CN104866726A - 一种海上油田群电网拓扑分析和在线潮流计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种海上油田群电网拓扑分析和在线潮流计算方法，拓扑分析包括如下步骤：读入CIM文件，建立各物理原件模型，读入测值文件，将量测值赋给每个物理原件；汇总所有闭合的开关，判断支路处理是否完毕，经拓扑分析后，电力系统中仅包含电力系统元件的静态模型，即只含有母线、发电机、负荷、线路、变压器、电抗器及其连接关系；将静态模型转化为IEEE标准格式模型，所述的在线潮流计算方法采用牛顿—拉夫逊法进行潮流计算，包括如下步骤：读入数据；形成节点导纳矩阵；建立潮流方程；计算不平衡功率；建立雅克比矩阵；解修正方程；迭代求解；为更高级的服务处理系统信息提供了便利，计算速度、计算规模还是收敛性方面都有显著的优势。

Description

一种海上油田群电网拓扑分析和在线潮流计算方法

技术领域

本发明涉及海上油田群电网技术领域，具体地说是一种海上油田群电网拓扑分析和在线潮流计算方法。

背景技术

海上油田群电网和陆地电网最大区别在于其小网、大负荷的特性。由于油田生产流程的特殊性，现场大量采用注水泵等单机容量大的设备，个别注水泵容量超过1MW，占整个电网有功负荷的比重较大。这些大型电机启动时启动电流大，对系统造成较大冲击，可能会引起系统电压暂降，给电网的稳定运行带来隐患。因此对于海上油田群电网操作人员而言，迫切需要一种能够辅助操作人员仿真评估某项操作之后电网运行状态的实用方法，以帮助操作人员提前掌握该操作对电网的影响。这对于海上油田群电网的稳定运行和油田平台的安全、可靠、不间断生产具有重大的意义。

发明内容

本申请提出了一种海上油田群电网拓扑分析和在线潮流计算方法，拓扑分析是进行电力系统分析与优化控制的基础，其结合开关的状态将电力系统中单个独立的设备连接成网组成系统，它是底层具体设备与上层抽象模型的中间处理层，直接处理底层具体设备，同时将处理后的抽象模型传至上一层，它屏蔽了电力系统中种类繁多的具体电力设备，为更高级的服务处理系统信息提供了便利。

在线潮流计算是电力系统分析中最基本、最重要的功能，是电力系统运行安全性、可靠性分析和优化控制的基础，也是各种电磁暂态和机电暂态分析的基础和出发点。由于其所处的特殊地位，对其在计算速度和收敛性等方面有较高的要求，牛顿—拉夫逊法无论在计算速度、计算规模还是收敛性方面都有显著的优势，稀疏技术和优化节点编号技术的应用可使得牛顿—拉夫逊法计算潮流的优势更进一步突出。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种海上油田群电网拓扑分析和在线潮流计算方法，其特征在于，

所述的拓扑分析包括如下步骤：

S1、读入CIM文件，建立各物理原件模型，读入测值文件，将量测值赋给每个物理原件；

S2、汇总所有闭合的开关，判断支路处理是否完毕，若处理完毕，则将剩余的节点作为独立的T结点，若未处理完毕，则取下一个闭合开关，判断开关两端是否均无所属T结点，若是则生成新的T结点并将两端点分配给它重新进行支路处理，若否则判断是否仅一端有所属T结点，若是则将另一端点分配给此T结点重新进行支路处理，若否则判断两端点所属T结点是否相同，若是则重新进行支路处理，若否则将两个T结点合并重新进行支路处理；

S3、经拓扑分析后，电力系统中仅包含电力系统元件的静态模型，即只含有母线、发电机、负荷、线路、变压器、电抗器及其连接关系；

S4、将静态模型转化为IEEE标准格式模型，IEEE标准格式模型包括TitleData、BusData、BranchData三个属性，其中TitleData中包括时间、基准功率信息，BusData包含信息：编号、名称、类型、电压及相角、注入功率、负荷功率、基准电压，BranchData包含信息：编号、始末母线编号、支路类型、支路阻抗、支路对地导纳、变压器变比，将电力系统静态模型中的静态母线模型对应至BusData中，将静态线路模型、静态变压器模型对应至BranchData中，最终生成IEEE标准格式模型，以IEEE标准文件输出；

所述的在线潮流计算方法采用牛顿—拉夫逊法进行潮流计算，包括如下步骤：

S5、读入数据；

S6、形成节点导纳矩阵；

S7、建立潮流方程；

S8、计算不平衡功率；

S9、建立雅克比矩阵；

S10、解修正方程；

S11、迭代求解；

S12、计算平衡节点功率和线路功率。

本发明具有如下技术效果或优点：

拓扑分析是进行电力系统分析与优化控制的基础，其结合开关的状态将电力系统中单个独立的设备连接成网组成系统，它是底层具体设备与上层抽象模型的中间处理层，直接处理底层具体设备，同时将处理后的抽象模型传至上一层，它屏蔽了电力系统中种类繁多的具体电力设备，为更高级的服务处理系统信息提供了便利。

