CN111555269B - 电网备用容量的分析方法、装置、终端设备及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电网备用容量的分析方法，包括：获取电网运行数据和电网拓扑信息，其中，所述电网运行数据包括电网运行的潮流数据、机组出力限值和断面信息，基于所述电网拓扑信息识别预设故障节点，以所述预设故障节点作为平衡节点，计算灵敏度，根据所述电网运行数据和所述灵敏度，基于所述预设故障节点计算电厂备用容量及断面与电厂之间的受限关系，能够准确计算针对重要预设故障的电网实际备用容量及各电厂实际可调出力，有效指导系统调度员合理安排调出电厂备用容量，以应对不同功率损失故障。本发明还公开了一种电网备用容量的分析装置、终端设备及存储介质。

Description

电网备用容量的分析方法、装置、终端设备及存储介质
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及电网备用容量的分析方法、装置、终端设备及存储介质。
背景技术
电网实际运行中供需基本保持平衡，但是为了应对可能存在一些功率损失故障，保证电网能够安全稳定运行，电网需要安排充足的备用容量。如果电网备用容量不足，需新开机组增加备用容量。
电网备用容量为电网内所有机组的备用容量之和。机组的备用容量通常等于机组最大出力减去实际出力。但是由于电网中输电断面存在功率限制，使得某些机组不能满出力运行，机组出力受到限制。因此，计算电网实际备用容量时需考虑断面功率限制。
电网受限容量的计算通常采用基于直流潮流灵敏度的方法，灵敏度(发电机输出功率转移分布因子GSDF)的计算方法将直接影响电网受限容量或备用容量的计算结果。常规的发电机输出功率分布因子计算认为发电机的功率变化量全部通过平衡节点补偿，准稳态的发电机输出功率分布因子计算认为发电机的功率变化量由全部发电机节点按承担系数分摊。准稳态方法计算的灵敏度会容易导致终端发电断面容易受限，全网备用容量计算结果失准。常规方法计算的灵敏度与平衡节点的选择密切相关，选取不同平衡节点将得到不同的灵敏度，全网备用容量计算结果随机性较大。
发明内容
本发明实施例提供一种电网备用容量的分析方法、装置、终端设备及存储介质，能有效解决现有技术中全电网备用容量计算结果失准及随机性较大的问题，并具有计算速度快、易于并行的特点。
本发明一实施例提供一种电网备用容量的分析方法，包括：
获取电网运行数据和电网拓扑信息；其中，所述电网运行数据包括电网运行的潮流数据、机组出力限值和断面信息；
基于所述电网拓扑信息识别预设故障节点；
以所述预设故障节点作为平衡节点，计算灵敏度；
根据所述电网运行数据和所述灵敏度，基于所述预设故障节点计算电厂备用容量及断面与电厂之间的受限关系。
作为上述方案的改进，在所述基于所述电网拓扑信息识别预设故障节点之前，还包括：
以功率损失故障设置预设故障；其中，所述功率损失故障包括机组跳闸故障、电厂送出线路跳闸故障及异步联网直流闭锁故障；
筛选满足损失功率阈值的所述预设故障对应的电厂升压变高压侧母线或异步联网直流逆变站作为预设故障节点。
作为上述方案的改进，所述根据所述电网运行数据和所述灵敏度，基于所述预设故障节点计算电厂备用容量及断面与电厂之间的受限关系，还包括：
计算电网受限容量，得到不同所述预设故障下断面与电厂之间的受限关系；其中，所述断面与电厂之间的受限关系包括断面限制电厂关系和电厂受限断面关系，所述断面限制电厂关系包括各断面限制下不同受限电厂的电厂出力、出力限值、可调出力、电厂受限容量与灵敏度，所述电厂受限断面关系包括各受限电厂与不同限制断面之间的灵敏度。
作为上述方案的改进，在所述根据所述电网运行数据和所述灵敏度，基于所述预设故障节点计算电厂备用容量及断面与电厂之间的受限关系之后，还包括：
比较各所述预设故障节点对应的电厂备用容量，得到电厂最小备用容量以及电网最小备用容量。
本发明另一实施例对应提供了一种电网备用容量的分析装置，包括：
数据获取模块，用于获取电网运行数据和电网拓扑信息；其中，所述电网运行数据包括电网运行的潮流数据、机组出力限值和断面信息；
预设故障节点识别模块，用于基于所述电网拓扑信息识别预设故障节点；
灵敏度计算模块，用于以所述预设故障节点作为平衡节点，计算灵敏度；
电网备用容量分析模块，用于根据所述电网运行数据和所述灵敏度，基于所述预设故障节点计算电厂备用容量及断面与电厂之间的受限关系。
作为上述方案的改进，所述装置还包括：
预设故障设置单元，用于以功率损失故障设置预设故障；其中，所述功率损失故障包括机组跳闸故障、电厂送出线路跳闸故障及异步联网直流闭锁故障；
预设故障节点筛选单元，用于筛选满足损失功率阈值的所述预设故障对应的电厂升压变高压侧母线或异步联网直流逆变站作为预设故障节点。
作为上述方案的改进，所述电网备用容量分析模块包括：
