CN110266037B - 基于拓扑自动聚合的分布式新能源全观测建模方法和系统 - Google Patents

基于拓扑自动聚合的分布式新能源全观测建模方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明的一种基于拓扑自动聚合的分布式新能源全观测建模方法和系统，基于分布式新能源并网台账提取新能源并网信息，构建分布式能源并网数据库；基于已获取的主配网拓扑模型，建立主配网的映射关系，拟合成主配网一体化电网拓扑模型；通过并网信息和一体化电网拓扑模型的站点或配变，构建一对一或多对一的映射；基于构建的新能源与主配网一体化模型的连接关系，构建电网设备拓扑联通图；设置全观测模型观测点，构建反映各观测点与新能源映射关系的新能源自动聚合全观测模型。本发明的一种基于拓扑自动聚合的分布式新能源全观测建模方法，实现各级电网运行设备对下挂新能源聚合观测，有效解决了分布式新能源无法及时观测和管理的缺陷。

Description

基于拓扑自动聚合的分布式新能源全观测建模方法和系统
技术领域
本发明涉及电网智能管理领域，具体涉及一种基于拓扑自动聚合的分布式新能源全观测建模方法和系统。
背景技术
目前我国新能源发电项目建设呈现分布式的新特点，光伏等新能源大规模分布式并网，给电网安全运行带来压力，同时分布式新能源电站由于部署地点分散、运行环境复杂、数量多、规模小、差异大等原因导致难以进行统一管理，从而造成数据监测和运行管理等业务相对滞后。
据统计,我国已投运的新能源项目有75％上接入10千伏及以下配电网，在电力系统内，35千伏及以上并网的新能源电站已做到实时监控和管理，而配电网自动化建设在我国处于起步阶段，确定2020年全面建成“世界一流”配电网发展战略，但考虑到建设收益成本，即使建成后其范围很难有效覆盖所有点。因此，在未来很长一段时期内我国电力调度控制中心不能及时掌握低压光伏、风电等新能源的发电运行情况，这给电网安全稳定运行带来了很大隐患。
高比例新能源在我国省级、地市电网内运行管理中问题已经凸显，电网负荷倒送引起电网运行负荷统计不准确、电网重要输电断面重过载频发、电网负荷预测准确性降低等一系列问题急需要掌握新能源发电特性，需要构建一套对新能源全观测模型解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述分布式新能源无法及时观测和管理的缺陷，本发明提供一种基于拓扑自动聚合的分布式新能源全观测建模方法和系统来解决上述问题。
本发明公开了一种基于拓扑自动聚合的分布式新能源全观测建模方法，包括如下步骤：
步骤1，基于从已归档的分布式新能源并网台账提取新能源并网信息，构建分布式能源并网数据库；
所述分布式新能源并网数据库的并网信息包括电站名称、电站地址、电压等级、装机功率以及并网接入点；
步骤2，基于现有的电网设备通用模型数据命名规范，获取主配网拓扑模型，且建立主配网的映射关系，拟合成主配网一体化电网拓扑模型；
步骤3，通过步骤1获取的并网信息和步骤2的一体化电网拓扑模型的站点或配变，构建一对一或多对一的映射，建立新能源与主配网一体化模型的连接；
步骤4，基于步骤3构建的新能源与主配网一体化模型的连接关系，构建电网设备拓扑连通图；
所述电网设备拓扑连通图基于计算机图论技术，将电网的元件设备、新能源站点作为连通图顶点，电网拓扑信息作为顶点的连接边；
步骤5，设置全观测模型观测点，构建反映各观测点与新能源映射关系的新能源自动聚合全观测模型；
所述电网设备拓扑连通图通过图论层序遍历算法，采用新能源站点的所在顶点作为始点，设置遍历终点约束条件，根据由低到高顺序遍历电压等级电网设备，构建新能源与电网设备连通路径；
所述的观测点包括配变、配网出线、10千伏及以上各电压等级母线、主变。
作为上述方案的进一步优化，基于电力调度自动化系统获取主网拓扑模型信息，基于电力配网调度图模系统获取配网拓扑模型信息。
作为上述方案的进一步优化，所述新能源包括低压并入电网的新能源和高压并入电网的新能源，低压并入电网的新能源与配变建立对应关系，高压并入电网的新能源与变电站建立对应关系。
作为上述方案的进一步优化，基于构建的电网设备拓扑连通图，输入电网运行信息，根据输入的运行结果获取连通图的连接边的连通性。
