CN109523091A - 一种计及现货交易的电网未来运行方式静态安全校核方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种计及现货交易的电网未来运行方式静态安全校核方法，包括以下步骤：S1，获取现货交易的日内计划类数据；S2，获取电网基础运行方式数据；S3，对日内计划类数据和电网基础运行方式数据进行数据检查，对不合理数据进行修正；S4，基于日内计划类数据和电网基础运行方式数据，预估未来时刻电网潮流；S5，基于未来时刻电网潮流数据，评估电网是否安全。本发明对现货交易数据中日内计划数据进行数据检查和处理，并与基础运行方式数据整合生成未来时刻潮流数据，然后进行静态安全校核，实现对未来潮流的静态安全分析。
Description
技术领域
本发明涉及智能电网调度控制技术领域，具体涉及一种计及现货交易的电网未来运行方式静态安全校核方法。
背景技术
随着我国电网运行规模不断扩大，尤其是特高压电网“三纵三横”网架建成，大量风电、光伏等新型能源大规模介入后，电网运行规定日趋复杂，电网运行方式安排工作量显著增加，传统的电网运行安排已经难以适应未来特高压大电网运行的需求。
为了解决目前运行压力大、资源利用低、电网安全问题突出难题，国家电网公司提出了跨区现货交易，制定了富余可再生能源的跨区现货交易规则，在跨省区日内交易时考虑送受端电网安全约束条件，交易计划需符合跨省区通道安全约束，各调度中心在交易实施前先进行安全校核及时将校核结果和辅助决策措施反馈给交易中心，由交易中心修改交易内容后完成整个交易过程。
本发明针对电力现货交易的快速变化，对电力调度中心接收到的现货交易数据进行分析处理和静态安全校核，能够有效提升调控中心保障电网安全稳定运行的能力，统一协调电网的安全稳定运行和电力交易的有序运转。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提出一种计及现货交易的电网未来运行方式静态安全校核方法，提升电网安全稳定运行水平，有效适应电力现货交易的快速变化。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种计及现货交易的电网未来运行方式静态安全校核方法，其特征是，包括以下步骤：
S1，获取现货交易的日内计划类数据；
S2，获取电网基础运行方式数据；
S3，对日内计划类数据和电网基础运行方式数据进行数据检查，对不合理数据进行修正；
S4，基于日内计划类数据和电网基础运行方式数据，预估未来时刻电网潮流；
S5，基于未来时刻电网潮流数据，评估电网是否安全。
进一步的，日内计划类数据包括日内发电计划、日内负荷计划、省际联络线计划、短期母线负荷预测、超短期系统负荷预测、检修计划和新能源预测。
进一步的，S3，对不合理数据进行修正包括：对日内发电计划、负荷计划及联络线计划中不合理数据进行修正。
进一步的，对日内发电计划、负荷计划及联络线计划中不合理数据进行修正，具体包括：
1)对日内发电计划数据，提取发电计划的特征曲线，将发电计划数据根据其电量变化趋势与特征曲线进行类比分析即可判断该发电计划是否合理；如果有某一发电计划属于明显不合理情况，对该计划数据进行校核和调整；
2)对日内负荷计划数据，绘制典型日负荷曲线，将日内负荷计划数据与典型日负荷曲线的趋势进行对比，如出现较大差异可依据典型日负荷特性曲线进行调整；
3)对联络线计划数据，通过对联络线计划数据与对应的联络线的传输电量限值对比，判断联络线是否越限，若越限根据该联络线的传输电量限值进行调整。
进一步的，在S4预估未来时刻电网潮流计算过程中，采用分层分区平衡的策略，以保证电压和无功分布的合理性，具体过程为：
