CN104281981A - 一种用于调度专业的电网运行发展智能分析系统及方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于调度专业的电网运行发展智能分析系统及方法。系统包括信息采集设备、远方控制设备、电网运行设备、以太网交换机、调度自动化系统、自动减负荷系统和电网运行发展智能分析计算中心；信息采集设备和远方控制设备分别通过以太网交换机与电网运行设备相连接；调度自动化系统和自动减负荷系统分别通过太网交换机与电网运行发展智能分析计算中心相连接。本发明效果：填补了电网运行发展情况智能分析的空白，提高了电网运行发展分析的准确性及及时性，保证了电网安全、稳定、健康的发展。特别是电网运行发展数据计算分析阶段，计算方法科学合理，提高了发展分析的准确性和及时性。有效实现了电网调度专业各系统间的数据互通。
Description
技术领域
本发明属于电网运行发展智能分析领域，特别是涉及一种用于调度专业的电网运行发展智能分析系统及方法。
背景技术
过去，电网运行从数据收集、统计分析到电网运行方案优化、调整的过程多是通过调度自动化技术实现，包括利用电网交流数据采集与处理电网物理信息、通过操作人员计算统计分析电网运行数据，凭操作人员的经验判断电网运行情况并制定解决方案，通过远方终端、变电站自动化、配电网自动化、调度自动化等技术进行方案的具体实施。但由于电网运行数据的采集、分析、处理的过程节点独立、各系统不通、运行情况分析判断结果因人而异，并且电网运行数据的计算统计分析方法及优化方案的制定还处在人为处理的阶段，采用这种方式的计算结果因为人为因素决定了结果数据的准确率很少能达到100％，错误的统计结果导致了处理方案存在偏差。这些都致使整个电网分析处理过程周期漫长、耗时耗力，不能及时处理电网运行的异常情况，是电网安全稳定运行的极大隐患，给生产生活带来不必要的影响，损害了各方利益。
为此，业界需要一种电网运行智能发展分析系统技术，期望通过对电网运行情况(N-1通过率、短路电流、运行等效平均功率最经济输送功率比例及比例分布情况、主变最大负载率、主变平均负载率等)准确分析处理，准确评估电网安全性、电网可靠性、线路容量利用率、主变容量利用率等情况，调节电网运行方案来达到地区生产、生活用电的最佳供电状态，使得电能负载分配合理，减少居民、企业因不必要的电力运行调整遭成的不便及损失，达到电网安全、稳定、经济运行的最佳状态。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种用于调度专业的电网运行发展智能分析系统及方法。
为了达到上述目的，本发明提供的用于调度专业的电网运行发展智能分析系统及方法包括：信息采集设备、远方控制设备、电网运行设备、以太网交换机、调度自动化系统、自动减负荷系统和电网运行发展智能分析计算中心；其中：
信息采集设备为电网运行数据信息采集设备；远方控制设备为电网中的远方控制设备，以太网交换机为工业以太网交换机；
信息采集设备和远方控制设备分别通过以太网交换机与电网运行设备相连接，并进行双向通讯，信息采集设备和远方控制设备向电网运行设备上传电网运行数据信息；
调度自动化系统为电网调度自动化系统D5000或OPEN3000，其通过太网交换机与电网运行发展智能分析计算中心相连接，并进行数据互通，从中获取电网运行信息，并返回电网运行优化方案；
自动减负荷系统为用于调整电网负荷的系统，其通过太网交换机与电网运行发展智能分析计算中心相连接，并进行数据互通，为其提供电网运行优化方案中负荷调整的参数。
所述的信息采集设备和远方控制设备分别通过RS232接口通讯协议转换器与电网运行设备相连接，并进行双向通讯。
本发明提供的用于调度专业的电网运行发展智能分析方法是由上述系统中电网运行发展智能分析计算中心的专用程序模块实现的，所述专用程序模块包括数据库、数据处理与存储模块、电网关键物理量计算模块、电网运行情况智能分析模块的优化方案输出模块，其特征在于：所述的分析方法包括按顺序执行的下列步骤：
步骤1)数据处理与存储模块以预设的固定信息采集类型、采集方式,通过信息采集设备获取电网运行过程中包括电压、电流、有功功率、无功功率在内的物理量信息，并从调度自动化系统中获取包括变压器额定容量、电网负荷信息、线路信息、设备信息在内的电网其他运行数据；