作为上述方案的进一步优化，在进行所述构建各观测点与新能源映射关系进程，统计当前已建立映射关系的新能源集合，判断目标新能源是否完成构建映射关系。
本发明还公开了一种基于拓扑自动聚合的分布式新能源全观测建模系统，包括：
获取子单元，基于从已归档的分布式新能源并网台账提取新能源并网信息，构建分布式能源并网数据库；
所述分布式新能源并网数据库的并网信息包括电站名称、电站地址、电压等级、装机功率以及并网接入点；
拟合子单元，基于电网设备通用模型数据命名规范，获取主配网拓扑模型，且建立主配网的映射关系，拟合成主配网一体化电网拓扑模型；
映射子单元，基于获取子单元构建的并网信息以及拟合子单元拟合生成的主配网一体化电网拓扑模型，构建一对一或多对一的映射，建立新能源与主配网一体化模型的连接；
绘图子单元，基于映射子单元构建的新能源与主配网一体化模型的连接关系，构建电网设备拓扑连通图；
所述电网设备拓扑连通图基于计算机图论技术，将电网的元件设备、新能源站点作为连通图顶点，电网拓扑信息作为顶点的连接边；
建模子单元，设置全观测模型观测点，构建反映各观测点与新能源映射关系的新能源自动聚合全观测模型；
所述电网设备拓扑连通图通过图论层序遍历算法，采用新能源站点的所在顶点作为始点，设置遍历终点约束条件，根据由低到高顺序遍历电压等级电网设备，构建新能源与电网设备连通路径；
所述的观测点包括配变、配网出线、10千伏及以上各电压等级母线、主变。
作为上述方案的进一步优化，所述系统还包括查重子单元，用于在构建各观测点与新能源映射关系时，统计已建立映射关系的新能源集合，判定该新能源是否已建立映射关系。
本发明采用上述的技术方案，与现有技术相比，本发明的一种基于拓扑自动聚合的分布式新能源全观测建模方法和系统，具有以下技术效果：
1.本发明的一种基于拓扑自动聚合的分布式新能源全观测建模方法，实现各级电网运行设备对下挂新能源聚合观测，有效解决了分布式新能源无法及时观测和管理的缺陷；
2.本发明的一种基于拓扑自动聚合的分布式新能源全观测建模方法，基于新能源自动聚合全观测模型，结合现有地区负荷关口信息、历史气象、新能源发电曲线信息，按地域分片精细化制定出新能源发电负荷水平、负荷预测情况，实现含新能源发电的地区负荷精准统计，提高电网母线负荷预测水平；
3.本发明的一种基于拓扑自动聚合的分布式新能源全观测建模方法，基于新能源自动聚合全观测模型，通过优化网架结构和电网运行方式，实现精准负荷转移，为解决电网重要输电断面重过载提供数据支撑。
附图说明
图1为本发明的一种基于拓扑自动聚合的分布式新能源全观测建模方法的流程图；
图2为本发明的一种基于拓扑自动聚合的分布式新能源全观测建模方法的映射关系查重流程图；
图3为本发明的一种基于拓扑自动聚合的分布式新能源全观测建模方法的映射关系查重结构示意图；
图4为本发明的一种基于拓扑自动聚合的分布式新能源全观测建模系统的结构框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。
实施例1
如图1-2所示，本实施例提供了一种基于拓扑自动聚合的分布式新能源全观测建模方法，包括如下步骤：
步骤1，基于从已归档的分布式新能源并网台账提取新能源并网信息，构建分布式能源并网数据库；
具体的，所述的分布式新能源并网数据库的并网信息包括电站名称、电站地址、电压等级、装机功率以及并网接入点；
步骤2，基于现有的电网设备通用模型数据命名规范，获取主配网拓扑模型，且建立主配网的映射关系，拟合成主配网一体化电网拓扑模型；
具体的，基于电力调度自动化系统获取主网拓扑模型信息，基于电力配网调度图模系统获取配网拓扑模型信息；
所述主网拓扑模型信息包括10千伏出线及以上电网一次设备台账(开关、闸刀、线路、变压器、母线、站点等)、拓扑关系和运行信息；
所述配网拓扑模型信息包括10千伏出线及以下电网设备台账(开关、闸刀、配变、母线等)、拓扑关系和运行信息(遥信、遥测信息)；
具体的，所述电力调度自动化系统用于电力调度控制和运行，包括遥测、遥信、遥控、遥调和电网拓扑管理功能；
所述电力配网调度图模系统用于配网调度运行管理和配网设备异动管理，包括遥信功能和电网拓扑管理功能；
更具体的，遥信数据基于配网调度运行管理流程，采用人工置位方式更新，仅配网出线开关遥信值通过调度自动化系统获取；
遥测数据通过电力用户用电信息采集系统获取；