断面与电厂之间的受限关系计算单元，用于计算电网受限容量，得到不同所述预设故障下断面与电厂之间的受限关系；其中，所述断面与电厂之间的受限关系包括断面限制电厂关系和电厂受限断面关系，所述断面限制电厂关系包括各断面限制下不同受限电厂的电厂出力、出力限值、可调出力、电厂受限容量与灵敏度，所述电厂受限断面关系包括各受限电厂与不同限制断面之间的灵敏度。
作为上述方案的改进，所述装置还包括：
比较单元，用于比较各所述预设故障节点对应的电厂备用容量，得到电厂最小备用容量以及电网最小备用容量。
本发明另一实施例提供了一种电网备用容量的分析终端设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述发明实施例所述的电网备用容量的分析方法。
本发明另一实施例提供了一种存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述发明实施例所述的电网备用容量的分析方法。
与现有技术相比，本发明实施例公开的一种电网备用容量的分析方法、装置、终端设备及存储介质，具有如下有益效果：
通过获取电网运行数据和电网拓扑信息，其中，所述电网运行数据包括电网运行的潮流数据、机组出力限值和断面信息，后基于所述电网拓扑信息识别预设故障节点，进而以所述预设故障节点作为平衡节点，计算灵敏度，从而根据所述电网运行数据和所述灵敏度，基于所述预设故障节点计算电厂备用容量及断面与电厂之间的受限关系，这样通过考虑断面功率限值以及将预设故障节点作为平衡节点，能有效解决现有技术中全电网备用容量计算结果失准及随机性较大的问题，能够准确计算针对重要预设故障的电网实际备用容量及各电厂实际可调出力，有效指导系统调度员合理安排调出电厂备用容量，以应对不同功率损失故障，且本发明具有计算速度快、易于并行的特点，能实现根据电厂出力、负荷等电网运行状态的变化而实时快速更新结果。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的一种电网备用容量的分析方法的流程示意图；
图2是本发明实施例一提供的异步电网的电网备用容量结果输出的示意图；
图3是本发明实施例二提供的一种电网备用容量的分析装置的结构示意图。
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作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。
实施例一
参见图1，是本发明实施例一提供的一种电网备用容量的分析方法的流程示意图，所述方法包括步骤S101至S104。
S101、获取电网运行数据和电网拓扑信息；其中，所述电网运行数据包括电网运行的潮流数据、机组出力限值和断面信息。
其中，获取电网拓扑信息，形成网络导纳矩阵。机组出力限值需考虑电厂中机组的最小技术出力、机组当前最大可发电出力等因素。断面信息包括断面的组成支路及其功率转移系数、断面功率限值。
S102、基于所述电网拓扑信息识别预设故障节点。
在一种优选的实施例中，在步骤S102之前还包括：
以功率损失故障设置预设故障；其中，所述功率损失故障包括机组跳闸故障、电厂送出线路跳闸故障及异步联网直流闭锁故障；
筛选满足损失功率阈值的所述预设故障对应的电厂升压变高压侧母线或异步联网直流逆变站作为预设故障节点。
S103、以所述预设故障节点作为平衡节点，计算灵敏度。
优选的，采用预设的常规发电机输出功率分布因子计算算法计算灵敏度。
S104、根据所述电网运行数据和所述灵敏度，基于所述预设故障节点计算电厂备用容量及断面与电厂之间的受限关系。
优选的，步骤S104还包括：
计算电网受限容量，得到不同所述预设故障下断面与电厂之间的受限关系；其中，所述断面与电厂之间的受限关系包括断面限制电厂关系和电厂受限断面关系，所述断面限制电厂关系包括各断面限制下不同受限电厂的电厂出力、出力限值、可调出力、电厂受限容量与灵敏度，所述电厂受限断面关系包括各受限电厂与不同限制断面之间的灵敏度。
需要说明的是，每个预设故障均进行电网受限容量计算，示例性的，可采用线性规划等算法进行计算，得到电厂可调出力和电厂受限容量，以及断面与电厂之间的受限关系。本实施例中，该断面限制包括断面实际值、断面值与受限容量。电厂实际出力、电厂出力限值、电厂可调出力、电厂受限容量等电厂变量值均为电厂中所有机组对应变量值之和，从而得到断面与电厂之间的受限关系。具体的，电厂可调出力即为电厂备用容量。可选的，若电网为异步电网，则每个子电网的总备用容量为该子电网所包含电厂的备用容量之和。
进一步，在步骤S104之后还包括：
比较各所述预设故障节点对应的电厂备用容量，得到电厂最小备用容量以及电网最小备用容量。