1)通过有功潮流调整实现系统有功功率平衡，其中，短期母线负荷计划和短期系统负荷按基础运行方式的负荷母线有功分配系数分摊，联络断面有功计划按基础运行方式的联络线有功分配系数分摊；当调度计划安排的全网有功功率不平衡量时，允许部分指定机组脱离计划承担电网不平衡功率，可根据发电机可调裕度将全网有功功率不平衡量分摊到具有可调空间的大机组，实现系统有功功率平衡；
2)在有功计划分配调整的基础上，根据基础运行方式整合生成内网调度计划无功电压调整的初始值；其中，发电机机端电压直接采用基础运行方式机端电压作为近似值，发电机无功功率、负荷无功功率和联络线无功功率按与基础运行方式相等功率因数的原则计算，变压器绕组分接头直接取基础运行方式变压器分接头作为近似值，交流线段和串补设备的并联无功补偿设备与对应的交流线段或串补设备一起投退，直流换流站的容抗器和滤波器根据直流输送功率分档自动投退；
3)依据电网基础运行方式的各个故障的安全稳定裕度和模式，计算设备；对安全稳定的影响程度，确定设备的安全稳定影响因子，优先调整安全稳定影响因子小的设备，使得设备的调整对电网的安全稳定裕度结果不产生较大的影响；
4)根据以上过程，计算出调整后的电网基础运行方式数据断面有功功率与计划方式断面有功功率之差，进行初步调整；依据基础运行方式下输电断面总有功功率在其组成元件中的有功分布比例，在考虑安全稳定影响因子的基础上，计算调整网内设备有功注入对应于输电断面有功潮流的灵敏度，即综合灵敏度信息，根据综合灵敏度利用二次规划法循环求解各调整区域的调整量，直至各断面有功潮流满足要求。
进一步的，评估电网安全包括：评估电网是否存在设备过载、断面越限和电压越限情况。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明对现货交易数据中日内计划数据进行数据检查和处理，并与基础运行方式数据整合生成未来时刻潮流数据，然后进行静态安全校核。能够有效提升电网的在线安全分析能力，统一协调电网运行的安全和市场的有序运转，全面提升了省、地调电网安全稳定综合防御的有效性和实用性。
附图说明
图1为本发明方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明的一种计及现货交易的电网未来运行方式静态安全校核方法，包括以下过程：
S1，获取现货交易的日内计划类数据；
S2，获取电网基础运行方式数据；
S3，对日内计划类数据和电网基础运行方式数据进行数据检查，对不合理数据进行修正；
S4，基于日内计划类数据和电网基础运行方式数据，预估未来时刻电网潮流；
S5，基于未来时刻电网潮流数据，评估电网是否安全。
本发明，对现货交易数据中日内计划数据进行数据检查和处理，并与基础运行方式数据整合生成未来时刻潮流数据，然后进行静态安全校核，实现对未来潮流的静态安全分析。
实施例
本发明的一种计及现货交易的电网未来运行方式静态安全校核方法，基本原理在于：电力交易部门下发现货交易数据至各电力调度中心，电力调度中心对获取到的现货交易数据中日内计划数据进行数据检查和处理，并与基础运行方式数据整合生成未来时刻潮流数据，然后进行静态安全校核。
具体包括现货交易的日内计划类数据获取、电网离线参数模型数据准备、计划数据和基础运行方式数据检查、静态安全校核方式数据生成及静态安全校核计算五个步骤，各步骤的具体描述如下：
S1，现货交易的日内计划类数据获取步骤：网/省级调度中心接收上级调度机构电力交易市场部门发出的现货交易数据，从中提取包含现货交易信息的日内计划类数据。
现货交易日包括5个交易时段，分别为：0:15～8:00、8:15～12:00、12:15～16:00、16:15～20:00、20:15～24:00。
