CN104538957A - 用于统计低频低压切负荷容量的电网模型自适应处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于统计低频低压切负荷容量的电网模型自适应处理方法，其处理系统包括电网模型建立模块、数据采集与处理模块、切负荷容量统计模块；处理方法包括：第一步、电网模型建立模块对目标区域的电网拓扑模型文件进行分类解析并分析得出各变电站以及投切负荷线路的归属关系；导出电网拓扑模型数据库的数据并生成数据报表；第二步、数据采集与处理模块采集设备数据和负荷数据，并进行处理和存储；第三步、切负荷容量统计模块统计各变电站的切负荷总容量，并计算切负荷投运率R_ty；第四步、监视电网拓扑有无变化并作相应记录；第五步、处理系统判断是否继续处理。本发明不仅能准确方便地实现统计，还能动态跟踪电网模型变化，实现自适应功能。

Description

用于统计低频低压切负荷容量的电网模型自适应处理方法

技术领域

本发明涉及一种用于统计低频低压切负荷容量的电网模型自适应处理方法，属于电网应用技术领域。

背景技术

据申请人了解，低频低压减载设备是电网安全运行第三道防线系统的关键设备，在电网发生有功功率缺额引起频率下降时，或无功功率不足引起电压下降时，自动按频率降低值或电压降低值切除部分负荷，使系统电源与负荷之间的有功功率和无功功率重新平衡，使频率和电压恢复到允许的范围之内。由于电网低频低压切负荷容量的配置会直接影响了第三道防线系统的运行效果，因此需要对低频低压切负荷容量进行动态统计，实时监控其运行状况，对不合理配置及时作出预警，保证第三道防线系统的安全运行。

目前，对低频低压切负荷容量的统计是先在各地区调度平台统计，并定期上送省级调度平台。统计时一般是从地区调度平台获取已分配线路的负荷量并求和，而得到总的可切负荷容量。然而，由于其统计过程不是在掌握了每个低频低压减载设备运行状况下的精确统计，也不能按电网拓扑结构统计切负荷容量，从而无法适应电网分层分区运行下对低频低压切负荷容量的分配。

具体而言，现有统计方法存在以下问题：(1)需要人工输入或选择大量投切线路的名称，工作量大、耗时费力、影响工作效率。(2)其统计过程基于的前提为：分配方案被精确无误地分配到各低频低压减载设备，并且都已投入运行；但是，现场装置的运行状况、运行方式、压板状态等因素均会产生变化，进而会使统计结果产生很大的偏差。(3)其统计过程只是对投切线路的负荷做了总加，并未对电网模型进行解析，也无法跟踪电网模型的变化，导致其统计只能是求和，而不能做到按变电站或分区进行统计。

经检索发现，以申请号201310113210.7申请公布号CN103166322A的中国发明专利申请(名称：一种低频减载装置的监测方法及系统)为代表的现有技术，其重点仍然放在减载装置的监测及控制上，并未将重点放在对低频低压切负荷容量的统计上，也未明确给出如何优化统计的具体方法。

因此，如何做到既能准确方便又能动态跟踪电网模型的变化，有效进行低频低压可切负荷容量的统计依然是亟待解决的难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术存在的问题，提供一种用于统计低频低压切负荷容量的电网模型自适应处理方法，不仅能准确方便地实现统计，还能动态跟踪电网模型变化，实现自适应功能。

本发明解决其技术问题的技术方案如下：

一种用于统计低频低压切负荷容量的电网模型自适应处理方法，涉及的处理系统包括电网模型建立模块、数据采集与处理模块、切负荷容量统计模块；处理方法包括以下步骤：

第一步、电网模型建立模块对目标区域的电网拓扑模型文件进行分类解析生成电网拓扑模型数据库，分析得出各变电站以及投切负荷线路的归属关系并存入电网拓扑模型数据库；之后导出电网拓扑模型数据库的数据并生成数据报表；转至第二步；

第二步、数据采集与处理模块采集各变电站低频低压减载设备的设备数据，并通过外部调度平台数据库采集负荷数据；之后对设备数据和负荷数据进行处理，得到各变电站以及投切负荷线路的可切负荷容量，并存入第一步所得数据报表中；转至第三步；

