CN108256178A - 一种配电网合环电流在线计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种配电网合环电流在线计算方法，其技术特点在于：包括以下步骤：步骤1、地调数据传送省调；步骤2、省调和地调开展一体化状态估计；步骤3、数据整合；步骤4、在线参数与离线参数一致性核查；步骤5、拓扑岛分析；步骤6、潮流计算及数据下发；步骤7、合环电流计算；本发明实现了合环电流计算潮流数据收敛性大幅提高，进而大幅提升电网合环电流计算质量和效率，提升了调度合环操作的效率。
Description
技术领域
本发明属于电网调度控制技术领域，涉及电网合环电流分析，尤其是一种配电网合环电流在线计算方法。
背景技术
配电网是在电力网中起重要分配电能作用的网络，由于直接面对用户，所有其安全可靠运行至关重要。配电网中普遍通过合环操作来进行故障处理、负荷转移和设备检修,以提高供电可靠性,但由于合环开关两侧母线之间存在电压幅值、相位差等原因,合环操作中会产生合环电流,合环电流过大将引起过流保护或速断保护误动，直接影响到配电网的安全运行。所以，在开展合环操作前，调控运行人员会首先开展合环电流计算。
传统的离线方式合环电流校核，其主要技术操作流程如下：1)获取上级电网模型和断面数据。配电网合环电流受高电压等级电网(220kV及以上电压等级电网)、外网断面影响，因此，往往需要接收上级调度部门下发的QS格式的电网模型和运行数据，并对外网断面进行等值处理。2)配电网状态估计。由于配电网的量测配置情况不完整，以及数据采集及传输过程中产生失真，所有电网运行状态数据不能直接使用，而状态估计是通过有限的量测计算得出主配网一致、可信的状态。状态估计算法包括匹配电流方法、基于支路电流的算法等。3)合环电流计算。基于潮流计算结果及戴维南定理建立合环电流计算数学模型，通过配电网潮流计算求解等值电势，基于节点导纳矩阵求解端口等值阻抗，基于一阶RL电路实现冲击电流和稳态转移潮流的计算。通过离线方式合环电流主要流程可知，该方法由于配电网运行数据、电网参数等运行状态数据量大，计算工作量非常大，速度慢，尤其是形成的电网潮流计算数据收敛性差，导致工作效率低下。
发明内容
本发明的目的在于提供一种设计合理、电网合环电流计算质量和效率高且能够使合环电流计算潮流数据收敛性大幅提高的配电网合环电流在线计算方法。
本发明解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：
一种配电网合环电流在线计算方法，包括以下步骤：
步骤1、地调数据传送省调：当需要进行合环电流计算时，地调开始启动合环电流计算流程，将地调SCADA数据采集与监视控制系统数据、电网参数等数据和相关指令通过在线安全分析DSA服务器以远程代理应用方式发送至省调，省调在线安全分析DSA服务器接收并存储数据；
步骤2、省调和地调开展一体化状态估计：利用最小二乘法开展省调运行数据、地调运行数据一体化状态估计，形成包括各电压等级的、完整的在线运行数据，进而建立各电压等级的完整的电网状态估计模型；
步骤3、数据整合：对在线运行数据进行整合，建立电气设备映射表，并根据映射表拷贝动态参数到在线数据中，进而从省调、地调系统运行专业提供的离线方式数据获取详细模型和动态参数；
步骤4、在线参数与离线参数一致性核查：比较在线运行数据和离线方式数据的一致性，对偏差超过10％的静态模型参数进行筛选，查找数据不一致的原因并根据不同原因进行修正。
步骤5、拓扑岛分析：利用广度优先树搜索法开展拓扑岛分析，根据电网中开关状态，确定电网元件的连接关系，分析给出电网的拓扑结构，形成便于电力系统分析计算的模型，并识别相互孤立的子系统；
步骤6、潮流计算及数据下发：利用牛顿-拉夫逊法开展省调、地调电网的潮流计算，形成收敛的潮流数据后并下发到地调；
步骤7、合环电流计算：地调收到潮流数据后，设置合环操作条件，进行实时合环操作模拟，算得出合环电流。
而且，所述步骤4的数据不一致的原因有：在线离线数据关联错误、数据录入错误、尚未投产设备提前建模、参数值很小产生的四舍五入误差的四类原因；根据不同原因进行修正的方法为：(1)数据关联错误：调整映射表，将设备在线参数地址和离线参数地址按照正确的对应关系建立关联；(2)数据录入错误：根据正确数据进行重新录入。
