CN105139102A - 一种高压电网母线运行电压越限的日前预警方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高压电网母线运行电压越限的日前预警方法，包括确定待测日的理论运行电压风险母线集合；确定待测日的近期运行电压风险母线集合；确定待测日的历史运行电压风险母线集合；将所述待测日的理论运行电压风险母线集合、近期运行电压风险母线集合和历史运行电压风险母线集合作并集运算，得到待测日的运行电压风险母线集合。本发明从时间与设备两个维度上，采用理论计算与实测分析两种方法，实现了高压电网母线运行电压风险的日前预警，风险预警精度高、范围广、全面高效。

Description

一种高压电网母线运行电压越限的日前预警方法

技术领域

本发明涉及电力系统运行控制技术领域，具体是一种高压电网母线运行电压越限的日前预警方法。

背景技术

现代电力系统是庞大复杂的人造系统，保障电力系统的安全稳定运行意义重大。高压电网母线运行电压是电力系统的重要运行数据指标，供电负荷的波动、电网设备运行状态的变化、电网运行方式的调整都会给母线运行电压带来影响。为保障电力系统的电压稳定性，提高电网供电电能质量，需要切实做好电网母线运行电压的控制，提前掌控电网母线运行电压越限风险并制定措施预案。《电力系统电压和无功电力技术导则》以及《国家电网公司电力系统电压质量和无功电力管理规定》等技术标准文件都对高压电网母线运行电压提出了上下限额和日电压波动限额的控制要求。

当前国内外对电网运行风险的研究主要集中在机电暂态稳定及供电能力和供电可靠性方面，对电网电压问题的关注则主要集中在电气设备的过电压问题以及特殊薄弱方式下的电压稳定性问题方面，缺少对正常方式（包括检修方式）下电网母线运行电压越限风险的研究。目前电力调度机构对于日常电网母线运行电压多采取实时监控及事后统计分析的方法，并利用自动电压控制系统（AVC）实施策略的滚动调整，缺少对电网母线运行电压越限风险的预警技术手段。一方面，电网容量越来越大、设备越来越多，另一方面，电网母线运行电压越限风险往往是局部问题，研究能够实现全网母线运行电压越限风险扫描预警的方法具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高压电网母线运行电压越限的日前预警方法，针对高压电网正常及检修方式下变电站母线运行电压越限问题，实现日前全网风险扫描预警，克服当前电网母线运行电压越限问题依靠实时监控及事后分析方法的滞后性，通过日前风险预警为自动电压控制系统策略以及其它电压调控措施的制定调整提供超前指导。

本发明的技术方案为：

一种高压电网母线运行电压越限的日前预警方法，包括以下步骤：

（1）对待测日电网运行方式各断面进行仿真计算，得到待测日电网运行方式各断面的母线理论运行电压，确定待测日的理论运行电压风险母线集合；

（2）获取与待测日相邻的一段历史期内的母线实测运行电压数据，确定待测日的近期运行电压风险母线集合；

（3）获取待测日电网运行方式各断面的设备停送电计划，确定待测日计划停送电的设备，并获取与该设备相关联的母线在该设备上一个停送电日的实测运行电压，确定待测日的历史运行电压风险母线集合；

（4）将所述待测日的理论运行电压风险母线集合、近期运行电压风险母线集合和历史运行电压风险母线集合作并集运算，得到待测日的运行电压风险母线集合。

所述的高压电网母线运行电压越限的日前预警方法，所述步骤（1）具体包括：

（11）确定待测日的历史相似日，从电能量管理系统中获取历史相似日电网运行方式各断面的母线实测等效负荷功率因数角，从电网调度管理系统中获取待测日电网运行方式各断面的母线有功负荷预测数据，建立待测日电网运行方式各断面的母线负荷PQ节点计算模型；

（12）从电网调度管理系统中获取待测日电网运行方式各断面的机组发电计划，从电能量管理系统中获取待测日电网运行方式各断面的机组电压控制曲线，建立待测日电网运行方式各断面的发电机组PV节点计算模型；

（13）从电网调度管理系统中获取待测日电网运行方式各断面的设备停送电计划，结合待测日的前一日设备停送电状态及工作进度，确定待测日电网运行方式各断面的网络拓扑结构；

（14）基于所述PQ节点计算模型、PV节点计算模型和网络拓扑结构，利用电力系统潮流计算软件对待测日电网运行方式各断面进行仿真计算，得到待测日电网运行方式各断面的母线理论运行电压；

（15）从电能量管理系统中获取历史相似日电网运行方式各断面的母线实测运行电压，利用电力系统潮流计算软件计算得到历史相似日电网运行方式各断面的母线理论运行电压，将两者进行比较，得到历史相似日电网运行方式各断面的母线理论运行电压的计算误差，利用所述计算误差对待测日电网运行方式各断面的母线理论运行电压进行修正，得到修正后的待测日电网运行方式各断面的母线理论运行电压；

