CN105512798A - 一种基于时间序列的电网规划方案及运行方式的构建方法 - Google Patents

Abstract

一种基于时间序列的电网规划方案及运行方式的构建方法，该方法包括：按照电网规划方案工程项目的时间进度维护唯一的基础设备库；按照规划电网的典型运行方式发生时间定义任意数量的运行方式；基于运行方式时间从基础设备库中自动形成该方式所含设备集合，安排设备运行状态；自动生成仿真计算数据，通过电气计算来论证规划方案及运行方式的合理性。本发明提供的方法采用方式数据与设备数据分离的模式，多套方式数据共享一套设备数据，并且按照时间序列对电网规划方案进行滚动维护管理，按照方式发生时间自动提取运行电网数据，保证仿真计算数据的准确性和一致性，满足对电网规划方案进行电气计算论证的需求，有助于提升电网规划工作的效率和能力。

Description

一种基于时间序列的电网规划方案及运行方式的构建方法

技术领域

本发明属于电网规划仿真数据的维护和管理领域，具体涉及一种基于时间序列的电网规划方案及运行方式的构建方法。

背景技术

电网规划及其相关专题研究是电网建设和发展的一个重要环节，对未来电网的安全性和经济性起到至关重要的作用，但由于其研究对象着眼于未来且研究范围广，往往工作量大、复杂性突出、牵涉面大，需要利用专业的软件系统对电网规划方案进行电气计算论证，以实现计算机辅助电网规划和专题研究，提高研究水平和工作效率。

对电网规划方案进行电气计算论证所需的电网规划仿真数据包括两个方面，即规划方案数据以及运行方式数据。电网规划仿真数据是在电网规划领域进行规划成果合理性论证的重要基础，也是电网企业管理水平的重要体现。

长期以来，电网规划部门一般都以计算数据文件的形式维护和管理某些规划年的仿真数据，然后在每一个时间断面对应的电网上编排出各种各样的运行方式，每一个运行方式对应作一套包括设备模型参数的计算数据文件，可见计算文件数量之大。电网规划仿真数据中一般包括整个输电网中数据，由于涉及单位部门多，且涉及多个规划年的数据，因此数据文件的版本和拷贝数量多，维护工作量大，管理难度大。随着我国电网建设速度大加快，系统联网进一步深入，电网规模的不断扩大，建立在数据文件基础上的数据维护、交换和管理等工作已很难满足当前电网规划的需求；随着大区电网互联进一步深入，我们必须深入掌握大电网安全稳定运行及控制特性，不断提高电网规划设计的水平，这些都离不开高质量的电网规划仿真数据作为支撑。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种基于时间序列的电网规划方案及运行方式的构建方法，采用了方式数据与设备数据分离的模式，多套方式数据共享一套设备数据，并且按照时间序列对电网规划方案进行滚动维护管理，按照方式发生时间自动提取运行电网数据，保证了仿真计算数据的准确性和一致性，能够满足对电网规划方案进行电气计算论证的需求，有助于提升电网规划工作的效率和能力。

实现上述目的所采用的解决方案为：

一种基于时间序列的电网规划方案及运行方式的构建方法，所述构建方法包含以下步骤：

(1)按照电网规划方案工程项目的时间进度维护唯一的基础设备库；

(2)按照规划电网的典型运行方式发生时间定义任意数量的运行方式；

(3)基于运行方式时间从基础设备库中自动形成运行方式所含设备集合，安排设备运行状态；

(4)自动生成仿真计算数据，通过电气计算来论证规划方案及运行方式的合理性。

优选的，所述时间进度是工程项目涉及到的各类设备的预计投产或退役时间；

所述基础设备库是全部设备数据的集合，该库中所有设备都有自己的投产和退役时间。设备数据能够描述拓扑结构及设备模型参数；

优选的，所述步骤(2)中，所述典型运行方式发生时间包括运行方式开始时间和运行方式结束时间；

所述运行方式的数量不唯一，不同的运行方式具有不同的时间，所有的运行方式构成运行方式库；运行方式数据与设备数据分离，多套运行方式数据共享一套设备数据。

优选的，所述自动形成运行方式所含设备集合，依据如下的时间约束：所含设备的投产时间不晚于运行方式结束时间，并且所含设备的退役时间不早于运行方式开始时间；

运行方式中包含的设备可以安排各自的运行状态。

优选的，所述自动生成仿真计算数据时，需要基础设备库中的拓扑结构信息和设备模型参数信息、运行方式中所含设备的运行状态信息。

进一步的，所述拓扑结构信息包括交直流线路、变压器、无功补偿装置、发电机、负荷与母线的连接关系；

所述设备模型参数信息包括交直流线路、变压器、无功补偿装置、发电机及其控制系统、负荷、直流系统的数学模型以及模型中的参数数据；

所述运行状态信息包括交流线路的投运/停运状态、变压器的投运/停运状态和分接头位置、无功补偿装置的投入容量、发电机的出力大小以及电压控制模式、负荷的大小、直流系统的安排功率和电压。

