CN104767281B - 一种高压配电网拓扑简化方法 - Google Patents

一种高压配电网拓扑简化方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高压配电网拓扑简化方法，其包括以下步骤：读取SCADA数据库中记录有设定片区高压配电网中所有电网设备名称和所有电网设备的关联表的CIM/XML文件；导入从CIM/XML文件中待读取电网设备的设备清单；依据所述设备清单，读取CIM/XML文件中与所述设备清单相匹配的电网设备以及对应电网设备的设备状态；判断已读取的电网设备的电压等级，并将电网设备进行分类成高压侧电网设备和低压侧电网设备；依据高压侧电网设备运行状况、高压配电网布线走向，连接高压侧电网设备和低压侧电网设备形成简化的拓扑图。

Description

一种高压配电网拓扑简化方法
技术领域
本发明涉及电力系统自动化领域，具体涉及高压配电网拓扑简化方法。
背景技术
高压配电网作为输电网与中压配网之间的能量纽带，高压配电网在拓扑结构、电气特性、元件设备等方面显现出自身特点：一方面，高压配电网拥有大量类似于输电网的电气元件，如大容量变压器、远距离输电导线、无功补偿装置、汇集母线，以及较大容量的可控分布式电源(如中小型自备电厂、中小型燃气轮机、小型火电和水电)；另一方面，110kV/35kV网架仍呈辐射状结构，相较于10kV/0.4kV中低压配电网骨干拓扑简约、清晰，但结构仍然多变灵活，主供备用方式能影响输电网潮流分布甚至稳定性，高电压等级断面控制阈值也很大程度上制约其运行极限。
此外，高压配电网运行灵活，在不同运行时段可能形成不同网架结构，尤其在供电资源不足的高峰时段，调度员对运行方式调整频繁，且调整范围、涉及厂站大大增加，为解决局部负荷支撑不足或系统负载均衡差异问题，可能造成功率在时空上的较大范围转移，加之110kV站内运行方式的多样性，其调整可行解组合十分庞大，调度员不得不依据经验进行试凑性操作决策。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供的高压配电网拓扑简化方法通过提取高压配电网中，调度过程常操作的电网设备进行拓扑图的绘制，从而简化了调度人员实际操作的拓扑图。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
提供一种高压配电网拓扑简化方法，包括以下步骤：
读取SCADA数据库中记录有设定片区的高压配电网中所有电网设备名称和所有电网设备的关联表的CIM/XML文件；
导入从CIM/XML文件中待读取电网设备的设备清单；
依据设备清单，读取CIM/XML文件中与设备清单相匹配的电网设备以及对应电网设备的设备状态；
分析已读取的电网设备的电压等级：
若电网设备的电压等级属于高压侧，把该电网设备加入高压侧电网设备中；
若电网设备的电压等级属于低压侧，把该电网设备加入低压侧电网设备中；
依据高压侧电网设备运行状况、高压配电网布线走向，连接高压侧电网设备和低压侧电网设备形成简化的拓扑图。
本发明的有意效果为：该简化方法通过将调度操作过程中涉及的主要设备导出，分成高压侧和低压侧电网设备后进行拓扑图的构建。构建的拓扑图隐藏了大部分与调度无关的电网设备，减少了电网设备的规模，从而简化了电网的拓扑图；简化后的拓扑图只显示与调度息息相关的电网设备，可以大幅度地提高调度人员的操作效率。
附图说明
图1为未设计本方法之前，调度人员调度管理某一片区的高压配电网所采用的拓扑图。
图2为高压配电网拓扑简化方法的流程图。
图3为将图1中示出的片区的高压配电网采用本方法简化后的拓扑图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
参考图1，图1示出了未设计本方法之前，调度人员调度管理某一片区的高压配电网所采用的拓扑图。如图1所示，该拓扑图上布满了电网设备，调度人员需要了解某一变电站的供电情况只能一个个的点进去才能获知当前变电站的状态，由于同一拓扑图中可能涵盖成千上万个变电站，若是调度人员想知道每个变电站的工作状态就需要耗费大量的时间进行判断。
参考图2，图2示出了高压配电网拓扑简化方法的流程图；如图1所示，该高压配电网拓扑简化方法，包括以下步骤：
读取SCADA数据库中记录有设定片区的高压配电网中所有电网设备名称和所有电网设备的关联表的CIM/XML文件；其中的电网设备包括变压器、节点、母线、母线联络开关和输电线路；设备关联表至少包括设备类型、设备电压等级、设备电阻、电抗和功率。
导入从CIM/XML文件中待读取电网设备的设备清单；该设备清单中示出的电网设备是采集的调度人员在设定时间段内操作过的电网设备；设定时间为一个月、半年或一年。
依据设备清单，读取CIM/XML文件中与设备清单相匹配的电网设备以及对应电网设备的设备状态。
分析已读取的电网设备的电压等级：
若电网设备的电压等级属于高压侧，把该电网设备加入高压侧电网设备中；
若电网设备的电压等级属于低压侧，把该电网设备加入低压侧电网设备中；
上述的高压侧指额定电压大于等于110KV；低压侧是指额定电压小于110KV。
高压侧电网设备在实际使用中，也叫电源通道单元，该电源通道单元为变电站高压侧设备信息模型的聚合，起着联通高压侧电源点、表达变压器与高压母联运行(检修)状态、检测高压母线电压水平与变压器负载率的作用，所聚合的设备有：变压器及其高、中压侧开关/刀闸、高压母联开关、高压母线、电压互感器；电源通道单元根据实际运行情况又可分为全连通、半连通和不连通三种状态。
低压侧电网设备在实际使用中，也叫实际负载单元，该实际负载单元为变电站中压侧设备信息模型的聚合，用于反映中压母线电压水平、中压母联运行(检修)状态、实际负荷大小及其供电(备供)路径，所聚合的设备有：中压母线、中压母联开关、电压互感器、无功补偿装置(如消弧线圈、电容器组等)和出口负荷。
依据高压侧电网设备运行状况、高压配电网布线走向，连接高压侧电网设备和低压侧电网设备形成简化的拓扑图。其中，高压侧电网设备运行状况包括全连通、半连通和不连通三种状态。
在本发明的一个实施例中，为了进一步简化高压配电网拓扑图的界面，在读取CIM/XML文件中与设备清单相匹配的电网设备以及对应网络设备的设备状态与分析已读取的电网设备的电压等级之间进一步包括依据电网设备的属性，将已从CIM/XML文件中读取的电网设备划分成变电站、节点和输电线路三个类别；变电站包括变压器、母线和母线联络开关。
参考图3，图3为将图1中示出的片区的高压配电网采用本方法简化后的拓扑图，其中，构成方形的四个点（两黑点和量白点）代表一个110KV的变电站，位于阴影部分的两个白色圆点代表一个220KV的变电站；将图3中的拓扑图与图1中示出的拓扑图相比，本方法构建的拓扑图清晰简明，便于调度人员操作和判断。
下面以一个片区的高压配电网为实例进行说明：
基于某地区电网调度自动化系统中CIM/XML文件，采用本发明的简化方法进行实例测试，实测对象为该地区电网12座110kV变电站及6座220kV变电站，高压配电网输变电容量为1080MVA，供电面积800平方公里左右，占总规模约1/10。从调度自动化系统中截取测试系统20个独立运行断面数据(CIM/XML数据文件，每个断面文件大小约9MB)组成一组连续运行方式序列以模拟采样间隔为1min的高压配电网时序状态，采用本简化方法依次测试。
测试计算机运行环境为Lenovo T430u，CPU为Intel Core i5 1.7GHz，内存8G，Windows 2008 64位操作系统，开发环境为NetBeans IDE 7.4。
采用本方法完成拓扑图的简化过程基本保证控制在8s之内，能满足在线应用要求，可作为相关高级应用的基础部署到调度自动化系统中。本例测试的110kV系统开关量共计72个，且需人工反复在调度自动化系统大图和厂站图界面进行切换查找才能确定其状态，若要进行任一运行方式调整，调度员须逐一查找相关路径所有开关状态，而采用本方法进行简化后，全局需关注状态量压缩至24个，仅须关注与调度密切相关的电网设备即可。