本发明的优点和有益效果：
1、本发明基于省地一体化的在线安全分析系统平台，提出了一种配电网合环电流在线计算方法，通过各电压等级电网的一体化建模、一体化状态估计，简化了操作，减少了计算工作量，实现了合环电流计算潮流数据收敛性大幅提高，进而大幅提升电网合环电流计算质量和效率，提升了调度合环操作的效率，能够克服现有离线合环电流计算技术的局限性，本发明的方法在调控系统具有重要的推广应用价值。
2、本发明基于省地一体化在线安全分析系统平台，通过地调数据上送、一体化状态估计、数据整合及参数核查、拓扑岛分析、潮流计算、合环电流计算等关键环节，高质量、高效率生产收敛性很好的潮流计算数据，将合环电流计算时间由人工离线计算耗时数小时少到数分钟，操作简单，极大提高工作效率，具有非常广阔的工程应用价值。
附图说明
图1为本发明的算法流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例作进一步详述：
当前，随着配电自动化改造的大力推进，智能配电网调度控制技术快速发展，省级调控运行系统与地级调控系统之家的数据传输与整合成为必然，省调与地调开展电网安全稳定联合分析计算已经在天津等地区实现，其中在线安全分析系统(DSA)就是其中的重要内容，该系统的核心软件是电力系统分析综合程序(PSASP)，该软件是常用的电力系统安全稳定仿真分析工具，具有三层体系结构，其中在第一层就包含了电网基础数据库，包括发电机、变压器、线路等电网基本元件参数，这些参数是开展各种分析计算的基础数据。在省级调控系统和地级调控系统部署DSA之后，基于PSASP核心程序就可以联合开展包括静态安全分析、暂态稳定分析、电压稳定性分析、短路电流水平分析等内容的联合计算分析。因此，本发明的基于该省地一体化在线安全分析系统平台，可以实现配电网的在线合环电流计算功能。
一种配电网合环电流在线计算方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤1、地调数据传送省调：当需要进行合环电流计算时，地调开始启动合环电流计算流程，将地调SCADA数据采集与监视控制系统数据、电网参数等数据和相关指令通过在线安全分析DSA服务器以远程代理应用方式发送至省调，省调在线安全分析DSA服务器接收并存储数据；
步骤2、省调和地调开展一体化状态估计：利用最小二乘法开展省调运行数据、地调运行数据一体化状态估计，形成包括各电压等级的、完整的在线运行数据，进而建立各电压等级的完整的电网状态估计模型；
在本实施例中，省调、地调开展一体化状态估计：该部分主要是为了形成各电压等级的完整的电网状态估计模型，将省调在线运行数据、地调在线运行数据进行一体化的状态估计，状态估计算法为最小二乘法，最终形成包括各电压等级的、完整的在线运行数据。
步骤3、数据整合:离线方式数据包括了电网详细模型和动态参数，而在线运行数据不包含详细模型及动态参数。因此，需要对在线运行数据进行整合。省调、地调系统运行专业提供的电网离线方式数据与在线安全分析系统(DSA)系统中的在线运行数据，都是基于电力系统分析综合程序(PSASP)数据和体系结构进行建模和参数数据管理，离线方式数据、在线运行数据的发电机、负荷、变压器、交直流线路等电网设备元件参数均存储在各自的电网基础数据库里面，每个设备元件参数都对应基础数据库一个固定的地址，对于同一元件，建立两个基础数据库之间的地址对应关系，即建立电气设备元件映射表，通过地址映射关系就可以实现将离线方式电网基础数据库动态参数拷贝到在线运行数据电网基础数据库。
在本实施例中，数据整合：由于在线运行数据(电网参数、机组出力、母线电压和负荷等)不包含详细模型及动态参数，因此，详细模型和动态参数需要从省调、地调系统运行专业提供的离线方式数据获取，需要对在线运行数据进行整合，所述在线运行数据整合方法为：建立电气设备映射表，并根据映射表拷贝动态参数到在线数据中。
步骤4、在线参数与离线参数一致性核查：加入数据核查比对模块，比较同一元件的在线运行数据电网基础库参数和离线方式数据电网基础数据库参数的一致性，对偏差超过10％的静态模型参数进行筛选，查找原因并根据情况进行修正。