1-1)每个时段交易前由可再生能源发电厂根据当前交易时段内剩余发电量提交日内各临近交易时段的发电曲线至上级调度机构电力交易市场部门，网/省级调度中心接收上级调度机构下发的跨区、跨省通道可用输电量；当受端电网申报的购电价格高于送端电网申报的售电价格或者当省调间跨区通道有可用输电量时正式开市；开市后各网/省级调度中心接收跨区和跨省通道输电量、发电曲线和报价信息，并存储于调度一体化系统中。
1-2)各网/省级调度中心接收现货交易数据后，周期性检测调度一体化系统中的现货交易数据，提取其中的日内计划类数据。日内计算类数据具体包括：日内发电计划、日内负荷计划数据、省际联络线计划、短期母线负荷预测、超短期系统负荷预测、检修计划和新能源预测等数据，按照规定的数据格式读取数据文件内容并缓存计划数据。
S2，电网离线参数模型数据准备步骤：从电网离线参数模型中，当前断面时刻下的潮流数据，结合导入后的离线参数，整合生成基础运行方式数据。
所述电网离线参数模型数据准备步骤，具体包括以下步骤：
2-1)周期性获取电网离线参数模型，从电网离线参数模型中获取发电机组的动态模型、线路、变压器等阻抗特性参数。
2-2)采用动态智能映射方法，根据离线模型中设备名称、拓扑关系、元件参数等建立电网离线模型数据与电网调度一体化系统模型数据的映射关系，在同类型设备及不同类型设备之间做多对多的映射。此动态智能映射属于现有技术，映射过程中以厂站为基本映射单位，首先对厂站完成动态映射，再完成厂站内设备的设备映射。
2-3)将映射后的离线参数导入电网调度一体化系统中；利用离线参数更新工具对离线参数进行维护；确保静态安全校核计算时参数与离线参数保持一致。
2-4)周期性的获取电网调度一体化系统中的当前断面时刻下的潮流数据，结合导入后的离线参数，整合生成基础运行方式数据。
S3，计划数据和基础运行方式数据检查步骤：对基础运行方式数据和计划数据中存在的模型参数不完整、运行数据不合理、网络拓扑不正确等问题进行数据检查及容错处理。
所述计划数据和基础运行方式数据检查步骤，具体包括如下步骤：
3-1)针对电网基础运行方式数据和计划数据中存在的模型参数不完整、运行数据不合理、网络拓扑不正确等问题，分别对每类数据分别进行数据检查，检查内容包括：数据格式检查、数据合理性检查、有功无功匹配性检查、功率平衡检查、功率平衡检查、设备投运状态检查、模型匹配检查、模型参数检查、网络拓扑检查等，通过上述检查过程将不合理数据校正处理，生成合格的静态安全校核数。上述检查内容是现有技术中常用的数据校验内容，其检查过程参见现有技术，此处不多赘述。
3-2)根据3-1)数据检查的结果，对日内发电计划、负荷计划及联络线计划中不合理数据进行自动修正并给出建议的调整措施便于人工调整。
具体包括：
1)对获取的日内发电计划数据，根据发电类型可划分为日内火力发电计划、日内水力发电计划和日内新能源发电计划，各类发电计划由于其属性特征可提取各类发电计划的特征曲线，因此将各类发电计划数据根据其电量变化趋势与特征曲线进行类比分析即可初步判断该发电计划是否合理。
在判断过程中，首先通过统计工具得到过去一年内各类发电厂发电量的极值，即可确定初步的发电范围(Gmax，Gmin)，对日内发电计划数据按照该范围进行定性分析，分别判断火电计划、水电计划和新能源计划电量的合理性。如果有某一发电计划属于明显不合理情况，则该发电计划存在问题，需对该计划数据进行人工校核和调整。
2)对于日内负荷计划数据，由于电力负荷随时间变化具有周期性，在固定时期内可提取负荷的变化规律，同时负荷在不同时期、不同条件下又存在特征趋势差异。因此需按照时间特性(如国家法定假期、工作日、周末等)和季节差异(如夏季、冬季等)划分负荷类型，在同一类型下取一年内每一日的负荷中位数和极大值数绘制相同类型的典型日负荷曲线。将获取到的日内负荷计划数据与典型日负荷曲线的趋势进行对比，如出现较大差异可依据典型日负荷特性曲线进行人工调整。
