CN107341615A - 一种局域电网动态安全经济调度管理系统 - Google Patents

一种局域电网动态安全经济调度管理系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种局域电网动态安全经济调度管理系统，包括：电力系统分析软件子系统，用于处理得到动态稳定极限值、静态稳定极限值以及理论最大负荷值并输出；继电保护整定仿真子系统，用于处理得到关联于理论最大负荷值的继电保护整定值并输出；电力气象信息子系统，用于采集关联于局域电网的当前气象数据和实时气象数据；电网动态负荷智能管理子系统，用于处理得到局域电网的实时热稳定限值并输出；电网调控一体化管理子系统，用于对局域电网进行动态负荷调度。本发明的有益效果：综合考虑历史环境情况和当前环境情况，通过热稳定分析改变负荷断面输送能力，实现区域电网动态负荷调度，提升现有电网安全性和输送能力。

Description

一种局域电网动态安全经济调度管理系统
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种局域电网动态安全经济调度管理系统。
背景技术
随着智能电网概念的提出和发展，负荷调度逐渐成为电力行业研究和探讨的热点，它是指采用先进的测量通信技术以及有效的控制手段使得负荷成为一种响应调度的资源。负荷调度控制技术(或称需求响应技术)是一个多学科交叉，以电网调度策略实施为主导目标，以综合负荷模型建模为核心，对社会、用户和环境效益进行综合考虑的崭新领域。
目前电力系统负荷调度一般是根据设备的热稳定限值和系统的动稳定限值，确定电网潮流的调度方式。其中设备的热稳定限值给出的只是一个静态值，如500kv、4*400导线，线路的最大载流量为2400A，只是考虑了一年中最恶劣的气象环境(如环境温度35-40℃，风速为0.0m/s，日照强度1000W/m2)，一般而言，线路的实际传输能力要大于线路静态热容量极限值，在现有的配电网潮流调度方法中，通常都采用固定的线路静态热容量极限值作为线路潮流的约束条件，这种处理方法无法充分利用配电线路的传输能力，不能实现资源的全局最优配置；500kv变压器30分钟的过载倍数1.3-1.5倍，只考虑了环境温度20℃，变压器起始负荷60％，调度部门根据系统发生N-1方式，计算输变电设备的输送能力(即热稳定极限值)。因此现在电力系统负荷调度方式仍是静态调度，设备主安全性和电网经济性都是粗放性管理，无法实现资源的全局最优配置。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种针对目前运行重载或过载的线路或变电站，实时在线监测设备运行状况，综合考虑当前环境情况，通过热稳定分析改变负荷断面输送能力，实现区域电网动态负荷调度，提升现有电网安全性和输送能力的局域电网动态安全经济调度管理系统。
本发明采用如下技术方案：
一种局域电网动态安全经济调度管理系统，用于对关联于电力系统的局域电网进行动态负荷调度，所述系统包括：
电力系统分析软件子系统，连接所述电力系统，所述电力系统分析软件子系统用于根据所述电力系统的历史运行数据和预设的潮流分析策略处理得到所述局域电网在至少一种运行方式下的动态稳定极限值、静态稳定极限值以及理论最大负荷值并输出；
继电保护整定仿真子系统，连接所述电力系统和所述电力系统分析软件子系统，所述继电保护整定仿真子系统用于接收所述理论最大负荷值，以及根据所述理论最大负荷值和预设的仿真策略处理得到关联于所述理论最大负荷值的继电保护整定值并输出；
电力气象信息子系统，连接所述电力系统，所述电力气象信息子系统用于采集关联于所述局域电网的当前气象数据和实时气象数据；
电网动态负荷智能管理子系统，连接所述电力系统和所述电力气象信息子系统，所述电网动态负荷智能管理子系统用于接收所述历史气象数据和所述当前气象数据，以及根据所述历史气象数据、所述当前气象数据及预设的热路分析模型处理得到所述局域电网的实时热稳定限值并输出；