步骤2)数据处理与存储模块将上述获取的电压、电流、有功功率、无功功率、变压器额定容量、电网负荷信息、线路信息和设备信息进行处理，过滤无效数据，最后将上述得到的信息存储到数据库中；
步骤3)电网关键物理量计算模块利用电网运行情况统计计算方法上述对得到的数据进行自动的统计计算，并将计算的结果存储到数据库中；
步骤4)电网运行情况智能分析模块将电网关键物理量计算模块的计算结果数值与电网发展指标进行对比，并进行指标分析；
步骤5)优化方案输出模块将电网实际工作中累积下来的典型经验录入系统中，并与电网运行情况智能分析模块的分析结果进行绑定；在获得分析结果后，系统将自动给出对应的电网优化方案，其中电网优化方案内容包括电网负荷调整系数、方式，线路及设备运行相关系数、方式；获取的优化方案将提供至调度自动化系统5及自动减负荷系统，由调度自动化系统和自动减负荷系统对电网运行参数进行调整，并将调整后的电网运行参数发送到远方控制设备，远方控制设备通过以太网交换机发送控制命令至电网运行设备，电网运行设备执行具体操作。
本发明提供的用于调度专业的电网运行发展智能分析系统及方法的优点及效果：
本发明填补了电网运行发展情况智能分析的空白，提高了电网运行发展分析的准确性及及时性，保证了电网安全、稳定、健康的发展。
特别是电网运行发展数据计算分析阶段，计算方法科学合理，提高了发展分析的准确性和及时性。
本系统及方法有效实现了电网调度专业各系统间的数据互通。
随着系统和方法的推广实施及应用，将具有较高的经济性。
附图说明
图1为本发明提供的用于调度专业的电网运行发展智能分析系统的结构示意图。
图2为本发明提供的用于调度专业的电网运行发展智能分析方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的用于调度专业的电网运行发展智能分析系统及方法进行详细说明。
如图1所示，本发明提供的用于调度专业的电网运行发展智能分析系统包括：信息采集设备1、远方控制设备2、电网运行设备3、以太网交换机4、调度自动化系统5、自动减负荷系统6和电网运行发展智能分析计算中心7；其中：
信息采集设备1为电网运行数据信息采集设备；远方控制设备2为电网中的远方控制设备，以太网交换机4为工业以太网交换机；
信息采集设备1和远方控制设备2分别通过以太网交换机4与电网运行设备3相连接，并进行双向通讯，信息采集设备1和远方控制设备2向电网运行设备3上传电网运行数据信息；
调度自动化系统5为电网调度自动化系统D5000或OPEN3000，其通过太网交换机4与电网运行发展智能分析计算中心7相连接，并进行数据互通，从中获取电网运行信息，并返回电网运行优化方案；
自动减负荷系统6为用于调整电网负荷的系统，其通过太网交换机4与电网运行发展智能分析计算中心7相连接，并进行数据互通，为其提供电网运行优化方案中负荷调整的参数。
所述的信息采集设备1和远方控制设备2分别通过RS232接口通讯协议转换器与电网运行设备3相连接，并进行双向通讯。
本发明提供的用于调度专业的电网运行发展智能分析方法是由上述用于调度专业的电网运行发展智能分析系统中电网运行发展智能分析计算中心7的专用程序模块实现的，所述专用程序模块包括数据库、数据处理与存储模块、电网关键物理量计算模块、电网运行情况智能分析模块的优化方案输出模块。
如图2所示，本发明提供的用于调度专业的电网运行发展智能分析方法包括按顺序执行的下列步骤：
步骤1)数据处理与存储模块以预设的固定信息采集类型、采集方式,通过信息采集设备1获取电网运行过程中的电压、电流、有功功率、无功功率等物理量信息，并从调度自动化系统5中获取电网其他运行数据，如变压器额定容量、电网负荷信息、线路信息、设备信息；
步骤2)数据处理与存储模块将上述获取的电压、电流、有功功率、无功功率、电网负荷信息、线路信息和设备信息等电网运行数据进行处理，过滤无效数据，最后将上述得到的信息存储到数据库中；
步骤3)电网关键物理量计算模块利用电网运行情况统计计算方法上述对得到的数据进行自动的统计计算，并将计算的结果存储到数据库中；