其中，步骤S104中计算输出不同预设故障下的电网备用容量计算结果，包括不同预设故障节点下各电厂的实际备用容量、以及断面与电厂之间的受限关系。通过比较不同预设故障下的电厂备用容量，可得到电厂最小备用容量以及电网实际最小备用容量。示例性的，表1为电网实际备用容量计算结果汇总表，表2为预设故障j下断面与电厂之间的受限关系表，其中，表2(a)为断面限制电厂列表，表2(b)为电厂受限断面列表。
Figure BDA0002449394790000071
表1
Figure BDA0002449394790000072
表2(a)
Figure BDA0002449394790000073
表2(b)
可选的，若电网为异步电网，则每个子电网的实际备用容量计算结果分别独立输出，而且只需要输出该子电网包含的预设故障节点、电厂和断面。示例性的，参见图2，是本发明实施例一提供的异步电网的电网备用容量结果输出的示意图。
本发明实施例一提供的一种电网备用容量的分析方法，通过获取电网运行数据和电网拓扑信息，其中，所述电网运行数据包括电网运行的潮流数据、机组出力限值和断面信息，后基于所述电网拓扑信息识别预设故障节点，进而以所述预设故障节点作为平衡节点，计算灵敏度，从而根据所述电网运行数据和所述灵敏度，基于所述预设故障节点计算电厂备用容量及断面与电厂之间的受限关系，这样通过考虑断面功率限值以及将预设故障节点作为平衡节点，能有效解决现有技术中全电网备用容量计算结果失准及随机性较大的问题，能够准确计算针对重要预设故障的电网实际备用容量及各电厂实际可调出力，有效指导系统调度员合理安排调出电厂备用容量，以应对不同功率损失故障，且本发明具有计算速度快、易于并行的特点，能实现根据电厂出力、负荷等电网运行状态的变化而实时快速更新结果。
实施例二
参见图3，是本发明实施例二提供的一种电网备用容量的分析装置的结构示意图，包括：
数据获取模块201，用于获取电网运行数据和电网拓扑信息；其中，所述电网运行数据包括电网运行的潮流数据、机组出力限值和断面信息；
预设故障节点识别模块202，用于基于所述电网拓扑信息识别预设故障节点；
灵敏度计算模块203，用于以所述预设故障节点作为平衡节点，计算灵敏度；
电网备用容量分析模块204，用于根据所述电网运行数据和所述灵敏度，基于所述预设故障节点计算电厂备用容量及断面与电厂之间的受限关系。
优选的，所述装置还包括：
预设故障设置单元，用于以功率损失故障设置预设故障；其中，所述功率损失故障包括机组跳闸故障、电厂送出线路跳闸故障及异步联网直流闭锁故障；
预设故障节点筛选单元，用于筛选满足损失功率阈值的所述预设故障对应的电厂升压变高压侧母线或异步联网直流逆变站作为预设故障节点。
优选的，所述电网备用容量分析模块204包括：
断面与电厂之间的受限关系计算单元，用于计算电网受限容量，得到不同所述预设故障下断面与电厂之间的受限关系；其中，所述断面与电厂之间的受限关系包括断面限制电厂关系和电厂受限断面关系，所述断面限制电厂关系包括各断面限制下不同受限电厂的电厂出力、出力限值、可调出力、电厂受限容量与灵敏度，所述电厂受限断面关系包括各受限电厂与不同限制断面之间的灵敏度。
优选的，所述装置还包括：
比较单元，用于比较各所述预设故障节点对应的电厂备用容量，得到电厂最小备用容量以及电网最小备用容量。
本发明实施例二提供的一种电网备用容量的分析装置，通过获取电网运行数据和电网拓扑信息，其中，所述电网运行数据包括电网运行的潮流数据、机组出力限值和断面信息，后基于所述电网拓扑信息识别预设故障节点，进而以所述预设故障节点作为平衡节点，计算灵敏度，从而根据所述电网运行数据和所述灵敏度，基于所述预设故障节点计算电厂备用容量及断面与电厂之间的受限关系，这样通过考虑断面功率限值以及将预设故障节点作为平衡节点，能有效解决现有技术中全电网备用容量计算结果失准及随机性较大的问题，能够准确计算针对重要预设故障的电网实际备用容量及各电厂实际可调出力，有效指导系统调度员合理安排调出电厂备用容量，以应对不同功率损失故障，且本发明具有计算速度快、易于并行的特点，能实现根据电厂出力、负荷等电网运行状态的变化而实时快速更新结果。
实施例三
该实施例三的电网备用容量的分析终端设备包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，例如电网备用容量的分析程序。所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各个电网备用容量的分析方法实施例中的步骤。或者，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能。
示例性的，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述电网备用容量的分析终端设备中的执行过程。