步骤3，通过步骤1获取的并网信息和步骤2的一体化电网拓扑模型的站点或配变，构建一对一或多对一的映射，建立新能源与主配网一体化模型的连接；
具体的，所述新能源包括低压并入电网的新能源和高压并入电网的新能源，低压并入电网的新能源与配变建立对应关系，高压并入电网的新能源与变电站建立对应关系；
步骤4，基于步骤3构建的新能源与主配网一体化模型的连接关系，构建电网设备拓扑连通图；
具体的，所述电网设备拓扑连通图基于计算机图论技术，将电网的元件设备、新能源站点作为连通图顶点，电网拓扑信息作为顶点的连接边；
基于构建的电网设备拓扑连通图，输入电网运行信息，根据输入的运行结果获取连通图的连接边的连通性；
通过对已构建的电网设备拓扑连通图，输入电网运行信息，完成对当前构建的电网设备拓扑连通图进行模拟数据验证，确保了电网设备拓扑连通图的构建完整性以及稳定性；
所述电网设备拓扑连通图还通过图论层序遍历算法，采用新能源站点的所在顶点作为始点，设置遍历终点约束条件，根据由低到高顺序遍历电压等级电网设备，构建新能源与电网设备连通路径；
优选的，基于当前电网220千伏及以上电网以闭环运行、110千伏及以下电网以开环运行的特点，选定220千伏主变或220千伏母线作为新能源遍历终点约束条件；
步骤5，设置全观测模型观测点，构建反映各观测点与新能源映射关系的新能源自动聚合全观测模型；
具体的，所述的观测点包括配变、配网出线、10千伏及以上各电压等级母线、主变；
具体的，在进行所述构建各观测点与新能源映射关系进程，统计当前已建立映射关系的新能源集合，判断目标新能源是否完成构建映射关系；
若目标新能源在已建立映射关系的新能源集合中存在，则放弃此次映射关系的建立；
若目标新能源在已建立映射关系的新能源集合中未存在，则继续此次映射关系的建立，且完成映射关系建立后，存储当前的建立结果至已建立映射关系的新能源集合；
具体的，参阅图3，设置点A、B、C、D、E、F、G作为电网设备拓扑连通图的观测点，点C到点A可通过C-D-E-A进行遍历，记录当前映射关系；点C到点A还可通过C-B-A进行遍历，则在已建立映射关系的新能源集合中查询，根据查询的记录，获取到已建立的映射关系，则放弃本次映射关系构建进程；
通过增加统计当前已建立映射关系的新能源集合以及映射关系构建检验过程，有效防止在电网合环时，新能源与上级电网设备可能存在多条连通路径的情况下造成的新能源重复统计问题；
如图4所示，本实施例还公开了一种基于拓扑自动聚合的分布式新能源全观测建模系统，所述系统包括如下：
获取子单元100，基于从已归档的分布式新能源并网台账提取新能源并网信息，构建分布式能源并网数据库；
拟合子单元200，基于现有的电网设备通用模型数据命名规范，获取主配网拓扑模型，且建立主配网的映射关系，拟合成主配网一体化电网拓扑模型；
映射子单元300，基于获取子单元构建的并网信息以及拟合子单元拟合生成的主配网一体化电网拓扑模型，构建一对一或多对一的映射，建立新能源与主配网一体化模型的连接；
绘图子单元400，基于映射子单元300构建的新能源与主配网一体化模型的连接关系，构建电网设备拓扑连通图；
建模子单元500，设置全观测模型观测点，构建反映各观测点与新能源映射关系的新能源自动聚合全观测模型；
查重子单元600，用于在构建各观测点与新能源映射关系时，统计已建立映射关系的新能源集合，判定该新能源是否已建立映射关系；
存储子单元700，用于存储获取子单元100构建的分布式能源并网数据库以及映射关系的新能源集合；
本发明的一种基于拓扑自动聚合的分布式新能源全观测建模方法和系统，基于从已归档的分布式新能源并网台账提取新能源并网信息，构建分布式能源并网数据库；基于现有的电网设备通用模型数据命名规范，获取主配网拓扑模型，且建立主配网的映射关系，拟合成主配网一体化电网拓扑模型；通过步骤1获取的并网信息和步骤2的一体化电网拓扑模型的站点或配变，构建一对一或多对一的映射，建立新能源与主配网一体化模型的连接；基于步骤3构建的新能源与主配网一体化模型的连接关系，构建电网设备拓扑连通图；设置全观测模型观测点，构建反映各观测点与新能源映射关系的新能源自动聚合全观测模型。