步骤4)电网运行情况智能分析模块将电网关键物理量计算模块的计算结果数值与电网发展指标进行对比，并进行指标分析；
指标分析主要采用定量分析与定性分析相结合，定量为主，定性为辅的方法。以各系统采集数据和统计数据为基础，多维度多层级地对各项指标开展量化分析，确定影响指标趋优或趋劣的关键因素；
步骤5)优化方案输出模块将电网实际工作中累积下来的典型经验录入系统中，并与电网运行情况智能分析模块的分析结果进行绑定；在获得分析结果后，系统将自动给出对应的电网优化方案，其中电网优化方案内容包括电网负荷调整系数、方式，线路及设备运行相关系数、方式；获取的优化方案将提供至调度自动化系统5及自动减负荷系统6，由调度自动化系统5和自动减负荷系统6对电网运行参数进行调整，并将调整后的电网运行参数发送到远方控制设备2，远方控制设备2通过以太网交换机4发送控制命令至电网运行设备3，电网运行设备3执行具体操作，由此达到远程对电网运行设备3进行控制，以调整电网运行状态的目的。
在步骤3)中，所述的统计计算方法包括下列步骤：
步骤3.1)电网安全性计算；
步骤3.2)电网可靠性计算；
步骤3.3)发展效率与效益——线路容量利用率计算；
步骤3.4)发展效率与效益——主变容量利用率计算。
在步骤3.1)中，所述的电网安全性计算包括下列计算方法：
算法1)220千伏及以上电网N-1通过率，用以检验电网结构强度和运行方式是否满足安全运行要求，该指标适用于750、500(330)、220千伏电压等级。
N-1通过率(％)＝满足N-1的元件数量(个)/总元件数量(个)
算法2)220千伏及以上同塔双回线N-2通过率
该指标考虑某一电压等级同塔双回线中满足N-2的线路比例。该指标是有关电网结构强度的参考指标。该指标适用于750、500(330)、220千伏电压等级。
同塔双回线N-2通过率＝满足N-2的同塔双回线回数(回)/同塔双回线总回数(回)
算法3)县级供电区低电压用户比例
县级供电区低电压用户比例＝低电压用户/总户数。
在步骤3.2)中，所述的电网可靠性计算包括下列计算方法：
算法4)供电可靠率(RS-3)
供电可靠率(RS-3)为不计及因系统电源不足而需限电的情况。
算法5)变压器可用系数
该指标反映各电压等级变压器的可用小时数占比。
变压器可用系数＝变压器可用小时/8760
统计口径：750-110(66)千伏电压等级。
算法6)架空线路可用系数
该指标反映各电压等级架空线路的可用小时数占比。
架空线路可用系数＝架空线路可用小时/8760
统计口径：750-110(66)千伏电压等级。
算法7)变压器强迫停运率
该指标反映各电压等级变压器的强迫停运次数。
变压器强迫停运率＝变压器强迫停运次数/统计台年数
统计口径：750-110(66)千伏电压等级。
算法8)架空线路强迫停运率
该指标反映各电压等级架空线路的强迫停运次数。
架空线路强迫停运率＝架空线路强迫停运次数/统计公里年数
统计口径：750-110(66)千伏电压等级。
算法9)综合电压合格率
该指标适用于各级配电网络，共分为A、B、C、D四类。其中，A类电压合格率为地区供电负荷的变电站和发电厂的10千伏母线电压合格率；B类电压合格率为35千伏、66千伏专线供电和110千伏及以上供电的用户端电压合格率；C类电压合格率为10千伏线路末端用户的电压合格率；D类电压合格率为低压配电网的首末端和部分主要用户的电压合格率。根据配电网电压等级的不同，高压配电网采用A、B类电压合格率；中低压配电网采用C、D类电压合格率。
某监测点电压合格率指标的计算公式如下：
根据《国家电网公司电力系统电压质量和无功电力管理规定》(国家电网生[2009]133号)有关规定，综合电压合格率可由A、B、C、D类电压合格率通过下式计算得到：
式中，VA、VB、VC、VD分别表示A、B、C、D类电压合格率。
统计口径：综合电压合格率。
在步骤3.3)中，所述的发展效率与效益——线路容量利用率计算包括下列计算方法：
算法10)750-220千伏线路最大负载率
该指标为线路年最大有功功率与线路经济输送功率比值，反映某一条输电线路的利用效率。
750-220千伏线路最大负载率＝线路年最大有功功率(万千瓦)/线路经济输送功率(万千瓦)