第三步、切负荷容量统计模块根据数据报表统计各变电站的切负荷总容量；并按下述公式计算切负荷投运率R_ty，

其中，

P_实时可切为切负荷容量统计模块经统计得出的电网当前低频低压实时可切负荷总量；P_实时总量为切负荷容量统计模块从调度平台数据库获取的电网当前实时总负荷量；P_分配切量为预设的电网计划分配低频低压切负荷量指标；P_最大预测为预设的电网年度总负荷预测最大值；

之后将统计结果以及投运率计算结果存入第二步所得数据报表中；转至第四步；

第四步、处理系统获取目标区域最新的电网拓扑模型文件，并与当前电网拓扑模型文件进行比较，若两者相同则记录电网拓扑无变化，若两者不同则记录电网拓扑发生变化；转至第五步；

第五步、处理系统判断是否继续处理，若是，则判断电网拓扑有无变化，若有则转至第一步，若无则转至第二步；若否，则处理结束。

本发明进一步完善的技术方案如下：

优选地，第一步的具体过程如下：

S0.处理系统接收外部指令，获知选定的目标区域；

S1.电网模型建立模块从外部的调度平台数据库获取目标区域的电网拓扑模型文件，电网拓扑模型文件的格式为CIM-E；转至S2；

S2.电网模型建立模块读取电网拓扑模型文件，对该文件按变电站类别进行解析，并将解析结果存储为电网拓扑模型数据库；转至S3；

S3.电网模型建立模块对电网拓扑模型数据库进行遍历和分析，得出电网中各变电站以及投切负荷线路的归属关系，并存入电网拓扑模型数据库；转至S4；

S4.电网模型建立模块将电网拓扑模型数据库的数据导出并生成数据报表；转至第二步。

更优选地，S3中，电网模型建立模块先对电网拓扑模型数据库进行遍历并生成电网静态模型框架，再根据变电站联络线的接线关系、线路刀闸的状态、以及断路器的状态，判断出各变电站以及投切负荷线路的归属关系。

更优选地，S3中，电网模型建立模块按母线电压等级查找确定归属关系：先查找母线电压等级最高的变电站，再查找归属于各变电站的下辖变电站，之后再进一步查找归属于各下辖变电站的更低级别变电站，如此不断向下查找，直至遍历全部电网。

更优选地，S2中，变电站类别包括区域类、基准电压类、厂站类、电压等级类、断路器类、刀闸类、交流线类、交流线端点类、负荷类、遥测类；解析结果包括分区、变电站、投切负荷线路的名称和标识ID，以及与各变电站类别对应的数据库表；

S3中，归属关系包括变电站之间的归属关系，根变电站与负荷线路之间的归属关系；

S4中，电网模型建立模块将数据报表传送至各变电站低频低压减载设备，各变电站低频低压减载设备根据该数据报表将数据描述配置调整至与电网拓扑模型数据库一致。

优选地，第二步的具体过程如下：

T1.数据采集与处理模块与各变电站的低频低压减载设备通信、并采集设备数据，设备数据为各变电站的低频低压减载设备在各轮次投切的负荷线路配置数据；转至T2；

T2.数据采集与处理模块与外部的调度平台数据库通信、并采集负荷数据，负荷数据为已配置投切的负荷线路的有功功率；转至T3；

T3.数据采集与处理模块对设备数据和负荷数据进行处理，并将处理结果存入数据报表，处理结果包括各变电站以及投切负荷线路的可切负荷容量；转至第三步。

更优选地，T2中，数据采集与处理模块在采集负荷数据时，先根据T1采用的设备数据确定已配置投切的负荷线路，并在数据报表中查找该负荷线路所属变电站，再在外部的调度平台数据库以变电站为索引获取该负荷线路的有功功率。

更优选地，T1中，负荷线路配置数据具体包括装置是否投入、低频低压功能是否投入、每一轮次上投切了哪些线路；

T3中，数据采集与处理模块进行的处理包括剔除坏数据。

优选地，第三步的具体过程如下：

L1.切负荷容量统计模块以各变电站分别为索引，在数据报表中查找直接归属以及间接归属于该变电站的投切负荷线路和子变电站，并将这些投切负荷线路和子变电站的可切负荷容量之和作为该变电站的切负荷总容量；转至L2；

