CN109586274A - 一种电网稳控装置策略表分析比对系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电网稳控装置策略表分析比对系统，包括用于实时提供D5000电力调度监控平台上电网运行信息的D5000实时数据库、用于实时提供电网安控信息的安控数据管理平台、用于存储了电网的限额规则的限额专家数据库、用于与各个系统进行实时信息交互的断面监控服务程序和多个调度台客户端；所述D5000实时数据库、安控数据管理平台和限额专家数据库均通过数据接口将电网的各项运行信息与断面监控服务程序进行信息交互，断面监控服务程序将上述实时信息即时发送给系统前端的多个调度台客户端。本发明可为调度人员提供可视化人机界面，提供电网输电断面的实时动态监控，在电网出现紧急情况下，发出告警，并提供解决问题的稳控措施。

Description

一种电网稳控装置策略表分析比对系统

技术领域

本发明涉及电力系统智能调度分析技术领域，特别涉及一种电网稳控装置 策略表分析比对系统。

背景技术

早期的电网调度自动化系统只具备数据采集以及监控功能是这个发展阶段 的显著特点。对于网络分析功能只是依靠调度员的积累经验以及通过离线进行 分析，这种网络分析方法是典型的经验型。后来全国多省引进了不同的能量管 理系统EMS，包括国内外的许多知名品牌。传统的EMS较之上个世纪八十年代的 电网而言，确实是能够足以应对的。但是当超大规模电网时代来临时，这种传 统模式己受到挑战，难以适应当前电网复杂的调控运行监视控制的工作要求， 制约了调控技术水平的发展。

几年前国家电网推出统一的智能电网调度技术支持系统(D5000)，统一了 电网调度支持自动化系统平台。现代电网作为一个庞大的产、供、销电能的整 体是电力发展的必然结果，网络性、规模性是电网越大体现的越充分。根据电 力生产发供用同时完成的瞬时平衡的规律及电网对电力产品和用户实现零库存 销售的特点，这就需要对电网这个技术复杂的系统进行严格的科学管理，发、 供电系统的任一设备发生故障，任何一个局部出现问题都可能会波及到全网， 尤其是对电网的突然事故，应能正确、迅速的处理，并要尽快恢复供电，这对 电网调度提出了很高的要求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种电网稳控装置策略表分析比对系统， 可为调度人员提供可视化人机界面，提供电网输电断面的实时动态监控，在电 网出现紧急情况下，发出告警，并提供相应的解决问题的稳控措施。

本发明所采用的技术方案为：

一种电网稳控装置策略表分析比对系统，包括用于实时提供D5000电力调 度监控平台上电网运行信息的D5000实时数据库、用于实时提供电网安控信息 的安控数据管理平台、用于存储了电网的限额规则的限额专家数据库、用于与 各个系统进行实时信息交互的断面监控服务程序和多个调度台客户端；所述 D5000实时数据库、安控数据管理平台和限额专家数据库均通过数据接口将电网 的各项运行信息与断面监控服务程序进行信息交互，断面监控服务程序将上述 实时信息即时发送给系统前端的多个调度台客户端。

作为本实施例的优选，所述D5000实时数据库、安控数据管理平台和限额 专家数据库均釆用达梦关系型数据库存储系统的信息，具体包括断面的组成信 息、稳定限额专家库信息、告警历史信息、D5000的设备信息。

作为本实施例的优选，所述达梦关系型数据库可以对相应的信息进行增加、 修改、删除与查询。

作为本实施例的优选，所述限额专家数据库釆用基于类型识别的稳定规则 电子化方法，将稳定规定中的断面限额规定信息形成计算机识别的限额条件表 达式，每个表达式相与形成限额规则的判断条件，电子化后的稳定限额规则可 以与各种类型实时数据结合后判断限额规则是否成立。

作为本实施例的优选，所述基于类型识别的稳定规则电子化方法利用层次 化的解析技术，将稳定规定解析成特征显著的规则条件。

作为本实施例的优选，所述D5000的实时运行数据与电网稳定限额专家库 相结合，对运行中的输电断面稳定限额进行动态对比，校核最优的限额规则， 并实现断面限额调整告警。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明所述的电网稳控装置策略表分析比对系统，通过层次化的解析电 网稳定规定，形成专家知识库；通过知识库稳定规则的动态对比，即将电网的 实时运行方式与稳定规则进行实时分析与校核，锁定拟合程度最优的稳定规 则。

2、本发明所述的电网稳控装置策略表分析比对系统，可为调度人员提供可 视化人机界面，提供电网输电断面的实时动态监控，在电网出现紧急情况下， 发出告警，并提供相应的解决问题的稳控措施。

3、本发明所述的电网稳控装置策略表分析比对系统，能够以十分直观生动 的形式，为调度运行人员提供预决策信息和断面的实时运行状况，从而有效提 高调度运行人员对电网的控制，增强调度运行人员驾驭电网运行的能力。