电网调控一体化管理子系统，连接所述电力系统、所述继电保护整定仿真子系统以及所述电网动态负荷智能管理子系统，所述电网调控一体化管理子系统用于接收所述继电保护整定值和所述实时热稳定限值，以及根据所述继电保护整定值、所述实时热稳定限值及预设的动态负荷调度策略对所述局域电网进行动态负荷调度。
优选的，若所述动态稳定极限值大于所述静态稳定极限值且所述静态稳定极限值大于所述理论最大负荷值，则所述电网系统正常运行，所述电力系统分析软件子系统发送正常运行信号至所述电网调控一体化管理子系统；
若所述动态稳定极限值大于所述理论最大负荷值且所述理论最大负荷值大于所述静态稳定极限值，则所述电网系统出现断面负荷阻塞，所述电力系统分析软件子系统发送断面负荷阻塞信号至所述电网调控一体化管理子系统；
所述电网调控一体化管理子系统还用于根据所述正常运行信号和所述断面负荷阻塞信号进行所述动态负荷调度。
优选的，所述电力气象信息系统包括多个微气象站，每个所述微气象站分别用于采集所述当前气象数据。
优选的，所述历史气象数据分别包括多个历史气象参数，所述多个历史气象参数包括历史温度、历史日照强度、历史湿度以及历史风速。
优选的，所述当前气象数据分别包括多个当前气象参数，所述当前气象参数包括当前温度、当前日照强度、当前湿度以及当前风速。
优选的，所述电网动态负荷智能管理子系统还包括：
第一子模块，所述第一子模块用于接收所述历史气象数据和所述当前气象数据；
第二子模块，所述第二子模块连接所述第一子模块，所述第二子模块用于根据所述历史气象数据、所述当前气象数据及预设的所述热路分析模型处理得到所述局域电网的实时热稳定限值并输出。
优选的，所述电网动态负荷智能管理子系统还包括：第三子模块，所述第三子模块连接所述第一子模块，所述第三子模块用于根据所述历史气象数据、所述当前气象数据及预设的所述热路分析模型处理得到变配电设备长期运行电流值。
优选的，所述电网动态负荷智能管理子系统还包括：第四子模块，所述第四子模块连接所述第一子模块，所述第四子模块用于根据所述历史气象数据、所述当前气象数据及预设的所述热路分析模型处理得到变配电设备实时最热点温度值。
优选的，所述电网动态负荷智能管理子系统还包括：第五子模块，所述第五子模块连接所述第一子模块，所述第五子模块用于根据所述历史气象数据、所述当前气象数据及预设的所述热路分析模型处理得到30分钟最大过负荷倍数值。
优选的，所述电网动态负荷智能管理子系统还包括：第六子模块，所述第六子模块连接所述第一子模块，所述第六子模块用于根据所述历史气象数据、所述当前气象数据及预设的所述热路分析模型处理得到1.5倍额定电流时的最长运行时间。
本发明的有益效果是：综合考虑历史环境情况和当前环境情况，通过热稳定分析改变负荷断面输送能力，实现区域电网动态负荷调度，提升现有电网安全性和输送能力。
附图说明
图1为本发明的一种优选实施例中，局域电网动态安全经济调度管理系统的功能模块示意图之一；
图2为本发明的一种优选实施例中，电网动态负荷智能管理子系统的功能模块示意图之二。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，下述技术方案，技术特征之间可以相互组合。
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：
如图1所示，一种局域电网动态安全经济调度管理系统，用于对关联于电力系统6的局域电网进行动态负荷调度，上述系统包括：
电力系统6分析软件子系统1，连接上述电力系统6，上述电力系统6分析软件子系统1用于根据上述电力系统6的历史运行数据和预设的潮流分析策略处理得到上述局域电网在至少一种运行方式下的动态稳定极限值、静态稳定极限值以及理论最大负荷值并输出；
继电保护整定仿真子系统2，连接上述电力系统6和上述电力系统6分析软件子系统1，上述继电保护整定仿真子系统2用于接收上述理论最大负荷值，以及根据上述理论最大负荷值和预设的仿真策略处理得到关联于上述理论最大负荷值的继电保护整定值并输出；
电力气象信息子系统3，连接上述电力系统6，上述电力气象信息子系统3用于采集关联于上述局域电网的当前气象数据和实时气象数据；