L2.切负荷容量统计模块结合统计得出的指标、从外部调度平台数据库获取的指标、以及预设的指标计算切负荷投运率R_ty；转至第四步。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明先对电网拓扑模型进行解析并理顺其中的归属关系，再按图索骥进行数据的采集、处理以及统计，当电网拓扑模型发生变化时能及时做出自适应调整。采用本发明处理方法统计低频低压切负荷容量，可实时精确统计出电网中低频低压设备的可切负荷容量；同时，本发明从电网拓扑模型出发，所得统计结果不仅能体现可切负荷的总量，也能反映出可切负荷的分布状况，从而有利于对低频低压切负荷分配方案的优化，使电网低频低压切负荷量的管理更加精细、优化后的方案更加合理。此外，在实际应用中，可将本发明处理方法以软件形式运行于高速服务器，再与低频低压减载设备及相关的通信设备配合形成自动高效、模型自适应的评估统计系统，进而显著提高统计评估的效率，方便电网调度人员快速精确的掌握电网低频低压切负荷的运行状况。

附图说明

图1为本发明实施例涉及处理系统的框图。

图2为图1实施例电网模型建立模块的工作流程示意图。

图3为图1实施例电网模型建立模块分析得出归属关系的流程示意图。

图4为图1实施例数据采集与处理模块的工作流程示意图。

图5为图1实施例切负荷容量统计模块的工作流程示意图。

具体实施方式

下面参照附图并结合实施例对本发明作进一步详细描述。但是本发明不限于所给出的例子。

实施例

本实施例用于统计低频低压切负荷容量的电网模型自适应处理方法，如图1所示，涉及的处理系统包括电网模型建立模块、数据采集与处理模块、切负荷容量统计模块；处理方法包括以下步骤：

第一步、电网模型建立模块对目标区域的电网拓扑模型文件进行分类解析生成电网拓扑模型数据库，分析得出各变电站以及投切负荷线路的归属关系并存入电网拓扑模型数据库；之后导出电网拓扑模型数据库的数据并生成数据报表；转至第二步。

具体过程为：

S0.处理系统接收外部指令，获知选定的目标区域；

S1.电网模型建立模块从外部的调度平台数据库获取目标区域的电网拓扑模型文件，电网拓扑模型文件的格式为CIM-E；转至S2；

S2.电网模型建立模块读取电网拓扑模型文件，对该文件按变电站类别进行解析，并将解析结果存储为电网拓扑模型数据库；转至S3；

S2中，变电站类别包括区域类、基准电压类、厂站类、电压等级类、断路器类、刀闸类、交流线类、交流线端点类、负荷类、遥测类；解析结果包括分区、变电站、投切负荷线路的名称和标识ID，以及与各变电站类别对应的数据库表；

S3.电网模型建立模块对电网拓扑模型数据库进行遍历和分析，得出电网中各变电站以及投切负荷线路的归属关系，并存入电网拓扑模型数据库；转至S4；

S3中，电网模型建立模块先对电网拓扑模型数据库进行遍历并生成电网静态模型框架，再根据变电站联络线的接线关系、线路刀闸的状态、以及断路器的状态，判断出各变电站以及投切负荷线路的归属关系；此外，归属关系包括变电站之间的归属关系，根变电站与负荷线路之间的归属关系；

更具体地来说，电网模型建立模块按母线电压等级查找确定归属关系：先查找母线电压等级最高的变电站，再查找归属于各变电站的下辖变电站，之后再进一步查找归属于各下辖变电站的更低级别变电站，如此不断向下查找，直至遍历全部电网。

S4.电网模型建立模块将电网拓扑模型数据库的数据导出并生成数据报表；转至第二步。

S4中，电网模型建立模块将数据报表传送至各变电站低频低压减载设备，各变电站低频低压减载设备根据该数据报表将数据描述配置调整至与电网拓扑模型数据库一致。

第二步、数据采集与处理模块采集各变电站低频低压减载设备的设备数据，并通过外部调度平台数据库采集负荷数据；之后对设备数据和负荷数据进行处理，得到各变电站以及投切负荷线路的可切负荷容量，并存入第一步所得数据报表中；转至第三步。