注：经济输送功率是按照经济电流密度选择的导线截面对应的输送功率，是使线路投资、电能损失、运行维护费等综合效益最佳时的输送功率。具体计算参照《电力系统设计手册》。
统计口径：正常运行方式下，按照750、500、330、220千伏电压等级，按照火电、水电、风电、核电及其他类电源送出线、负荷馈供线、主网架线和联络线分别进行计算。
算法11)750-220千伏最大负载率分布
按照火电、水电、风电、核电及其他类电源送出线、负荷馈供线、主网架线和联络线几类，按70％以上、70％～50％、50％～30％以及30％以下四档分别统计线路条数占比。
该指标反映承担不同功能的各类输电线路的最大负载率分布情况。
统计口径：750、500、330、220千伏电压等级。
算法12)全网750-220千伏线路最大负载率
其中：n为该电压等级线路条数。
算法13)750-220千伏等效平均负载率
该指标为线路年等效平均有功功率与线路经济输送功率比值，反映某一条输电线路的年平均利用效率。
线路年运行等效平均有功功率(万千瓦)＝线路年总输电电量(万千瓦时)/8760(小时)。
线路年等效平均有功功率与线路经济输送功率比值＝线路年等效平均有功功率(万千瓦)/线路经济输送功率(万千瓦)
注：线路年总输送电量包括双方向输电电量的合计值。
统计口径：正常运行方式下，750、500、330、220千伏电压等级，按照火电、水电、风电、核电及其他类电源送出线、负荷馈供线、主网架线和联络线几类线路分别进行计算。
算法14)750-220千伏等效平均负载率分布
指标内容：
按照火电、水电、风电、核电及其他类电源送出线、负荷馈供线、主网架线和联络线几类，按70％以上、70％～50％、50％～30％以及30％以下四档分别统计线路条数占比。
该指标反映承担不同功能输电线路的平均负载率分布情况。
统计口径：750、500、330、220千伏电压等级。
算法15)全网750-220千伏等效平均负载率
其中：n为该电压等级线路条数。
算法16)110(66)-10千伏线路最大负载率
110(66)-10千伏线路最大负载率(％)＝线路最大工作电流(安)/线路长期允许载流量(安)
算法17)110(66)-10千伏线路最大负载率分布
按80％以上、80～60％、60～40％、40～20％和20％以下五档，统计线路条数占比。
在步骤3.4)中，所述的发展效率与效益——主变容量利用率计算包括下列计算方法；
算法18)750-35千伏主变年最大负载率
指标内容：单台主变年最大负载率。
主变年最大负载率(％)＝主变年最大负荷(万千瓦)/额定主变容量(万千伏安)
统计口径：正常运行方式下，750、500、330、220、110(66)、35千伏电压等级。
算法19)750-35千伏主变年最大负载率分布
该指标表示各电压等级主变年最大负载率的分布情况。220千伏及以上按照30％以下、30％～60％和60％以上三档分别进行统计主变台(组)数占比；110-35千伏按照80％以上、80～60％、60～40％、40～20％和20％以下五档，统计主变台数占比。
算法20)全网750-220千伏主变年最大负载率
其中：n为该电压等级变压器台数。
算法21)750-220千伏主变年运行等效平均负载率
指标内容：单台主变年运行等效平均负载率。
主变年运行等效平均负载率(％)＝(主变年下网电量+主变年上网电量)/(额定主变容量×8760)
统计口径：正常运行方式下，750、500、330、220千伏电压等级。
算法22)750-220千伏主变年运行等效平均负载率分布
该指标表示750-220千伏及以上电压等级主变年运行等效平均负载率的分布情况。按30％以下、30％～60％和60％以上三档分别统计主变台(组)数占比。
算法23)全网750-220千伏主变年运行等效平均负载率
其中：n为该电压等级变压器台数。
在步骤4)中，所述的量化分析的主要分析方法如下：
a)参照法：依据相关技术导则，确定指标诊断标准。
b)趋势分析法：纵向上分析比如2006至当年期间电网指标变化情况，分析发展趋势，确定诊断标准和目前发展水平。横向上对比各省电网指标水平的差异。