3)对于联络线计划数据，可依据联络线控制功率计算出的传输电量限值作为判断联络线计划数据是否越限的重要依据，在静态安全校核时需要判断其是否满足安全约束条件，其计算公式为：
Xl min＝-Xl max
其中，Pc(t)表示联络线瞬时最大传输功率，表示当日计划期间联络线平均最大传输功率，单位是kW，Xl max表示联络线传输电量上限，Xl min表示联络线传输电量下限，单位kWh，t1表示当日初始时间，t2表示当日结束时间，δt＝t2-t1表示时间间隔，单位均为h。同样，通过对联络线计划数据与对应的联络线的传输电量限值对比，判断联络线是否越限，如不满足约束条件则需要根据该联络线的传输电量限值进行人工调整。
S4，静态安全校核方式数据生成步骤：基于数据处理后的日内计划类数据和基础运行方式数据，预估未来时刻电网潮流，以保证潮流结果与计划和负荷预测大致一致为前提，并确保区域电网交换功率、电压和无功分布的合理性和未来方式潮流的收敛性，形成静态安全校核分析计算所用的未来潮流数据。
所述静态安全校核方式数据生成步骤，具体包括：
4-1)以当前电网运行方式为基础，综合考虑日内发电计划、短期母线负荷预测、超短期系统负荷预测、联络线计划、检修计划和新能源预测等信息，生成用于静态安全校核的未来时刻电网潮流数据。
4-2)整合形成的未来时刻电网潮流数据的潮流结果及区域电网交换功率需与发电计划、负荷预测、联络线计划大致一致，并确保潮流的收敛性、电压和无功分布的合理性。
在潮流计算过程中，采用分层分区平衡的策略，根据有功传输的需要，给出合理的无功调整措施，保证电压和无功分布的合理性。具体过程为：
1)通过有功潮流调整实现系统有功功率平衡，其中，短期母线负荷计划和短期系统负荷按基础运行方式的负荷母线有功分配系数分摊，联络断面有功计划按基础运行方式的联络线有功分配系数分摊。当调度计划安排的全网有功功率不平衡量时，允许部分指定机组脱离计划承担电网不平衡功率，可根据发电机可调裕度将全网有功功率不平衡量分摊到具有可调空间的大机组，实现系统有功功率平衡。
2)在有功计划分配调整的基础上，根据基础运行方式整合生成内网调度计划无功电压调整的初始值。其中，发电机机端电压直接采用基础运行方式机端电压作为近似值，发电机无功功率、负荷无功功率和联络线无功功率按与基础运行方式相等功率因数的原则计算，变压器绕组分接头直接取基础运行方式变压器分接头作为近似值，交流线段和串补设备的并联无功补偿设备与对应的交流线段或串补设备一起投退，直流换流站的容抗器和滤波器根据直流输送功率分档自动投退。
3)依据电网基础运行方式的各个故障的安全稳定裕度和模式，计算设备(机组、负荷母线等)对安全稳定的影响程度，确定设备的安全稳定影响因子，优先调整安全稳定影响因子小的设备，使得设备的调整对电网的安全稳定裕度结果不产生较大的影响。发电机安全稳定影响因子计算公式为：
其中ηj为对故障j发生后发电机i的功角稳定裕度，kij为故障j的功角稳定模式中发电机i的参与因子，n为发电机总数，Gi为发电机安全影响因子；
负荷母线安全稳定影响因子计算公式为：
其中ηj为故障j发生后母线i的电压安全稳定裕度，kij为故障j的电压安全稳定模式中母线i的参与因子，n为母线总数，Bi为负荷母线安全影响因子。
4)根据以上过程，计算出调整后的电网基础运行方式数据断面有功功率与计划方式断面有功功率之差，进行初步调整；依据基础运行方式下输电断面总有功功率在其组成元件(线路、变压器)中的有功分布比例，在考虑安全稳定影响因子的基础上，计算调整网内设备有功注入对应于输电断面有功潮流的灵敏度，即综合灵敏度信息，根据综合灵敏度利用二次规划法循环求解各调整区域的调整量，直至各断面有功潮流满足要求。