附图说明

图1为本发明电网稳控装置策略表分析比对系统的结构示意图；

图2为本发明稳定限额专家数据库的组织形式结构图。

图中所示：100、D5000实时数据库，200、安控数据管理平台，300、限额 专家数据库，400、断面监控服务程序，500、调度台客户端。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清 楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是 全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造 性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1所示，本发明实施例提供一种电网稳控装置策略表分析比对系统， 包括用于实时提供D5000电力调度监控平台上电网运行信息的D5000实时数据 库100、用于实时提供电网安控信息的安控数据管理平台(SCADA系统)200、 用于存储了电网的限额规则的限额专家数据库300、用于与各个系统进行实时信 息交互的断面监控服务程序400和多个调度台客户端500(每个调度席位上均安 装有一个调度台客户端500)。其中，D5000实时数据库100、安控数据管理平台 200和限额专家数据库300均通过通信数据接口将电网的各项运行信息与断面监 控服务程序400进行信息交互，断面监控服务程序400将上述实时信息即时发 送给系统前端的多个调度台客户端500。在本实施例中，断面监控服务程序400 嵌入到D5000平台内部，从D5000的其他模块调取数据，构建电网稳控策略专 家系统数据库；利用SCADA系统和安稳在线管理系统采集和监视电网获取实时 信息；建立输电断面动态监控与电网稳控策略专家系统。

在本实施例中，D5000实时数据库100、安控数据管理平台200和限额专家 数据库300均釆用达梦关系型数据库存储系统的信息，具体包括断面的组成信 息、稳定限额专家库信息、告警历史信息、D5000的设备信息，达梦关系型数据 库可以对相应的信息进行增加、修改、删除与查询。

在本实施例中，限额专家数据库300釆用基于类型识别的稳定规则电子化 方法，将稳定规定中的断面限额规定信息形成计算机识别的限额条件表达式， 每个表达式相与形成限额规则的判断条件，电子化后的稳定限额规则可以与各 种类型实时数据结合后判断限额规则是否成立。

在本实施例中，稳定限额专家数据库300是本系统建设的关键技术，专家 库存储了电网的限额规则，电子化的稳定限额规则是监控系统自动判断的基础。 本发明利用层次化的解析技术，将稳定规定解析成特征显著的规则条件。规则 条件的类型可划分为方式条件，负荷条件，稳控装置压板状态条件，开机台数 等。稳定限额专家库300布置在电力调度主控区，使用国产达梦数据库存储电 子化的稳定规则及规则条件。参见图2所示，本发明所述的稳定限额专家数据 库300通过断面规则-方式条件-负荷条件-开机条件来确定限额高值和限额低 值。

在本实施例中，D5000的实时运行数据与电网稳定限额专家库300相结合， 对运行中的输电断面稳定限额进行动态对比，校核最优的限额规则，并实现电 网调度的多维度监控及告警功能，釆取灵活的可定制方式实现自定义动态监控， 最终组成输电断面实时值监视，稳定限额的越限监视，稳定限额的调整监视等 多种应用，并实现告警提示。

在本发明实施例中，电网稳定限额专家库300还提供一种电网灵敏度分析 方法，用于提供机组出力对线路及断面的潮流影响程度的分析情况，分析结果 经过排序可以帮助调度员在潮流越限情况下快速找到进行电网调整的量化方 法，实现电网运行的辅助决策功能。本系釆用的灵敏度分析方法是：

(1)首先对网架结构进行拓扑分析，将电网架构生成用于潮流计算的母线 支路模型；

(2)考虑大电网的仿真特性，以及各种潮流计算方法分析，系统选定最优 因子法进行电网的潮流计算；

(3)根据计算结果提出相关机组(负荷)对线路或断面的灵敏度分析结果 表。

在本实施例中，最优因子法的计算过程如下：

首先将潮流计算求解非线性方程组的问题化为无约束的非线性规划问题。在 求解时把用牛顿法所求的修正量作为搜索方向，再根据所求出最佳步长加以修 正。该方法属非线性规划原理，原则上能求出其解(若存在)或断定问题无解， 但由于数值计算的因素比较复杂，实际应用时并非完全理想化。如果在迭代过 程发生振荡的情况，若最佳乘子μ逼近于0，说明问题无解；若最佳乘子保持在 1附近则要考虑其它的因素。

最优因子基本原理：

将潮流计算问题概括为求解如下的非线性代数方程组

f_i(x)＝g_i(x)-b_i＝0(i＝1，2，…,n) (1)

或

f(x)＝0 (2)

式中:x为待求变量组成的n维向量，x＝[x₁,x₂,…,x_n]^T，b_i为给定的常量。

可以构造标量函数为

或

F(x)＝[F(x)]^Tf(x) (4)

若式(1)表示的非线性代数方程的解存在，则以平方和形式出现的标量函 数F(x)的最小值应该为零。若此最小值不能变为零，则说明不存在满足原方程组 即式(1)的解。这样，就把原来的解代数方程组的问题转化为求从而使F(x^*)＝min的问题。这里记使F(x)＝min的x为x^*。

牛顿法计算过程中的迭代公式为：

x^(k+1)＝x^(k)+μ^(k)Δx^(k) (5)