优选的，所述电气计算包括潮流计算、短路电流计算、暂态稳定计算。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本方法采用了方式数据与设备数据分离的模式，多套运行方式数据共享一套规划方案数据，不仅避免了现有技术将规划方案数据和运行方式数据交织在一起的缺点，还保证了规划方案数据的唯一性，同时降低了规划方案数据维护和管理的工作量。

本方法按照电网规划方案工程项目的时间进度维护唯一的基础设备库，对各种类型的电网设备进行全生命周期管理，在设备库中每个工程项目仅存在一份，规划人员可以非常方便地调整工程项目的时间进度，不存在任何冗余数据，不仅能在一套数据上管理逐规划年的数据，也具备对任意时刻电网数据管理的能力，可以高效地实现大时间跨度下电网规划方案的滚动维护管理。

本方法按照规划电网的典型方式发生时间定义任意数量的运行方式，基于运行方式时间从基础设备库中自动形成方式所含设备集合，这样可以自动地形成任意时间断面的电网结构并安排运行方式，极大地提高了运行方式编制的灵活性。

本方法通过规划方案信息和运行方式信息自动生成仿真计算数据，生成的仿真计算数据可用于电气计算，来论证基础设备库所描述的规划方案的合理性，以及论证运行方式的合理性。本方法使得规划方案、运行方式、仿真计算数据三者之间的关系更加清晰，有助于提升电网规划工作的效率和能力。

附图说明

图1是本发明的时间序列示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。

1、按照电网规划方案工程项目的时间进度维护唯一的基础设备库；

电网规划方案工程项目的时间进度具体指的是工程项目涉及到的厂站、线路等各类设备的预计投产或退役时间，基础设备库是全部设备数据的集合，该库中所有设备都有自己的投产和退役时间，设备数据能够描述拓扑结构及设备模型参数；对于某一规划方案，设备库具有唯一性。

在电网规划阶段，设备投产或退役时间一般并不是严格确定的，只需按照逐年规划网架的规划方案大致地维护投产或退役时间。随着时间的推移，规划方案一般会发生调整和细化，因此需要逐步修正设备的计划投产或退役时间。其中，退役时间在设备计划退役前才能确定，对于大部分设备来说，退役时间都是未知的。

如图1所示，横轴t代表时间。图1中数字1至7标识的矩形框代表了7个设备的生命周期，矩形框右侧未封闭表示退役时间未知。

对于任意时刻t0，设备2、3和4均处于已投产且未退役状态，设备1已经退役，设备5、6和7均为尚未投产的规划设备。虽然从t0时刻看，电网仅包含2、3和4三个设备，但其他隐藏的设备在设备库中也是存在的。

在基于本发明开发的软件系统中，t0是可以随意选取的。如果t0选取为当前的实际时间，那么所有设备的投产和退役状态即反映了当前实际电网情况。如果t0选取为任意的某个历史或未来的时刻，则相当于“穿越”到那个时刻再来看电网中各个设备的投产和退役情况。基于这个原理，可以方便地查看任意时间下的电网结构。

2、按照规划电网的典型方式发生时间定义任意数量的运行方式；

将描述电网拓扑关系、设备模型参数的信息单独形成了唯一的一份“设备库”，而仅与运行状态相关的信息会有许多份，形成“方式库”。方式发生时间包括方式开始时间和方式结束时间；运行方式的数量不唯一，不同的方式可以具有不同的时间，所有的运行方式构成运行方式库。方式数据与设备数据分离，多套方式数据共享一套设备数据。这种运行方式与电网设备分开管理的设计，使得每个设备只有一个实体，能够保证设备模型参数的唯一性。

3、基于运行方式时间从基础设备库中自动形成方式所含设备集合，安排设备运行状态；

每个运行方式都有开始时间和结束时间。基于运行方式时间从基础设备库中自动形成方式所含设备集合，依据如下的时间约束：所含设备的投产时间不晚于方式结束时间，并且所含设备的退役时间不早于方式开始时间；对方式中包含的设备可以安排各自的运行状态。

在图1中，由开始时间t1到结束时间t2的区间，表示某运行方式的发生时间。只有当设备的投产时间早于方式结束时间t2，且设备退役时间晚于方式开始时间t1，该设备才可能出现在该方式中。