在本实施例中，在线参数与离线参数一致性核查：数据质量对后期的潮流计算至关重要，为了保障数据质量，加入数据核查比对模块，比较在线运行数据参数和离线方式数据参数的一致性，对偏差超过10％的静态模型参数进行筛选，查找数据不一致的原因并根据不同原因情况进行修正。
数据不一致的原因主要有：在线离线数据关联错误，数据录入错误，尚未投产设备提前建模，参数值很小产生的四舍五入误差等共四类。四类参数不一致情况的纠正方法如下：1)数据关联错误。调整映射表，将设备在线参数地址和离线参数地址按照正确的对应关系建立关联；2)数据录入错误。根据正确数据进行重新录入；3)设备提前建模。待设备投产后可以满足要求，在合环电流计算中可以屏蔽，因为尚未投产，所以对合环电流无影响。4)四舍五入误差。导致该误差的原因为离线参数数据和在线参数数据在折算标幺值时基准容量不同，但因为参数很小且多位发电机并网线，所产生影响极小；
步骤5、拓扑岛分析：利用广度优先树搜索法开展拓扑岛分析，根据电网中开关状态，确定电网元件的连接关系，分析给出电网的拓扑结构，形成便于电力系统分析计算的模型，并识别相互孤立的子系统；
在本实施例中，拓扑岛分析：应用广度优先树搜索法开展拓扑岛分析，可以为潮流计算提供准确的网络结构数据。基本原理如下：假定访问起始节点v1，并标记为已访问过；然后依次访问v1的各个未曾被访问过的邻接顶点，并标记为已访问过；接着从这些顶点出发顺序访问还没有被访问过的邻接顶点，如此进行，直到所有顶点都被访问为止。
步骤6、潮流计算及数据下发。利用牛顿-拉夫逊法开展省调、地调电网的潮流计算，形成收敛的潮流数据后并下发到地调；
在本实施例中，潮流计算及数据下发：牛顿-拉夫逊潮流计算法收敛性好，计算速度快，本发明采用牛顿-拉夫逊法开展电网的潮流计算，形成收敛的潮流数据后下发到地调。
步骤7、合环电流计算。地调收到潮流数据后，设置合环操作条件，进行实时合环操作模拟，算得出合环电流。
在本实施例中，合环电流计算：地调收到潮流数据后，设置合环操作条件，进行实时合环操作模拟，就可以计算得到合环电流值。当合环电流值小于继电保护动作值时，可以开展合环操作，否则，不能开展合环操作。
需要强调的是，本发明所述实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。
Claims (2)
1.一种配电网合环电流在线计算方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、地调数据传送省调：当需要进行合环电流计算时，地调开始启动合环电流计算流程，将地调SCADA数据采集与监视控制系统数据、电网参数等数据和相关指令通过在线安全分析DSA服务器以远程代理应用方式发送至省调，省调在线安全分析DSA服务器接收并存储数据；
步骤2、省调和地调开展一体化状态估计：利用最小二乘法开展省调运行数据、地调运行数据一体化状态估计，形成包括各电压等级的、完整的在线运行数据，进而建立各电压等级的完整的电网状态估计模型；
步骤3、数据整合：对在线运行数据进行整合，建立电气设备映射表，并根据映射表拷贝动态参数到在线数据中，进而从省调、地调系统运行专业提供的离线方式数据获取详细模型和动态参数；
步骤4、在线参数与离线参数一致性核查：比较在线运行数据和离线方式数据的一致性，对偏差超过10％的静态模型参数进行筛选，查找数据不一致的原因并根据不同原因进行修正。
步骤5、拓扑岛分析：利用广度优先树搜索法开展拓扑岛分析，根据电网中开关状态，确定电网元件的连接关系，分析给出电网的拓扑结构，形成便于电力系统分析计算的模型，并识别相互孤立的子系统；
步骤6、潮流计算及数据下发：利用牛顿-拉夫逊法开展省调、地调电网的潮流计算，形成收敛的潮流数据后并下发到地调；
步骤7、合环电流计算：地调收到潮流数据后，设置合环操作条件，进行实时合环操作模拟，算得出合环电流。
2.根据权利要求1所述的一种配电网合环电流在线计算方法，其特征在于：所述步骤4的数据不一致的原因有：在线离线数据关联错误、数据录入错误、尚未投产设备提前建模、参数值很小产生的四舍五入误差的四类原因；根据不同原因进行修正的方法为：(1)数据关联错误：调整映射表，将设备在线参数地址和离线参数地址按照正确的对应关系建立关联；(2)数据录入错误：根据正确数据进行重新录入。
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