲线，计算当前时刻的电压曲线斜率；根据所述电压曲线斜率进行动态限值判断：当所述电压曲线斜率上升较快时，告警电压限值向正常值方向调整；当所述电压曲线斜率较为平缓时，告警电压限值向运行限值方向调整。

其中较优地，对当日电压数据进行分析，获取今日允许出现的最大、最小电压值，将数值输出到其它功能以实现电压调整。

与现有技术相比较，本发明具有如下有益效果：

1.分析对象提升到电压等级，既避免因为母线检修造成的误报情况，又保留了常规处理方法的母线电压实时越限监视功能；

2.通过电压发展趋势分析，实现在电压变化剧烈时更早进行通知，在电压变化较为平缓时延迟通知，起到动态限值判断的作用，避免了固定限值带来的误报或者晚报的情况；

3.结合前日母线电压历史数据，能够更早发现越限风险，为电压调整赢得更多时间；

4.按实际越限情况和风险严重情况进行分类显示，有利于进行针对性处理；

5.通过将分析结果输出到其它应用，实现电压自动调整，避免越限的发生。

附图说明

图1是本发明所提供的电压监视告警方法的整体流程图；

图2是电网电压等级与物理母线的对应关系示意图；

图3是对某220kV母线日电压数据进行移动平均值拟合的效果图；

图4是某220kV母线线电压的原始数值曲线图；

图5是某220kV母线线电压移动平均滤波后的曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容作进一步的详细说明。

参见图1，本发明提供一种用于主电网母线的电压告警方法，包括如下步骤：读取各电压等级电压限值、允许偏差范围、预警时间等配置信息，从中读取220kV及以上电压等级与母线的对应关系，电压等级个数为n。初始化今日各电压等级电压统计数据，然后读取所有被监视母线前一日的电压历史数据，令标号i从1开始对n个电压等级的母线电压进行遍历，若遍历完成，则进入睡眠模式，并判断是否跨天，如果没有跨天，则重新遍历，如果跨天，则进行初始化并重新统计今日各电压等级电压数据。如果未遍历完成，则读取第i个电压等级下的所有母线的电压值，实时进行电压值越限判断，如果发生越限，则进行告警，将转到下一个电压等级继续遍历；如果没有发生越限，则实时进行越限分析，如果存在风险，则进行告警，将转到下一个电压等级继续遍历；如果不存在风险，则进行今日越限风险分析，如果存在风险，则进行告警，将转到下一个电压等级继续遍历；如果不存在风险，则不进行告警，将转到下一个电压等级继续遍历。

上述用于主电网母线的电压告警方法可以进一步概括为如下步骤：

步骤(1)：对母线和电压等级的关联关系进行判断，对同属一个电压等级的多条母线，取其中电压值与额定值的差值最小的母线进行越限判断；

步骤(2)：对中枢点电压值进行滤波处理，得到较平滑的电压曲线，依据曲线对电压变化趋势进行分析和预测，在所述中枢点电压向不合格方向发展时，计算按此趋势到达越限值的时间，若时间小于设定值，进行预警；

步骤(3)：读取前一日母线运行电压的历史数据，对今日电压越限风险进行评估，发现风险时进行告警，对告警进行分类并通知调度运行人员提早制订处理方案。

下面对各步骤作进一步的详细说明。

步骤(1)：根据电网模型对母线和电压等级的关联关系进行判断，对同属一个电压等级的多条母线，根据线电压合格的母线电压数值进行越限判断，有效滤除母线检修对电压监视的影响。

本发明以电压等级作为整体监视对象，输电网正常运行方式中，同一电压等级的多条母线并列运行，各母线电压数值基本一致，当其中部分母线检修从电网中脱离时，其它母线正常运行，无需对检修母线的电压值进行判断。

通过使用调度自动化系统平台提供的接口，从电网模型中读取电压等级与物理母线的对应关系并保存。在电压监视时，对每个电压等级进行逐个判断，是否越限或是存在各种越限风险。

如图2所示，电压等级与物理母线为一对多的关系，XX站220kV电压等级对应着XX站220kV第1～n号母线。

本发明将同属一个电压等级的多条母线，作为一个考核对象处理。如果存在至少一条母线线电压合格，就认为该电压等级电压合格。当多条母线线电压都不合格时，则该电压等级已经越限。当主站多条母线线电压数值存在差异时，对每条母线线电压数值进行判断，并选择其中与该电压等级额定值的差值(母线电压与额定值之差的绝对值)最小的作为基准进行判断。这种处理方式可以有效避免因采集、传输、主站处理以及母线停运引起个别母线电压越限对电压监视的影响。

步骤(2)：对中枢点电压值进行滤波处理，得到较平滑的电压曲线，依据电压曲线对电压发展、变化趋势进行分析和预测，并计算按此趋势到达越限值的时间，若时间小于设定值则进行预警。

对中枢点电压值进行滤波处理时，本发明利用移动平均方法进行处理当日母线电压数据，得到今日零点到当前时刻的电压曲线，对当前时刻电压曲线斜率进行计算，并计算按此斜率发展，一定时间后母线电压数值，并对此种情况电压是否数值越限、波动偏差越限，如果越限记录当前值及越限数值，进行告警。

如图3所示，选取某220kV母线日曲线数据进行移动平均值拟合，周期设置值为50，其中曲线A为母线电压原始数据，曲线B为拟合后的曲线，可见拟合后的曲线较好的反映了母线实际电压数值的发展趋势，通过拟合曲线进行判断，能够较好的预测母线电压发展。