（16）根据所述修正后的待测日电网运行方式各断面的母线理论运行电压和预设的母线运行电压限值，确定待测日的理论运行电压风险母线集合。

所述的高压电网母线运行电压越限的日前预警方法，所述步骤（2）中，所述与待测日相邻的一段历史期内的母线实测运行电压数据从电能量管理系统中获取。

所述的高压电网母线运行电压越限的日前预警方法，所述步骤（3）中，所述待测日电网运行方式各断面的设备停送电计划从电网调度管理系统中获取，所述与该设备相关联的母线在该设备上一个停送电日的实测运行电压从电能量管理系统中获取。

所述的高压电网母线运行电压越限的日前预警方法，所述步骤（2）还包括：

利用电网调度管理系统，查询与所述待测日的近期运行电压风险母线集合中的风险母线相关联的设备停送电工作进度，若其能够于待测日的前一日完工，则将相应的风险母线从所述待测日的近期运行电压风险母线集合中删除，得到精简的待测日的近期运行电压风险母线集合。

由上述技术方案可知，本发明具有以下优点：

（1）当前基于实时监控及事后分析方法管控电网母线运行电压风险具有滞后性，本发明则综合OMS与EMS信息，从时间与设备两个维度上，采用理论计算与实测分析两种方法，实现了高压电网母线运行电压风险的日前预警；

（2）本发明采用理论计算的方法于日前进行一次扫描，既可以得到电网全网运行电压风险母线集合，且理论计算结果采用实测数据进行修正，风险预警精度高、范围广；

（3）本发明不仅基于理论仿真计算进行风险扫描，还充分考虑了近期特殊电网运行方式及日负荷情况下的母线运行电压风险，以及历史上的设备停送电工作可能造成的母线运行电压风险，综合确保日前风险预警的全面高效。

附图说明

图1是本发明具体实施例的方法流程图；

图2是本发明具体实施例的方法框架图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明。

如图1、图2所示，一种高压电网母线运行电压越限的日前预警方法，用于在前一日对次日的母线运行电压越限进行预警，如在今日对明日的母线运行电压越限进行预警，包括以下步骤：

S1、确定明日负荷预测的历史相似日，例如，若明日为正常工作日，则为保证历史实测数据的完整性，可选今日的前一工作日为历史相似日，若明日为节假日，则可选上次同类型节假日为历史相似日。

S2、利用电能量管理系统EMS获取历史相似日电网运行方式96点断面（每15分钟一个断面）的各母线实测等效负荷功率因数角Φ，结合从电网调度管理系统OMS获取的明日电网运行方式96点断面的母线有功负荷预测数据，获得明日母线有功负荷、无功负荷预测的完整数据，建立明日电网运行方式96点断面的母线负荷PQ节点计算模型。

S3、根据从电网调度管理系统OMS获取的明日电网运行方式96点断面的机组发电计划，结合从电能量管理系统EMS获取的明日电网运行方式96点断面的机组电压控制曲线，建立明日电网运行方式96点断面的发电机组PV节点计算模型。

S4、通过电网调度管理系统OMS获取明日电网运行方式96点断面的设备停送电计划，结合今日设备停送电状态及工作进度，确定明日电网运行方式96点断面的网络拓扑结构。

S5、基于上述PQ节点计算模型、PV节点计算模型及网络拓扑结构，利用电力系统潮流计算软件（如BPA）开展明日电网运行方式96点断面的计算，得到电网全网母线理论运行电压u。

S6、利用电能量管理系统EMS获取历史相似日电网运行方式96点断面的各母线实测运行电压，利用电力系统潮流计算软件计算得到历史相似日电网运行方式96点断面的各母线理论运行电压，通过比较，得到母线理论运行电压的计算误差Δu，修正得到明日电网运行方式96点断面的各母线运行电压U=u+Δu。

S7、根据明日电网运行方式96点断面的各母线运行电压U，按照电压控制要求，确定理论运行电压风险母线集合B1。

S8、通过电能量管理系统EMS获取近期（如明日的前一周内）各母线实测运行电压数据，梳理存在运行电压越限风险的母线集合B2，进一步通过查询电网调度管理系统OMS确定与B2中各风险母线相关联的设备停送电工作进度，如今日可完工，则删除该风险母线，从时间维度得到精简的近期运行电压风险母线集合B2。

S9、通过电网调度管理系统OMS确定明日计划停送电的设备，并利用电能量管理系统EMS查询与该设备相关联的母线在该设备的上一个停送电日的实测运行电压，进一步确定该设备停送电是否导致母线运行电压越限，从设备维度确定历史运行电压风险母线集合B3，