本发明的一种基于拓扑自动聚合的分布式新能源全观测建模方法，实现各级电网运行设备对下挂新能源聚合观测，有效解决了分布式新能源无法及时观测和管理的缺陷；基于新能源自动聚合全观测模型，结合现有地区负荷关口信息、历史气象、新能源发电曲线信息，按地域分片精细化制定出新能源发电负荷水平、负荷预测情况，实现含新能源发电的地区负荷精准统计，提高电网母线负荷预测水平。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种基于拓扑自动聚合的分布式新能源全观测建模方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，基于从已归档的分布式新能源并网台账提取新能源并网信息，构建分布式能源并网数据库；
所述分布式新能源并网数据库的并网信息包括电站名称、电站地址、电压等级、装机功率以及并网接入点；
步骤2，基于电网设备通用模型数据命名规范，获取主配网拓扑模型，且建立主配网的映射关系，拟合成主配网一体化电网拓扑模型；
步骤3，通过步骤1获取的并网信息和步骤2的一体化电网拓扑模型的站点或配变，构建一对一或多对一的映射，建立新能源与主配网一体化模型的连接；
步骤4，基于步骤3构建的新能源与主配网一体化模型的连接关系，构建电网设备拓扑连通图；
所述电网设备拓扑连通图基于计算机图论技术，将电网的元件设备、新能源站点作为连通图顶点，电网拓扑信息作为顶点的连接边；
步骤5，设置全观测模型观测点，构建反映各观测点与新能源映射关系的新能源自动聚合全观测模型；
所述电网设备拓扑连通图通过图论层序遍历算法，采用新能源站点的所在顶点作为始点，设置遍历终点约束条件，根据由低到高顺序遍历电压等级电网设备，构建新能源与电网设备连通路径；
所述的观测点包括配变、配网出线、10千伏及以上各电压等级母线、主变。
2.根据权利要求1所述的一种基于拓扑自动聚合的分布式新能源全观测建模方法，其特征在于，基于电力调度自动化系统获取主网拓扑模型信息，基于电力配网调度图模系统获取配网拓扑模型信息。
3.根据权利要求1所述的一种基于拓扑自动聚合的分布式新能源全观测建模方法，其特征在于，所述新能源包括低压并入电网的新能源和高压并入电网的新能源，低压并入电网的新能源与配变建立对应关系，高压并入电网的新能源与变电站建立对应关系。
4.根据权利要求1所述的一种基于拓扑自动聚合的分布式新能源全观测建模方法，其特征在于，基于构建的电网设备拓扑连通图，输入电网运行信息，根据输入的运行结果获取连通图的连接边的连通性。
5.根据权利要求1所述的一种基于拓扑自动聚合的分布式新能源全观测建模方法，其特征在于，在进行所述构建各观测点与新能源映射关系进程，统计当前已建立映射关系的新能源集合，判断目标新能源是否完成构建映射关系。
6.一种基于拓扑自动聚合的分布式新能源全观测建模系统，其特征在于，包括：
获取子单元，基于从已归档的分布式新能源并网台账提取新能源并网信息，构建分布式能源并网数据库；
所述分布式新能源并网数据库的并网信息包括电站名称、电站地址、电压等级、装机功率以及并网接入点；
拟合子单元，基于电网设备通用模型数据命名规范，获取主配网拓扑模型，且建立主配网的映射关系，拟合成主配网一体化电网拓扑模型；
映射子单元，基于获取子单元构建的并网信息以及拟合子单元拟合生成的主配网一体化电网拓扑模型，构建一对一或多对一的映射，建立新能源与主配网一体化模型的连接；
绘图子单元，基于映射子单元构建的新能源与主配网一体化模型的连接关系，构建电网设备拓扑连通图；
所述电网设备拓扑连通图基于计算机图论技术，将电网的元件设备、新能源站点作为连通图顶点，电网拓扑信息作为顶点的连接边；
建模子单元，设置全观测模型观测点，构建反映各观测点与新能源映射关系的新能源自动聚合全观测模型；
所述电网设备拓扑连通图通过图论层序遍历算法，采用新能源站点的所在顶点作为始点，设置遍历终点约束条件，根据由低到高顺序遍历电压等级电网设备，构建新能源与电网设备连通路径；
所述的观测点包括配变、配网出线、10千伏及以上各电压等级母线、主变。
7.根据权利要求6所述的一种基于拓扑自动聚合的分布式新能源全观测建模系统，其特征在于，所述系统还包括查重子单元，用于在构建各观测点与新能源映射关系时，统计已建立映射关系的新能源集合，判定该新能源是否已建立映射关系。
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