下面针对该母线电压数据进行预警分析，参见图4、图5，220kV母线线电压上限数值为242kV，原始数值曲线和滤波后的曲线均清晰的反映了当日的两次越限情况，从曲线我们可以看出，母线在电压数值越限前为单调上升状态，近似线性，两次越限电压数值上升斜率存在差别，第二次电压数值上升较快。按提前5分钟进行预警设置，两次越限的越限时间、上升斜率、告警时间和告警时电压数值如下表所示：

	第一次越限	第二次越限
			越限时间	02:16	10:03
上升斜率(kV/分钟)	0.0472	0.077
			预警时间	02:11	09:58
预警时电压数值(kV)	241.76	241.615

表1 两次越限电压数值

我们可以看出，由于电压第一次越限时由于斜率较小，预警时电压数值为241.76kV；电压第二次越限时电压数值变化较第一次剧烈，预警时电压数值为241.615kV，小于第一次预警时电压数值。

因此，本发明通过电压发展趋势分析，实现了动态限值判断的作用。即，在固定时间内，在电压变化剧烈时，预警电压数值相对较小；电压变化平缓时，预警电压数值相对较大，从而有效的避免了因采集、处理等因素引起的电压波动对电压趋势判断的干扰，避免了固定限值带来的误报或者晚报的情况。

步骤(3)：读取前一日母线运行电压的历史数据，对今日电压越限风险进行评估，发现风险时进行告警，通知调度运行人员提早制订处理方案。

母线电压变化规律受运行方式和负荷变化规律影响，通过对大量母线电压日曲线进行比较、分析，我们发现同一母线在同一时期日电压变化规律具有相似的特征，因此，通过对前一日母线电压数据进行分析，结合当前电压数值，可以对今日电压风险进行预测。

从电力调度自动化系统中，可以读取母线前一日的电压曲线，在实时监视过程中，读取当前母线电压数值，分析前一日当前时刻到24点母线电压向上、向下变化数值，假设今日电压变化特征一致，当前电压数值向上、向下变化相同数值，如果电压数值越限或者偏差越限，则认为该母线存在今日越限风险，发送相应告警。通过结合前日母线电压历史数据，能够更早的发现越限风险，为电压调整赢得更多时间。

例如，当前时间为12:00，当前母线电压值为230kV，前一日12:00该母线电压为227kV，前一日12:00～24:00期间该母线电压最大值为233kV、最小值为222kV，则可推测该母线今日12:00～24：00期间电压最大值为236kV，最小值为225kV，结合今日0:00～12:00期间该母线电压的最大值和最小值便可对该母线今日是否存在越限风险进行判断。

省级电网调管的500kV和220kV母线数量庞大，如果不加区分地进行监视和分析会给调度运行人员带来巨大的负担。因此，本发明对将告警进行分类。通过周期性的对母线电压进行滤波、变化趋势分析、前日电压数值分析处理，我们按电压实际越限情况和风险严重情况将监视对象分为越限、当前存在越限风险、今日存在越限风险和正常4类，对于数量较少的前3类母线进行分类展示，使调度运行人员能够快速定位需重点关注的母线，并进行针对性处理。

在实时监视过程中，通过母线电压的当前最大值和最小值，可以计算出该母线今日电压允许的最大值和最小值，与调度自动化系统中的自动电压控制模块相配合，自动传递母线电压允许范围，可以实现电压的自动调整。

以上对本发明所提供的用于主电网母线的电压告警方法进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。

Claims (6)

1.一种用于主电网母线的电压告警方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)对母线和电压等级的关联关系进行判断，对同属一个电压等级的多条母线，取其中电压值与额定值的差值最小的母线进行越限判断；

(2)对中枢点电压值进行滤波处理，得到相对平滑的电压曲线，依据曲线对电压变化趋势进行分析，并计算按此趋势到达越限值的时间，若时间小于设定值，进行预警；

(3)读取前一日母线运行电压的历史数据，对今日电压越限风险进行评估，发现风险时进行告警，对告警进行分类并通知调度运行人员制订处理方案。

2.如权利要求1所述的电压告警方法，其特征在于：

所述步骤(1)中，从电网模型中读取电压等级与物理母线的对应关系并保存，对每个电压等级进行逐个判断。

3.如权利要求2所述的电压告警方法，其特征在于：

所述电压等级与物理母线为一对多的关系，主站内多条母线线电压数值存在差异时，对每条母线线电压数值进行判断，若存在至少一条母线线电压合格，则该电压等级电压合格；当全部母线都不合格时，则该电压等级已经越限。

4.如权利要求1所述的电压告警方法，其特征在于：

所述步骤(2)中的中枢点电压值进行滤波处理时，采用移动平均方法处理当日母线电压数据，并得到今日零点到当前时刻的电压曲线。

5.如权利要求4所述的电压告警方法，其特征在于：

利用所述电压曲线，计算当前时刻的电压曲线斜率；根据所述电压曲线斜率进行动态限值判断：当所述电压曲线斜率上升较快时，告警电压限值向正常值方向调整；当所述电压曲线斜率较为平缓时，告警电压限值向运行限值方向调整。

6.如权利要求1～4中任意一项所述的电压告警方法，其特征在于：

对当日电压数据进行分析，获取今日允许出现的最大、最小电压值，将数值输出到其它功能以实现电压调整。