所述电网备用容量的分析终端设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述电网备用容量的分析终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述示意图仅仅是电网备用容量的分析终端设备的示例，并不构成对电网备用容量的分析终端设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述电网备用容量的分析终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述电网备用容量的分析终端设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个电网备用容量的分析终端设备的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述电网备用容量的分析终端设备的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(SecureDigital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
其中，所述电网备用容量的分析终端设备集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种电网备用容量的分析方法，其特征在于，包括：
获取电网运行数据和电网拓扑信息；其中，所述电网运行数据包括电网运行的潮流数据、机组出力限值和断面信息；
基于所述电网拓扑信息识别预设故障节点；
以所述预设故障节点作为平衡节点，计算灵敏度；
根据所述电网运行数据和所述灵敏度，基于所述预设故障节点计算电厂备用容量及断面与电厂之间的受限关系；其中，在所述基于所述电网拓扑信息识别预设故障节点之前，还包括：
以功率损失故障设置预设故障；其中，所述功率损失故障包括机组跳闸故障、电厂送出线路跳闸故障及异步联网直流闭锁故障；
筛选满足损失功率阈值的所述预设故障对应的电厂升压变高压侧母线或异步联网直流逆变站作为预设故障节点；
其中，所述根据所述电网运行数据和所述灵敏度，基于所述预设故障节点计算电厂备用容量及断面与电厂之间的受限关系，还包括：
计算电网受限容量，得到不同所述预设故障下断面与电厂之间的受限关系；其中，所述断面与电厂之间的受限关系包括断面限制电厂关系和电厂受限断面关系，所述断面限制电厂关系包括各断面限制下不同受限电厂的电厂出力、出力限值、可调出力、电厂受限容量与灵敏度，所述电厂受限断面关系包括各受限电厂与不同限制断面之间的灵敏度。
2.如权利要求1所述的电网备用容量的分析方法，其特征在于，在所述根据所述电网运行数据和所述灵敏度，基于所述预设故障节点计算电厂备用容量及断面与电厂之间的受限关系之后，还包括：
比较各所述预设故障节点对应的电厂备用容量，得到电厂最小备用容量以及电网最小备用容量。
3.一种电网备用容量的分析装置，其特征在于，包括：
数据获取模块，用于获取电网运行数据和电网拓扑信息；其中，所述电网运行数据包括电网运行的潮流数据、机组出力限值和断面信息；
预设故障节点识别模块，用于基于所述电网拓扑信息识别预设故障节点；
灵敏度计算模块，用于以所述预设故障节点作为平衡节点，计算灵敏度；
电网备用容量分析模块，用于根据所述电网运行数据和所述灵敏度，基于所述预设故障节点计算电厂备用容量及断面与电厂之间的受限关系；
其中，所述装置还包括：
预设故障设置单元，用于以功率损失故障设置预设故障；其中，所述功率损失故障包括机组跳闸故障、电厂送出线路跳闸故障及异步联网直流闭锁故障；
预设故障节点筛选单元，用于筛选满足损失功率阈值的所述预设故障对应的电厂升压变高压侧母线或异步联网直流逆变站作为预设故障节点；
其中，所述电网备用容量分析模块包括：
断面与电厂之间的受限关系计算单元，用于计算电网受限容量，得到不同所述预设故障下断面与电厂之间的受限关系；其中，所述断面与电厂之间的受限关系包括断面限制电厂关系和电厂受限断面关系，所述断面限制电厂关系包括各断面限制下不同受限电厂的电厂出力、出力限值、可调出力、电厂受限容量与灵敏度，所述电厂受限断面关系包括各受限电厂与不同限制断面之间的灵敏度。
4.如权利要求3所述的电网备用容量的分析装置，其特征在于，所述装置还包括：
比较单元，用于比较各所述预设故障节点对应的电厂备用容量，得到电厂最小备用容量以及电网最小备用容量。
5.一种电网备用容量的分析终端设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至2中任意一项所述的电网备用容量的分析方法。
6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1至2中任意一项所述的电网备用容量的分析方法。
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