Claims (5)

1.一种高压配电网拓扑简化方法，其特征在于，包括以下步骤：
读取SCADA数据库中记录有设定片区高压配电网中所有电网设备名称和所有电网设备的关联表的CIM/XML文件；
导入从CIM/XML文件中待读取电网设备的设备清单；
依据所述设备清单，读取CIM/XML文件中与所述设备清单相匹配的电网设备以及对应电网设备的设备状态；
判断已读取的电网设备的电压等级，并对电网设备进行分类：
若电网设备的电压等级属于高压侧，把该电网设备加入高压侧电网设备中；
若电网设备的电压等级属于低压侧，把该电网设备加入低压侧电网设备中；
依据高压侧电网设备运行状况、高压配电网布线走向，连接高压侧电网设备和低压侧电网设备形成简化的拓扑图；
所述高压侧指额定电压大于等于110KV；低压侧是指额定电压小于110KV；
所述高压侧电网设备为电源通道单元，其为变电站高压侧设备信息模型的聚合，聚合的设备有：变压器及其高、中压侧开关/刀闸、高压母联开关、高压母线、电压互感器；电源通道单元根据实际运行情况又可分为全连通、半连通和不连通三种状态；
所述低压侧电网设备为实际负载单元，其为变电站中压侧设备信息模型的聚合，所聚合的设备有：中压母线、中压母联开关、电压互感器、无功补偿装置和出口负荷。
2.根据权利要求1所述的高压配电网拓扑简化方法，其特征在于，所述电网设备包括变压器、节点、母线、母线联络开关和输电线路。
3.根据权利要求2所述的高压配电网拓扑简化方法，其特征在于，所述读取CIM/XML文件中与所述设备清单相匹配的电网设备以及对应网络设备的设备状态与所述分析已读取的电网设备的电压等级之间进一步包括：
依据电网设备的属性，将已从CIM/XML文件中读取的电网设备划分成变电站、节点和输电线路三个类别；所述变电站包括变压器、母线和母线联络开关。
4.根据权利要求3所述的高压配电网拓扑简化方法，其特征在于，所述设备关联表至少包括设备类型、设备电压等级、设备电阻、电抗和功率。
5.根据权利要求1-4任一所述高压配电网拓扑简化方法，其特征在于，所述设备清单中的电网设备为调度人员在设定时间段内操作过的电网设备；所述设定时间为一个月、半年或一年。
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