具体过程为：

T1.数据采集与处理模块与各变电站的低频低压减载设备通信、并采集设备数据，设备数据为各变电站的低频低压减载设备在各轮次投切的负荷线路配置数据；转至T2；

T1中，负荷线路配置数据具体包括装置是否投入、低频低压功能是否投入、每一轮次上投切了哪些线路；

T2.数据采集与处理模块与外部的调度平台数据库通信、并采集负荷数据，负荷数据为已配置投切的负荷线路的有功功率；转至T3；

T2中，数据采集与处理模块在采集负荷数据时，先根据T1采用的设备数据确定已配置投切的负荷线路，并在数据报表中查找该负荷线路所属变电站，再在外部的调度平台数据库以变电站为索引获取该负荷线路的有功功率；

T3.数据采集与处理模块对设备数据和负荷数据进行处理，并将处理结果存入数据报表，处理结果包括各变电站以及投切负荷线路的可切负荷容量；转至第三步。

T3中，数据采集与处理模块进行的处理包括剔除坏数据。

第三步、切负荷容量统计模块根据数据报表统计各变电站的切负荷总容量；并按下述公式计算切负荷投运率R_ty，

其中，

P_实时可切为切负荷容量统计模块经统计得出的电网当前低频低压实时可切负荷总量；P_实时总量为切负荷容量统计模块从调度平台数据库获取的电网当前实时总负荷量；P_分配切量为预设的电网计划分配低频低压切负荷量指标；P_最大预测为预设的电网年度总负荷预测最大值；

之后将统计结果以及投运率计算结果存入第二步所得数据报表中；转至第四步。

具体过程为：

L1.切负荷容量统计模块以各变电站分别为索引，在数据报表中查找直接归属以及间接归属于该变电站的投切负荷线路和子变电站，并将这些投切负荷线路和子变电站的可切负荷容量之和作为该变电站的切负荷总容量；转至L2；

L2.切负荷容量统计模块结合统计得出的指标、从外部调度平台数据库获取的指标、以及预设的指标计算切负荷投运率R_ty；转至第四步。

第四步、处理系统获取目标区域最新的电网拓扑模型文件，并与当前电网拓扑模型文件进行比较，若两者相同则记录电网拓扑无变化，若两者不同则记录电网拓扑发生变化；转至第五步。

第五步、处理系统判断是否继续处理，若是，则判断电网拓扑有无变化，若有则转至第一步，若无则转至第二步；若否，则处理结束。

试验案例：

将本实施例处理方法以软件形式运行于服务器，服务器部署在调度平台系统内，可方便接入调度平台数据库获取电网模型信息及负荷线路的负荷量。同时，该服务器通过电力调度数据网与变电站设备通信获取低频低压减载设备的相关数据。

(1)电网模型建立模块从调度平台数据库获取电网拓扑模型文件，并进行解析和分析。如图2和图3所示，具体流程如下：

1)按电网物理模型及描述规范解析CIM-E格式的电网拓扑模型文件，生成区域类、基准电压类、厂站类、电压等级类、断路器类、刀闸类、交流线类、交流线端点类、负荷类、遥测类的数据库表，并存储为电网拓扑模型数据库。2)根据厂站类表、基准电压类表获取电网内所有220kV变电站列表。3)以220kV变电站为索引逐个查找归属于它的所有下辖变电站，直到遍历全网模型。下辖变电站的查找可采用深度优先遍历算法和二叉树的前序查找，从交流线类表、厂站类表以及电压等级表搜索出交流线段和交流线端点，再根据交流线端点找到交流线上的刀闸及断路器状态，从而确定交流线对端的变电站是否归属于本220kV变电站。搜索过程考虑到交流线路起始点的不确定性，进行双向搜索。同时考虑到变电站的环网连接和串联供电，对相同电压等级变电站进行了递归搜索，对重复搜索到的变电站进行了剔除。4)根据220kV变电站及其下辖变电站关系表再结合负荷类、遥测类的数据库表，生成变电站与负荷线路关系表，作为归属关系，并存入电网拓扑模型数据库。