c)对比分析法：基于大量历史数据进行统计分析，寻找指标发展规律，选取指标参考值。
本发明提供的用于调度专业的电网运行发展智能分析系统及方法，提供了一种功能强大、稳定可靠、成本经济，便于推广，对电网运行发展情况具有分析处理功能的电网运行发展智能分析系统及方法。
Claims (3)
1.一种用于调度专业的电网运行发展智能分析系统，其特征在于：其包括：信息采集设备(1)、远方控制设备(2)、电网运行设备(3)、以太网交换机(4)、调度自动化系统(5)、自动减负荷系统(6)和电网运行发展智能分析计算中心(7)；其中：
信息采集设备(1)为电网运行数据信息采集设备；远方控制设备(2)为电网中的远方控制设备，以太网交换机(4)为工业以太网交换机；
信息采集设备(1)和远方控制设备(2)分别通过以太网交换机(4)与电网运行设备(3)相连接，并进行双向通讯，信息采集设备(1)和远方控制设备(2)向电网运行设备(3)上传电网运行数据信息；
调度自动化系统(5)为电网调度自动化系统D5000或OPEN3000，其通过太网交换机(4)与电网运行发展智能分析计算中心(7)相连接，并进行数据互通，从中获取电网运行信息，并返回电网运行优化方案；
自动减负荷系统(6)为用于调整电网负荷的系统，其通过太网交换机(4)与电网运行发展智能分析计算中心(7)相连接，并进行数据互通，为其提供电网运行优化方案中负荷调整的参数。
2.根据权利要求1所述的用于调度专业的电网运行发展智能分析系统，其特征在于：所述的信息采集设备(1)和远方控制设备(2)分别通过RS232接口通讯协议转换器与电网运行设备(3)相连接，并进行双向通讯。
3.一种利用权利要求1所述的用于调度专业的电网运行发展智能分析系统的分析方法，所述的分析方法是由上述系统中电网运行发展智能分析计算中心(7)的专用程序模块实现的，所述专用程序模块包括数据库、数据处理与存储模块、电网关键物理量计算模块、电网运行情况智能分析模块的优化方案输出模块，其特征在于：所述的分析方法包括按顺序执行的下列步骤：
步骤1)数据处理与存储模块以预设的固定信息采集类型、采集方式,通过信息采集设备(1)获取电网运行过程中包括电压、电流、有功功率、无功功率在内的物理量信息，并从调度自动化系统(5)中获取包括变压器额定容量、电网负荷信息、线路信息、设备信息在内的电网其他运行数据；
步骤2)数据处理与存储模块将上述获取的电压、电流、有功功率、无功功率、变压器额定容量、电网负荷信息、线路信息和设备信息进行处理，过滤无效数据，最后将上述得到的信息存储到数据库中；
步骤3)电网关键物理量计算模块利用电网运行情况统计计算方法上述对得到的数据进行自动的统计计算，并将计算的结果存储到数据库中；
步骤4)电网运行情况智能分析模块将电网关键物理量计算模块的计算结果数值与电网发展指标进行对比，并进行指标分析；
步骤5)优化方案输出模块将电网实际工作中累积下来的典型经验录入系统中，并与电网运行情况智能分析模块的分析结果进行绑定；在获得分析结果后，系统将自动给出对应的电网优化方案，其中电网优化方案内容包括电网负荷调整系数、方式，线路及设备运行相关系数、方式；获取的优化方案将提供至调度自动化系统(5)及自动减负荷系统(6)，由调度自动化系统(5)和自动减负荷系统(6)对电网运行参数进行调整，并将调整后的电网运行参数发送到远方控制设备(2)，远方控制设备(2)通过以太网交换机(4)发送控制命令至电网运行设备(3)，电网运行设备(3)执行具体操作。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117291474A (zh) * | 2023-10-30 | 2023-12-26 | 中启科技服务(广州)有限公司 | 一种基于互联网的电力信息安全防护管理系统 |
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2014
- 2014-09-28 CN CN201410508854.0A patent/CN104281981A/zh active Pending
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