电网动态负荷智能管理子系统4，连接上述电力系统6和上述电力气象信息子系统3，上述电网动态负荷智能管理子系统4用于接收上述历史气象数据和上述当前气象数据，以及根据上述历史气象数据、上述当前气象数据及预设的热路分析模型处理得到上述局域电网的实时热稳定限值并输出；
电网调控一体化管理子系统5，连接上述电力系统6、上述继电保护整定仿真子系统2以及上述电网动态负荷智能管理子系统4，上述电网调控一体化管理子系统5用于接收上述继电保护整定值和上述实时热稳定限值，以及根据上述继电保护整定值、上述实时热稳定限值及预设的动态负荷调度策略对上述局域电网进行动态负荷调度。
在本实施例中，局域电网动态安全经济调度管理系统集电力系统6分析软件子系统1、继电保护整定仿真子系统2、电力气象信息子系统3、电网动态负荷智能管理子系统4及电网调控一体化管理子系统5的功能为一体；
电力系统6分析软件子系统1，包括电力系统6分析软件，以历史运行数据和潮流分析为依据，在系统的不同运行方式(n-1方式，额定运行方式，三相不平衡)下计算动态稳定极限值IDST，静态热稳定极限值ISST，潮流计算最大负荷值ILF。若IDST>ISST>ILF，则系统可安全可靠联系运行(不需要调整负荷)；若IDST>ILF>ISST，则出现该断面负荷阻塞问题(调整负荷)；
继电保护整定仿真子系统2，实时计算基于最大负荷的继电保护整定值IZD；
电力气象信息子系统3，包括本系统自建的微气象站和电力系统6推送的当前、历史及未来的气象数据。气象参数包含环境温度、日照强度、湿度和风速；
电网动态负荷智能管理子系统4，包括变电设备动态负荷智能管理子系统4、输电线路动态负荷智能管理子系统4、配电设备动态负荷智能管理子系统4(发电到用户端)，在线采集输变配电设备的运行数据和环境因素数据，建立热路模型，计算输变电设备的实时、动态的热稳定极限值；变配电设备长期运行电流值；变配电设备的实时最热点温度值；30分钟最大过负荷倍数值以及1.5倍额定电流时的最长运行时间。确保在输电线路导线(含设备导体)的运行温度、变配电设备的最热点温度不突破规程规定的允许温度极限的条件下，最大限度地提升输变电设备的传输能力；
电网调控一体化管理子系统5，根据电网监测系统以及计算机网络技术，对电网实时有效的进行调控，使得电网稳定、安全运行；
局域电网动态安全经济调度管理系统基于计算机及通信技术、在线监测技术和大数据分析模型，将电网调控一体化管理系统、电力系统6分析软件系统(如PSASP)、系统保护与安全自动装置整定仿真系统、电力气象信息系统与局域电网动态负荷智能管理系统的主要功能集成在一起，形成历史数据、运行数据和预测数据相互支持、共享验证，在线运行系统与仿真系统功能互补、信息交互的大数据库支撑的综合管理网络，实现基于实时、动态、预测、自适应等信息支持的局域电网智能调度，满足生产调度控制的同时，可满足运行检修维护等多职能部门的多功能需求，最终形成以地区电网生产调度控制中心为核心、功能辐射相关职能部门的动态负荷协同调控机制。
整个局域电网动态安全经济调度管理系统构建基于B/S架构的通用软硬件平台技术，采用多用户并行操作和用户权限管理机制，实现输变电数据集中存储以及多个子系统并行运行和操作的数据管理模式；采用并行化分布式子系统计算分析技术和在线数据整合技术，实现批量计算任务的高效处理，确保计算分析结果的正确性，为用户提供有效的技术和管理手段。
依靠输电线路监测数据、变电设备监测数据、配电设备监测数据的实时数据和电力气象信息系统数据、地区调度数据、局域电网数据历史及未来数据的支持，借助计算机程序化分析手段，建立输变配电设备热路分析模型算法，计算实时、动态的热稳定值，结合继电保护整定系统，以动稳定限值为上限，确定断面最大安全运行负荷倍数和最大安全运行时间，实现运行方式优化、局域电网安全稳定经济运行。其综合应用计算机通信技术、在线监测技术、电力设备热路模型分析技术和大数据处理技术，将电网调控一体化管理、电力系统6软件分析、继电保护整定仿真、电力气象信息与局域电网动态负荷智能管理集成在一起，建立以区域电网生产调度控制中心为核心、功能辐射相关职能部门的动态负荷一体化、智能化协同调控管理机制，实现信息共享、功能互补、实时与预测数据并存的局域电网智能调度；