最后，根据电网拓扑模型数据库导出并生成数据报表。

(2)数据采集与处理模块跟各变电站低频低压减载设备进行通信，采集低频低压减载设备在各轮次投切的负荷线路配置数据为低频1～8轮、低压1～8轮；根据负荷线路的ID在数据报表的归属关系中进行查找，并填入对应的低频低压轮次或投退与否。同时，数据采集与处理模块还根据数据报表的归属关系中的负荷线路ID，访问调度平台数据库获取负荷线路的实时负荷量并填入数据库。具体流程如图4所示。

(3)切负荷容量统计模块按数据报表进行综合统计，包括：低频1～8轮可切负荷总容量、低压1～8轮可切负荷总容量、低频可切负荷总容量、低压可切负荷总容量。切负荷容量统计模块还从外部调度平台数据库获取低频低压可切负荷容量分配指标信息，对总体低频低压可切负荷的投运率进行计算和评估。具体流程如图5所示。

该试验案例结果表明，采用本实施例处理方法统计低频低压切负荷容量，可实时精确统计出电网中低频低压设备的可切负荷容量；同时，本实施例从电网拓扑模型出发，所得统计结果不仅能体现可切负荷的总量，也能反映出可切负荷的分布状况，从而有利于对低频低压切负荷分配方案的优化，使电网低频低压切负荷量的管理更加精细、优化后的方案更加合理。

本实施例处理方法具有以下特点：

(1)从电网内的低频低压减载设备出发，以现场运行的装置所能控制线路为依据来统计低频低压切负荷容量。系统通过直接与低频低压减载设备通信，获取设备的运行状态、运行方式、测量信息、线路配置等信息，综合计算出当电网出现低频低压时所能切除的线路，结合线路的实时负荷量统计出每个低频低压减载设备所在变电站的低频低压可切负荷容量。这样，从运行设备及其配置出发使统计结果更准确可靠；统计到每一个设备所在变电站的每条负荷线路，统计结果更细致精确；可以对设备运行情况进行监视，及时处理设备故障。

(2)仅仅需要对电网模型文件进行全面分析并建库，不必依赖于其他的模型数据库，不仅使整个方法大为简化，还更加贴近实际的统计需要。

(3)按母线电压等级查找变电站之间的归属关系，统计已安装低频低压减载设备的变电站切负荷容量，并按照变电站归属关系向高电压等级母线归并，形成分区域和分层次的低频低压切负荷容量统计结果，如此即能更好的适应目前电网分层分区运行方式下对低频低压切负荷的综合评估。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于统计低频低压切负荷容量的电网模型自适应处理方法，其特征是，涉及的处理系统包括电网模型建立模块、数据采集与处理模块、切负荷容量统计模块；所述处理方法包括以下步骤：

第一步、电网模型建立模块对目标区域的电网拓扑模型文件进行分类解析生成电网拓扑模型数据库，分析得出各变电站以及投切负荷线路的归属关系并存入电网拓扑模型数据库；之后导出电网拓扑模型数据库的数据并生成数据报表；转至第二步；

第二步、数据采集与处理模块采集各变电站低频低压减载设备的设备数据，并通过外部调度平台数据库采集负荷数据；之后对设备数据和负荷数据进行处理，得到各变电站以及投切负荷线路的可切负荷容量，并存入第一步所得数据报表中；转至第三步；

第三步、切负荷容量统计模块根据数据报表统计各变电站的切负荷总容量；并按下述公式计算切负荷投运率R_ty，

其中，

P_实时可切为切负荷容量统计模块经统计得出的电网当前低频低压实时可切负荷总量；P_实时总量为切负荷容量统计模块从调度平台数据库获取的电网当前实时总负荷量；P_分配切量为预设的电网计划分配低频低压切负荷量指标；P_最大预测为预设的电网年度总负荷预测最大值；

之后将统计结果以及投运率计算结果存入第二步所得数据报表中；转至第四步；

第四步、所述处理系统获取目标区域最新的电网拓扑模型文件，并与当前电网拓扑模型文件进行比较，若两者相同则记录电网拓扑无变化，若两者不同则记录电网拓扑发生变化；转至第五步；