在线潮流计算是电力系统分析中最基本、最重要的功能，是电力系统运行安全性、可靠性分析和优化控制的基础，也是各种电磁暂态和机电暂态分析的基础和出发点。由于其所处的特殊地位，对其在计算速度和收敛性等方面有较高的要求，牛顿—拉夫逊法无论在计算速度、计算规模还是收敛性方面都有显著的优势，稀疏技术和优化节点编号技术的应用可使得牛顿—拉夫逊法计算潮流的优势更进一步突出。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1 拓扑分析流程图；

图2 牛顿—拉夫逊法潮流计算流程图。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

本发明提供了一种海上油田群电网拓扑分析和在线潮流计算方法，其特征在于，

如图1所示，所述的拓扑分析包括如下步骤：

S1、读入CIM文件，建立各物理原件模型，读入测值文件，将量测值赋给每个物理原件；

S2、汇总所有闭合的开关，判断支路处理是否完毕，若处理完毕，则将剩余的节点作为独立的T结点，若未处理完毕，则取下一个闭合开关，判断开关两端是否均无所属T结点，若是则生成新的T结点并将两端点分配给它重新进行支路处理，若否则判断是否仅一端有所属T结点，若是则将另一端点分配给此T结点重新进行支路处理，若否则判断两端点所属T结点是否相同，若是则重新进行支路处理，若否则将两个T结点合并重新进行支路处理；

S3、经拓扑分析后，电力系统中仅包含电力系统元件的静态模型，即只含有母线、发电机、负荷、线路、变压器、电抗器及其连接关系；

S4、将静态模型转化为IEEE标准格式模型，IEEE标准格式模型包括TitleData、BusData、BranchData三个属性，其中TitleData中包括时间、基准功率信息，BusData包含信息：编号、名称、类型、电压及相角、注入功率、负荷功率、基准电压，BranchData包含信息：编号、始末母线编号、支路类型、支路阻抗、支路对地导纳、变压器变比，将电力系统静态模型中的静态母线模型对应至BusData中，将静态线路模型、静态变压器模型对应至BranchData中，最终生成IEEE标准格式模型，以IEEE标准文件输出；

如图2所示，所述的在线潮流计算方法采用牛顿—拉夫逊法进行潮流计算，包括如下步骤：

S5、读入数据；

S6、形成节点导纳矩阵；

S7、建立潮流方程；

S8、计算不平衡功率；

S9、建立雅克比矩阵；

S10、解修正方程；

S11、迭代求解；

S12、计算平衡节点功率和线路功率。

拓扑分析是进行电力系统分析与优化控制的基础，其结合开关的状态将电力系统中单个独立的设备连接成网组成系统。它是底层具体设备与上层抽象模型的中间处理层，直接处理底层具体设备，同时将处理后的抽象模型传至上一层。它屏蔽了电力系统中种类繁多的具体电力设备，为更高级的服务处理系统信息提供了便利。

在线潮流计算是电力系统分析中最基本、最重要的功能，是电力系统运行安全性、可靠性分析和优化控制的基础，也是各种电磁暂态和机电暂态分析的基础和出发点。由于其所处的特殊地位，对其在计算速度和收敛性等方面有较高的要求。牛顿—拉夫逊法无论在计算速度、计算规模还是收敛性方面都有显著的优势，其在陆上电网的长期应用也很好的证明了这一点。稀疏技术和优化节点编号技术的应用可使得牛顿—拉夫逊法计算潮流的优势更进一步突出。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例演示如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (1)

1.一种海上油田群电网拓扑分析和在线潮流计算方法，其特征在于，

所述的拓扑分析包括如下步骤：

S1、读入CIM文件，建立各物理原件模型，读入测值文件，将量测值赋给每个物理原件；

S2、汇总所有闭合的开关，判断支路处理是否完毕，若处理完毕，则将剩余的节点作为独立的T结点，若未处理完毕，则取下一个闭合开关，判断开关两端是否均无所属T结点，若是则生成新的T结点并将两端点分配给它重新进行支路处理，若否则判断是否仅一端有所属T结点，若是则将另一端点分配给此T结点重新进行支路处理，若否则判断两端点所属T结点是否相同，若是则重新进行支路处理，若否则将两个T结点合并重新进行支路处理；

S3、经拓扑分析后，电力系统中仅包含电力系统元件的静态模型，即只含有母线、发电机、负荷、线路、变压器、电抗器及其连接关系；

S4、将静态模型转化为IEEE标准格式模型，IEEE标准格式模型包括TitleData、BusData、BranchData三个属性，其中TitleData中包括时间、基准功率信息，BusData包含信息：编号、名称、类型、电压及相角、注入功率、负荷功率、基准电压，BranchData包含信息：编号、始末母线编号、支路类型、支路阻抗、支路对地导纳、变压器变比，将电力系统静态模型中的静态母线模型对应至BusData中，将静态线路模型、静态变压器模型对应至BranchData中，最终生成IEEE标准格式模型，以IEEE标准文件输出；

所述的在线潮流计算方法采用牛顿—拉夫逊法进行潮流计算，包括如下步骤：

S5、读入数据；

S6、形成节点导纳矩阵；

S7、建立潮流方程；

S8、计算不平衡功率；

S9、建立雅克比矩阵；

S10、解修正方程；

S11、迭代求解；

S12、计算平衡节点功率和线路功率。