局域电网动态安全经济调度管理系统具有如下有益效果：
(1)日常运行方式的优化
根据对应时段的天气预报或历年气象数据分析，给出次日、未来三天、下周或下月设备的最小热稳定限值，以便安排安全高效的系统运行方式。
(2)实时给出设备未来半小时最小输送能力(线路最大载流量和变压器过载倍数)，或给定载流量下，最小安全运行时间。以便系统发生“N-1”状态时，科学实时调度，确保设备安全性和经济性。
(3)当系统发生“N-1”方式时，负荷实时动态值、系统潮流计算和稳定性分析，优化系统运行方式，科学调度，提升系统发生“N-1”运行方式下，整个电网的安全性。
(4)如果对电网全面监测，可提高现有电网架构安全性和整体经济性，确保安全性前题下，最小提高电网输送能力20％以上，年平均提高输送能力40％。
(5)根据历史运行数据，结合负荷预测，为局域电网发展远景规划提供大数据支持。
较佳的实施例中，若上述动态稳定极限值大于上述静态稳定极限值且上述静态稳定极限值大于上述理论最大负荷值，则上述电网系统正常运行，上述电力系统6分析软件子系统1发送正常运行信号至上述电网调控一体化管理子系统5；
若上述动态稳定极限值大于上述理论最大负荷值且上述理论最大负荷值大于上述静态稳定极限值，则上述电网系统出现断面负荷阻塞，上述电力系统6分析软件子系统1发送断面负荷阻塞信号至上述电网调控一体化管理子系统5；
上述电网调控一体化管理子系统5还用于根据上述正常运行信号和上述断面负荷阻塞信号进行上述动态负荷调度。
较佳的实施例中，上述电力气象信息系统包括多个微气象站，每个上述微气象站分别用于采集上述当前气象数据。
上述历史气象数据分别包括多个历史气象参数，上述多个历史气象参数包括历史温度、历史日照强度、历史湿度以及历史风速。
上述当前气象数据分别包括多个当前气象参数，上述当前气象参数包括当前温度、当前日照强度、当前湿度以及当前风速。
如图2所示，较佳的实施例中，上述电网动态负荷智能管理子系统4还包括：
第一子模块12，上述第一子模块12用于接收上述历史气象数据和上述当前气象数据；
第二子模块7，上述第二子模块7连接上述第一子模块12，上述第二子模块7用于根据上述历史气象数据、上述当前气象数据及预设的上述热路分析模型处理得到上述局域电网的实时热稳定限值并输出。
第三子模块8，上述第三子模块8连接上述第一子模块12，上述第三子模块8用于根据上述历史气象数据、上述当前气象数据及预设的上述热路分析模型处理得到变配电设备长期运行电流值。
第四子模块9，上述第四子模块9连接上述第一子模块12，上述第四子模块9用于根据上述历史气象数据、上述当前气象数据及预设的上述热路分析模型处理得到变配电设备实时最热点温度值。
第五子模块10，上述第五子模块10连接上述第一子模块12，上述第五子模块10用于根据上述历史气象数据、上述当前气象数据及预设的上述热路分析模型处理得到30分钟最大过负荷倍数值。
第六子模块11，上述第六子模块11连接上述第一子模块12，上述第六子模块11用于根据上述历史气象数据、上述当前气象数据及预设的上述热路分析模型处理得到1.5倍额定电流时的最长运行时间。
第三子模块8、第四子模块9、第五子模块10和第六子模块11为现有技术，本领域技术人员可以根据现有技术得到上述第三子模块8、第四子模块9、第五子模块10和第六子模块11的计算方法。
通过说明和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，基于本发明精神，还可作其他的转换。尽管上述发明提出了现有的较佳实施例，然而，这些内容并不作为局限。
对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。

Claims (10)

1.一种局域电网动态安全经济调度管理系统，用于对关联于电力系统的局域电网进行动态负荷调度，其特征在于，所述系统包括：
电力系统分析软件子系统，连接所述电力系统，所述电力系统分析软件子系统用于根据所述电力系统的历史运行数据和预设的潮流分析策略处理得到所述局域电网在至少一种运行方式下的动态稳定极限值、静态稳定极限值以及理论最大负荷值并输出；