第五步、所述处理系统判断是否继续处理，若是，则判断电网拓扑有无变化，若有则转至第一步，若无则转至第二步；若否，则处理结束。

2.根据权利要求1所述用于统计低频低压切负荷容量的电网模型自适应处理方法，其特征是，第一步的具体过程如下：

S0.所述处理系统接收外部指令，获知选定的目标区域；

S1.电网模型建立模块从外部的调度平台数据库获取目标区域的电网拓扑模型文件，所述电网拓扑模型文件的格式为CIM-E；转至S2；

S2.电网模型建立模块读取电网拓扑模型文件，对该文件按变电站类别进行解析，并将解析结果存储为电网拓扑模型数据库；转至S3；

S3.电网模型建立模块对电网拓扑模型数据库进行遍历和分析，得出电网中各变电站以及投切负荷线路的归属关系，并存入电网拓扑模型数据库；转至S4；

S4.电网模型建立模块将电网拓扑模型数据库的数据导出并生成数据报表；转至第二步。

3.根据权利要求2所述用于统计低频低压切负荷容量的电网模型自适应处理方法，其特征是，S3中，电网模型建立模块先对电网拓扑模型数据库进行遍历并生成电网静态模型框架，再根据变电站联络线的接线关系、线路刀闸的状态、以及断路器的状态，判断出各变电站以及投切负荷线路的归属关系。

4.根据权利要求3所述用于统计低频低压切负荷容量的电网模型自适应处理方法，其特征是，S3中，所述电网模型建立模块按母线电压等级查找确定归属关系：先查找母线电压等级最高的变电站，再查找归属于各变电站的下辖变电站，之后再进一步查找归属于各下辖变电站的更低级别变电站，如此不断向下查找，直至遍历全部电网。

5.根据权利要求2所述用于统计低频低压切负荷容量的电网模型自适应处理方法，其特征是，S2中，所述变电站类别包括区域类、基准电压类、厂站类、电压等级类、断路器类、刀闸类、交流线类、交流线端点类、负荷类、遥测类；所述解析结果包括分区、变电站、投切负荷线路的名称和标识ID，以及与各变电站类别对应的数据库表；

S3中，所述归属关系包括变电站之间的归属关系，根变电站与负荷线路之间的归属关系；

S4中，电网模型建立模块将所述数据报表传送至各变电站低频低压减载设备，各变电站低频低压减载设备根据该数据报表将数据描述配置调整至与电网拓扑模型数据库一致。

6.根据权利要求2所述用于统计低频低压切负荷容量的电网模型自适应处理方法，其特征是，第二步的具体过程如下：

T1.数据采集与处理模块与各变电站的低频低压减载设备通信、并采集设备数据，所述设备数据为各变电站的低频低压减载设备在各轮次投切的负荷线路配置数据；转至T2；

T2.数据采集与处理模块与外部的调度平台数据库通信、并采集负荷数据，所述负荷数据为已配置投切的负荷线路的有功功率；转至T3；

T3.数据采集与处理模块对设备数据和负荷数据进行处理，并将处理结果存入数据报表，所述处理结果包括各变电站以及投切负荷线路的可切负荷容量；转至第三步。

7.根据权利要求6所述用于统计低频低压切负荷容量的电网模型自适应处理方法，其特征是，T2中，数据采集与处理模块在采集负荷数据时，先根据T1采用的设备数据确定已配置投切的负荷线路，并在数据报表中查找该负荷线路所属变电站，再在外部的调度平台数据库以变电站为索引获取该负荷线路的有功功率。

8.根据权利要求6所述用于统计低频低压切负荷容量的电网模型自适应处理方法，其特征是，T1中，所述负荷线路配置数据具体包括装置是否投入、低频低压功能是否投入、每一轮次上投切了哪些线路；

T3中，数据采集与处理模块进行的处理包括剔除坏数据。

9.根据权利要求6所述用于统计低频低压切负荷容量的电网模型自适应处理方法，其特征是，第三步的具体过程如下：

L1.切负荷容量统计模块以各变电站分别为索引，在数据报表中查找直接归属以及间接归属于该变电站的投切负荷线路和子变电站，并将这些投切负荷线路和子变电站的可切负荷容量之和作为该变电站的切负荷总容量；转至L2；

L2.切负荷容量统计模块结合统计得出的指标、从外部调度平台数据库获取的指标、以及预设的指标计算切负荷投运率Rty；转至第四步。