S5，静态安全校核计算步骤：基于未来时刻潮流数据，校核电网基态及发生预想故障后的静态安全性，评估电网是否存在设备过载、断面越限和电压越限情况，以及相应的越限设备及越限程度，实现对未来潮流的静态安全分析。
所述静态安全校核计算步骤，包括如下步骤：
对生成的未来时刻电网潮流数据进行静态安全分析计算，校核未来计划方式下基态和发生预想故障后，电网是否存在过载、电压越限和断面越限问题，提供基态安全和静态安全裕度信息，针对发现的安全问题进行告警。
静态安全分析校核后，可以留作后续，针对存在的静态安全问题进行辅助决策，提供计划调整建议，为电网安全稳定运行提供决策支持。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.计及现货交易的电网未来运行方式静态安全校核方法，其特征是，包括以下步骤：
S1，获取现货交易的日内计划类数据；
S2，获取电网基础运行方式数据；
S3，对日内计划类数据和电网基础运行方式数据进行数据检查，对不合理数据进行修正；
S4，基于日内计划类数据和电网基础运行方式数据，预估未来时刻电网潮流；
S5，基于未来时刻电网潮流数据，评估电网是否安全。
2.根据权利要求1所述的计及现货交易的电网未来运行方式静态安全校核方法，其特征是，日内计划类数据包括日内发电计划、日内负荷计划、省际联络线计划、短期母线负荷预测、超短期系统负荷预测、检修计划和新能源预测。
3.根据权利要求1所述的计及现货交易的电网未来运行方式静态安全校核方法，其特征是，S3，对不合理数据进行修正包括：对日内发电计划、负荷计划及联络线计划中不合理数据进行修正。
4.根据权利要求3所述的计及现货交易的电网未来运行方式静态安全校核方法，其特征是，对日内发电计划、负荷计划及联络线计划中不合理数据进行修正，具体包括：
1）对日内发电计划数据，提取发电计划的特征曲线，将发电计划数据根据其电量变化趋势与特征曲线进行类比分析即可判断该发电计划是否合理；如果有某一发电计划属于明显不合理情况，对该计划数据进行校核和调整；
2）对日内负荷计划数据，绘制典型日负荷曲线，将日内负荷计划数据与典型日负荷曲线的趋势进行对比，如出现较大差异可依据典型日负荷特性曲线进行调整；
3）对联络线计划数据，通过对联络线计划数据与对应的联络线的传输电量限值对比，判断联络线是否越限，若越限根据该联络线的传输电量限值进行调整。
5.根据权利要求1所述的计及现货交易的电网未来运行方式静态安全校核方法，其特征是，在S4预估未来时刻电网潮流计算过程中，采用分层分区平衡的策略，以保证电压和无功分布的合理性，具体过程为：
1）通过有功潮流调整实现系统有功功率平衡，当调度计划安排的全网有功功率不平衡量时，允许部分指定机组脱离计划承担电网不平衡功率，根据发电机可调裕度将全网有功功率不平衡量分摊到具有可调空间的大机组，实现系统有功功率平衡；
2）根据基础运行方式整合生成内网调度计划无功电压调整交流线段和串补设备的并联无功补偿设备与对应的交流线段或串补设备一起投退，直流换流站的容抗器和滤波器根据直流输送功率分档自动投退；
3）依据电网基础运行方式的各个故障的安全稳定裕度和模式，计算设备对安全稳定的影响程度，确定设备的安全稳定影响因子，优先调整安全稳定影响因子小的设备；
4）计算出调整后的电网基础运行方式数据断面有功功率与计划方式断面有功功率之差，进行调整直至各断面有功潮流满足要求。
6.根据权利要求1所述的计及现货交易的电网未来运行方式静态安全校核方法，其特征是，评估电网安全包括：评估电网是否存在设备过载、断面越限和电压越限情况。
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