式中，μ为步长因子，其数值的选择应使目标函数下降最多。

要求出目标函数F(x)的极小点，关键要解决的问题是确定第k次迭代的搜索 方向Δx^(k)和最优步长因子μ^*(k)在决定搜索方向Δx^(k)的问题上，利用常规牛顿潮流 算法每次迭代所求出的修正向量

Δx^(k)＝-J(x^(k))^-1f(x^(k)) (6)

作为搜索方向，并称之为目标函数在x^(k)处的牛顿方向。

在决定最优步长因子μ^*(k)的问题上，对一定的Δx^(k)，目标函数F^(k+1)是步长因 子μ^(k)的一个一元函数

F^(k+1)＝F(x^(k)+μ^(k)Δx^(k))＝Φ(μ^(k)) (7)

如果有了Φ(μ^(k))的解析表达式，则μ^*(k)可以很容易的通过下式而求得

采用直角坐标的潮流方程的泰勒展开式可以精确地表示为

f(x)＝y^s-y(x⁽⁰⁾)-J(x⁽⁰⁾)Δx-y(Δx)＝0 (9)

引入一个标量因子μ以调节变量x的修正步长，于是式(9)可以写为

f(x)＝y^s-y(x⁽⁰⁾)-J(x⁽⁰⁾)(μΔx)-y(μΔx)＝y^s-y(x⁽⁰⁾)-μJ(x⁽⁰⁾)(Δx)-μ²y(Δx)＝0 (10)

其中

f(x)＝[f₁(x),f₂(x),…,f_n(x)]^T

为使表达式简明起见，定义如下三个向量

于是式(10)简化成

f(x)＝a+μb+μ²c＝0 (12)

将式(12)代入式(3)，原来地目标函数可写为

将F(x)也即Φ(μ)对μ求导，并令其等于零，由此可以求得最优因子μ^*

将式(14)展开，可得

g₀+g₁μ+g₂μ²+g₃μ³＝0 (15)

其中

式(15)是一个关于标量μ的三次代数方程式，可由卡丹公式和牛顿法等求 解，所解得的μ值就是待求的μ^*。

上述就是带最优因子的牛顿法潮流计算的基本原理。

求解步骤是：

(1)确定一个初始估算值x⁽⁰⁾；

(2)置迭代次数k＝0；

(3)从x^(k)出发，计算雅可比矩阵；利用常规牛顿潮流算法每次迭代所求出的

修正向量Δx^(k)＝-J(x^(k))^-1f(x^(k))作为搜索方向；根据式(11)、(15)和(16)求 出最优步长因子μ^*(k)，由此得到下一个迭代点，即x^(k+1)＝x^(k)+μ^*(k)Δx^(k)；

(4)校验F(x^(k+1))<ε是否成立，如成立，则x^(k+1)就是要求的解；否则，令 k＝k+1，转向步骤(3)，重复循环计算。

在本实施例中，系统使用图形化的方法在地理接线图上按地理位置展示断 面的流向及潮流值信息。电网接线图使用SVG图形技术作为电网接线图的图元 显示，具有无级平滑放大的特点，线路跟随图元站点自动变化，线路绘制从D5000 模型中获取线路的拓扑信息进行自动布线。断面越限统计上采用直方图的方式 来显示断面在各个区段的时间分布、断面历史曲线使用曲线方式来进行趋势分 析。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言， 可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变 化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种电网稳控装置策略表分析比对系统，其特征在于：包括用于实时提供D5000电力调度监控平台上电网运行信息的D5000实时数据库、用于实时提供电网安控信息的安控数据管理平台、用于存储了电网的限额规则的限额专家数据库、用于与各个系统进行实时信息交互的断面监控服务程序和多个调度台客户端；所述D5000实时数据库、安控数据管理平台和限额专家数据库均通过数据接口将电网的各项运行信息与断面监控服务程序进行信息交互，断面监控服务程序将上述实时信息即时发送给系统前端的多个调度台客户端。

2.根据权利要求1所述的电网稳控装置策略表分析比对系统，其特征在于：所述D5000实时数据库、安控数据管理平台和限额专家数据库均釆用达梦关系型数据库存储系统的信息，具体包括断面的组成信息、稳定限额专家库信息、告警历史信息、D5000的设备信息。

3.根据权利要求2所述的电网稳控装置策略表分析比对系统，其特征在于：所述达梦关系型数据库可以对相应的信息进行增加、修改、删除与查询。

4.根据权利要求1所述的电网稳控装置策略表分析比对系统，其特征在于：所述限额专家数据库釆用基于类型识别的稳定规则电子化方法，将稳定规定中的断面限额规定信息形成计算机识别的限额条件表达式，每个表达式相与形成限额规则的判断条件，电子化后的稳定限额规则可以与各种类型实时数据结合后判断限额规则是否成立。

5.根据权利要求4所述的电网稳控装置策略表分析比对系统，其特征在于：所述基于类型识别的稳定规则电子化方法利用层次化的解析技术，将稳定规定解析成特征显著的规则条件。

6.根据权利要求1所述的电网稳控装置策略表分析比对系统，其特征在于：所述D5000的实时运行数据与电网稳定限额专家库相结合，对运行中的输电断面稳定限额进行动态对比，校核最优的限额规则，并实现断面限额调整告警。