上述条件“设备投产时间早于方式结束时间t2，且设备退役时间晚于方式开始时间t1”意味着设备的生命周期与方式时间区间存在重叠，上图中存在这种重叠的设备有3、4、5和6。因此，设备3、4、5和6可能出现在t1到t2的方式中。决定设备能否出现在方式中的条件除了时间限制之外，还有空间限制。每个运行方式都要选择包含的电网范围，只有设备的所属电网在方式中被选中，那么该设备才可能出现在该方式中。

由于系统中包含很多运行方式，不同的方式的时间区间和所选电网范围可以千差万别，所以不同运行方式所描述的电网运行状态可能有很大的差别。这就使得系统在唯一的一套设备库的基础上，能够维护和管理大量的运行方式，即可以有描述现状电网运行状态的调度方式，也可以有描述规划电网典型运行状态的规划方式。使系统不仅能在一套数据上管理某些时间断面的数据，也具备对任意时刻电网数据管理的能力，实现了对大时间跨度电网数据的滚动维护管理。

4、自动生成仿真计算数据，通过电气计算来论证规划方案及运行方式的合理性。

自动生成仿真计算数据时，需要依赖于基础设备库中的拓扑结构及设备模型参数信息，以及运行方式中所含设备的运行状态信息；对生成的仿真计算数据进行电气计算，用于论证基础设备库所描述的规划方案的合理性，以及论证运行方式的合理性。

生成仿真计算数据所需的拓扑结构信息主要包括交直流线路、变压器、无功补偿装置、发电机、负荷等元件与母线(在仿真计算中常称为节点)的连接关系，基于这种连接关系可以形成由节点和支路构成的电网结构拓扑图。

生成仿真计算数据所需的设备模型参数信息主要包括交流线路、变压器、无功补偿装置、发电机及其控制系统(包括励磁、PSS、调速器)、负荷(包括静态负荷、马达等)、直流系统等元件的数学模型以及模型中的参数数据。

生成仿真计算数据所需的设备运行状态信息主要包括交流线路的投运/停运状态、变压器的投运/停运状态和分接头位置、无功补偿装置的投入容量、发电机的出力大小以及电压控制模式、负荷的大小、直流系统的安排功率和电压等等。

由于拓扑结构及设备模型参数信息已经存在于基础设备库中，并且设备运行状态信息已经存在于运行方式中，所以只需要将运行方式库中任意一个运行方式与基础设备库相结合，即可由程序自动生成仿真计算数据。

对仿真计算数据进行的电气计算主要包括潮流计算、短路电流计算、暂态稳定计算等，所采用的计算程序一般为PSD-BPA。通过分析计算结果，如果发现规划方案存在问题，只需到唯一的基础设备库中进行适当的调整，而不必为每一套方式计算数据进行修改；如果发现运行方式存在问题，只需要对存在问题的运行方式进行适当的调整，而其它的方式和基础设备库都不受影响。最终，经过电气计算的论证，可以保证规划方案及运行方式的合理性。

最后应当说明的是:以上实施例仅用于说明本申请的技术方案而非对其保护范围的限制,尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于时间序列的电网规划方案及运行方式的构建方法，其特征在于，所述构建方法包含以下步骤：

(1)按照电网规划方案工程项目的时间进度维护唯一的基础设备库；

(2)按照规划电网的典型运行方式发生时间定义任意数量的运行方式；

(3)基于运行方式时间从基础设备库中自动形成运行方式所含设备集合，安排设备运行状态；

(4)自动生成仿真计算数据，通过电气计算来论证规划方案及运行方式的合理性。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述时间进度是工程项目涉及到的各类设备的预计投产或退役时间；

所述基础设备库是全部设备数据的集合，该库中所有设备都有自己的投产和退役时间。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述典型运行方式发生时间包括运行方式开始时间和运行方式结束时间；

所述运行方式的数量不唯一，不同的运行方式具有不同的时间，所有的运行方式构成运行方式库；运行方式数据与设备数据分离，多套运行方式数据共享一套设备数据。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述自动形成运行方式所含设备集合，依据如下的时间约束：所含设备的投产时间不晚于运行方式结束时间，并且所含设备的退役时间不早于运行方式开始时间；

运行方式中包含的设备可按各自的运行状态运行。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中，所述自动生成仿真计算数据时，需要基础设备库中的拓扑结构信息和设备模型参数信息、运行方式中所含设备的运行状态信息。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述拓扑结构信息包括交直流线路、变压器、无功补偿装置、发电机、负荷与母线的连接关系；

所述设备模型参数信息包括交直流线路、变压器、无功补偿装置、发电机及其控制系统、负荷、直流系统的数学模型以及模型中的参数数据；

所述运行状态信息包括交流线路的投运/停运状态、变压器的投运/停运状态和分接头位置、无功补偿装置的投入容量、发电机的出力大小以及电压控制模式、负荷的大小、直流系统的安排功率和电压。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电气计算包括潮流计算、短路电流计算、暂态稳定计算。