S10、综合上述扫描结果，利用实测与计算两种方法，从时间与设备两个维度上确定全网明日存在运行电压越限风险的母线集合B，发布日前风险预警：

B=B1∪B2∪B3

本发明的工作原理：

本发明在实现电网运行电压风险母线的日前预警时，先将次日运行电压存在风险的变电站母线分为三类：第一类为理论运行电压风险母线集合B1，利用仿真计算方法扫描次日电网运行各断面，并通过历史实测对比修正理论计算误差，确定次日存在运行电压风险的母线；第二类为近期运行电压风险母线集合B2，该类风险母线集合主要受近期特殊电网运行方式与日负荷情况影响，通过电能量管理系统EMS近期实测电压确定并考虑风险母线关联的设备停送电工作进度，如在次日到来前可完工并恢复电网正常运行方式，则从B2中去除该风险母线；第三类为历史运行电压风险母线集合B3，该类风险母线主要考虑设备停送电工作对电网母线运行电压的影响，通过用电网调度管理系统OMS确定次日计划停送电的设备的上次工作信息，再利用EMS查询上次该设备停送电所造成的运行电压风险母线。最后综合判定次日存在运行电压越限风险的母线集合B=B1∪B2∪B3，发布日前风险预警。

由上述可知，本发明综合利用电网调度管理系统OMS的次日机组发电计划、设备停送电计划、母线负荷预测数据以及电能量管理系统EMS的次日机组电压控制曲线、变电站母线电压以及等效负荷历史实测数据，基于电力系统潮流计算软件BPA开展次日电网运行方式各断面的仿真理论计算，结合电能量管理系统EMS历史实测数据修正计算误差得到次日电网各母线理论运行电压，进一步从时间及设备两个维度上梳理增补近期及历史风险母线，综合研判后给出次日全网存在运行电压越限风险的母线集合，发出日前预警。

以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种高压电网母线运行电压越限的日前预警方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）对待测日电网运行方式各断面进行仿真计算，得到待测日电网运行方式各断面的母线理论运行电压，确定待测日的理论运行电压风险母线集合；

（2）获取与待测日相邻的一段历史期内的母线实测运行电压数据，确定待测日的近期运行电压风险母线集合；

（3）获取待测日电网运行方式各断面的设备停送电计划，确定待测日计划停送电的设备，并获取与该设备相关联的母线在该设备上一个停送电日的实测运行电压，确定待测日的历史运行电压风险母线集合；

（4）将所述待测日的理论运行电压风险母线集合、近期运行电压风险母线集合和历史运行电压风险母线集合作并集运算，得到待测日的运行电压风险母线集合。

2.根据权利要求1所述的高压电网母线运行电压越限的日前预警方法，其特征在于，所述步骤（1）具体包括：

（11）确定待测日的历史相似日，从电能量管理系统中获取历史相似日电网运行方式各断面的母线实测等效负荷功率因数角，从电网调度管理系统中获取待测日电网运行方式各断面的母线有功负荷预测数据，建立待测日电网运行方式各断面的母线负荷PQ节点计算模型；

（12）从电网调度管理系统中获取待测日电网运行方式各断面的机组发电计划，从电能量管理系统中获取待测日电网运行方式各断面的机组电压控制曲线，建立待测日电网运行方式各断面的发电机组PV节点计算模型；

（13）从电网调度管理系统中获取待测日电网运行方式各断面的设备停送电计划，结合待测日的前一日设备停送电状态及工作进度，确定待测日电网运行方式各断面的网络拓扑结构；

（14）基于所述PQ节点计算模型、PV节点计算模型和网络拓扑结构，利用电力系统潮流计算软件对待测日电网运行方式各断面进行仿真计算，得到待测日电网运行方式各断面的母线理论运行电压；

（15）从电能量管理系统中获取历史相似日电网运行方式各断面的母线实测运行电压，利用电力系统潮流计算软件计算得到历史相似日电网运行方式各断面的母线理论运行电压，将两者进行比较，得到历史相似日电网运行方式各断面的母线理论运行电压的计算误差，利用所述计算误差对待测日电网运行方式各断面的母线理论运行电压进行修正，得到修正后的待测日电网运行方式各断面的母线理论运行电压；

（16）根据所述修正后的待测日电网运行方式各断面的母线理论运行电压和预设的母线运行电压限值，确定待测日的理论运行电压风险母线集合。

3.根据权利要求1所述的高压电网母线运行电压越限的日前预警方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所述与待测日相邻的一段历史期内的母线实测运行电压数据从电能量管理系统中获取。

4.根据权利要求1所述的高压电网母线运行电压越限的日前预警方法，其特征在于，所述步骤（3）中，所述待测日电网运行方式各断面的设备停送电计划从电网调度管理系统中获取，所述与该设备相关联的母线在该设备上一个停送电日的实测运行电压从电能量管理系统中获取。

5.根据权利要求1所述的高压电网母线运行电压越限的日前预警方法，其特征在于，所述步骤（2）还包括：

利用电网调度管理系统，查询与所述待测日的近期运行电压风险母线集合中的风险母线相关联的设备停送电工作进度，若其能够于待测日的前一日完工，则将相应的风险母线从所述待测日的近期运行电压风险母线集合中删除，得到精简的待测日的近期运行电压风险母线集合。