继电保护整定仿真子系统，连接所述电力系统和所述电力系统分析软件子系统，所述继电保护整定仿真子系统用于接收所述理论最大负荷值，以及根据所述理论最大负荷值和预设的仿真策略处理得到关联于所述理论最大负荷值的继电保护整定值并输出；
电力气象信息子系统，连接所述电力系统，所述电力气象信息子系统用于采集关联于所述局域电网的当前气象数据和实时气象数据；
电网动态负荷智能管理子系统，连接所述电力系统和所述电力气象信息子系统，所述电网动态负荷智能管理子系统用于接收所述历史气象数据和所述当前气象数据，以及根据所述历史气象数据、所述当前气象数据及预设的热路分析模型处理得到所述局域电网的实时热稳定限值并输出；
电网调控一体化管理子系统，连接所述电力系统、所述继电保护整定仿真子系统以及所述电网动态负荷智能管理子系统，所述电网调控一体化管理子系统用于接收所述继电保护整定值和所述实时热稳定限值，以及根据所述继电保护整定值、所述实时热稳定限值及预设的动态负荷调度策略对所述局域电网进行动态负荷调度。
2.根据权利要求1所述的局域电网动态安全经济调度管理系统，其特征在于，若所述动态稳定极限值大于所述静态稳定极限值且所述静态稳定极限值大于所述理论最大负荷值，则所述电网系统正常运行，所述电力系统分析软件子系统发送正常运行信号至所述电网调控一体化管理子系统；
若所述动态稳定极限值大于所述理论最大负荷值且所述理论最大负荷值大于所述静态稳定极限值，则所述电网系统出现断面负荷阻塞，所述电力系统分析软件子系统发送断面负荷阻塞信号至所述电网调控一体化管理子系统；
所述电网调控一体化管理子系统还用于根据所述正常运行信号和所述断面负荷阻塞信号进行所述动态负荷调度。
3.根据权利要求2所述的局域电网动态安全经济调度管理系统，其特征在于，所述电力气象信息系统包括多个微气象站，每个所述微气象站分别用于采集所述当前气象数据。
4.根据权利要求1所述的局域电网动态安全经济调度管理系统，其特征在于，所述历史气象数据分别包括多个历史气象参数，所述多个历史气象参数包括历史温度、历史日照强度、历史湿度以及历史风速。
5.根据权利要求1所述的局域电网动态安全经济调度管理系统，其特征在于，所述当前气象数据分别包括多个当前气象参数，所述当前气象参数包括当前温度、当前日照强度、当前湿度以及当前风速。
6.根据权利要求1所述的局域电网动态安全经济调度管理系统，其特征在于，所述电网动态负荷智能管理子系统还包括：
第一子模块，所述第一子模块用于接收所述历史气象数据和所述当前气象数据；
第二子模块，所述第二子模块连接所述第一子模块，所述第二子模块用于根据所述历史气象数据、所述当前气象数据及预设的所述热路分析模型处理得到所述局域电网的实时热稳定限值并输出。
7.根据权利要求6所述的局域电网动态安全经济调度管理系统，其特征在于，所述电网动态负荷智能管理子系统还包括：
第三子模块，所述第三子模块连接所述第一子模块，所述第三子模块用于根据所述历史气象数据、所述当前气象数据及预设的所述热路分析模型处理得到变配电设备长期运行电流值。
8.根据权利要求6所述的局域电网动态安全经济调度管理系统，其特征在于，所述电网动态负荷智能管理子系统还包括：
第四子模块，所述第四子模块连接所述第一子模块，所述第四子模块用于根据所述历史气象数据、所述当前气象数据及预设的所述热路分析模型处理得到变配电设备实时最热点温度值。
9.根据权利要求6所述的局域电网动态安全经济调度管理系统，其特征在于，所述电网动态负荷智能管理子系统还包括：
第五子模块，所述第五子模块连接所述第一子模块，所述第五子模块用于根据所述历史气象数据、所述当前气象数据及预设的所述热路分析模型处理得到30分钟最大过负荷倍数值。
10.根据权利要求6所述的局域电网动态安全经济调度管理系统，其特征在于，所述电网动态负荷智能管理子系统还包括：
第六子模块，所述第六子模块连接所述第一子模块，所述第六子模块用于根据所述历史气象数据、所述当前气象数据及预设的所述热路分析模型处理得到1.5倍额定电流时的最长运行时间。
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