CN111582744A - 一种故障处置预案在线校核并行计算方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种故障处置预案在线校核并行计算方法，包括获取电力系统中的电网实时运行方式数据和待校核的X套预案文件，进行过滤筛选；针对筛选后符合要求的N套预案文件，利用数据传输服务，将关键信息下发至管理平台侧；在管理平台侧形成各预案对应的故障后方式数据，并根据计算节点数目进行任务的分发与调度，动态分配预案故障后方式数据至各计算节点；在计算节点侧，针对下发的每一预案校核分析任务，均进行监视控制；将每一预案校核分析任务的结果返回至管理平台侧；在应用服务器侧，对每一预案校核分析任务的结果均进行回收与汇总处理。本发明能够提高预案分析的时效性，减少电网分析计算周期，提升故障处置预案在线校核系统的实用性，更好地保障电网安全稳定运行。

Description

一种故障处置预案在线校核并行计算方法及系统

技术领域

本发明涉及一种故障处置预案在线校核并行计算方法，还包括一种并行计算系统。

背景技术

随着电网规模的扩大、复杂程度的提高、新能源的接入，电网运行方式多变，传统依靠人工编制故障处置预案的方式，存在工作量大、编制时间长、计算结果无法适应实时方式等诸多问题。因此，《一种故障处置预案在线校核与智能制方法及系统》被提出，但该方法采用串行计算模式，以每一预案分析校核计算耗时1至2分钟为例，当电网中故障处置预案数目较大时(典型方式下的故障预案往往成百上千个)，会导致校核分析的计算周期长，实时性无法满足实际运行要求。

随着大规模并行计算技术的发展和应用，以及分布式并行计算机的高扩展性和高性能，基于并行计算的电网安全校核应用非常广泛。对于故障处置预案的校核，也需要采用并行计算的方法提高电网安全分析效率，满足其实用化的需求。

本发明立足于已提出的《一种故障处置预案在线校核与智能制方法及系统》，结合并行计算平台强大的计算能力，通过基于方式的并行计算技术，实现故障处置预案的分布式并行计算，提高电网分析速度。发明成果可以指导故障处置预案在线校核系统的研发，可在省级及以上调度控制中心进行推广应用，经济效益显著。

发明内容

有鉴于此，第一方面，本发明的目的是提供一种故障处置预案在线校核并行计算方法。解决了现有故障处置预案在线校核与智能制方法及系统串行计算模式下，计算周期长、实时性无法满足实际运行要求的技术问题。

本发明的第一方面的目的是通过以下技术方案实现的：

该种故障处置预案在线校核并行计算方法，包括以下步骤：

步骤S1：获取电力系统中的1套电网实时运行方式数据和待校核的X套预案文件，进行有效预案的过滤筛选，剔除无效预案；

步骤S2：针对筛选后符合要求的N套预案文件，利用数据传输服务，将关键信息下发至管理平台侧；

步骤S3：基于接收的电网实时方式数据和预案关键信息，在管理平台侧形成各预案对应的故障后方式数据，并根据计算节点数目进行任务的分发与调度，动态分配预案故障后方式数据至各计算节点；

步骤S4：在计算节点侧，针对下发的每一预案校核分析任务，均进行监视控制；

步骤S5：将每一预案校核分析任务的结果返回至管理平台侧；

步骤S6:在应用服务器侧，对每一预案校核分析任务的结果均进行回收与汇总处理，合并进行展示。

特别地，所述电网实时运行方式数据包括：电网模型参数、机组出力及负荷水平、区域交换功率、设备运行状态及拓扑关系、关键断面和/或元件潮流；

所述预案文件包括：预案预想故障、预案初始运行方式、预案故障后运行方式及影响、预案稳定要求和/或预案处置措施。

特别地，所述步骤S1中，预案筛选是通过对比电网实时运行方式和预案初始运行方式的一致性得出，若二者运行方式一致，则预案保留，否则被过滤；所述一致性是通过以下方式判别：

a.针对关键设备运行状态，通过判断状态量是否严格一致；

b.针对发电及负荷水平、区域交换功率、系统备用水平、关键断面或元件潮流水平等潮流值，通过统计实时运行方式的对应结果与预案初始方式给定的结果偏差量是否在指定范围内，小于偏差范围则二者一致。

特别地，所述步骤S2中，所述关键信息包括：预案预想故障、预案故障后运行方式及影响、预案稳定要求和预案处置措施。

特别地，所述步骤S3中，故障后方式数据包括以下内容：

a.基于电网实时方式数据和预案预想故障，形式故障后潮流数据和稳定数据；

b.基于预案故障后运行方式及影响形成电网分析评估的考察监视元件；

c.基于预案稳定控制要求形成电网断面组成及断面限额；

d.基于预案处置措施形成应对电网安全稳定问题的控制措施文件；

最终每一预案将上述文件组合形成一套故障后方式数据，筛选后符合要求的N套预案将形成N套故障后方式数据。

特别地，所述步骤S3中，任务分发与调度包括：

a.任务分发程序根据形成的N套故障后电网方式数据和计算节点可用CPU数目M，进行预案故障后方式数据的预先分配，每一CPU预先分配的方式数据为N/M套,当N/M小于1时，默认为1；

b.任务调度时则根据每一计算节点的计算状态，进行预案故障后方式数据的动态调整，计算速度快且剩余计算数目少的节点可予以增加预案故障后方式数据套数，计算速度慢且剩余计算数目多的则酌情减少预案故障后方式数据套数。

特别地，所述步骤S4中，计算流程管理模块负责每一预案校核分析任务的组织和流程管理，包括本轮计算分析目的、校核分析参数与文件组成、评估与决策功能逻辑。

特别地，所述计算分析目的包括：静态安全分析、频率安全分析、暂态稳定分析、动态稳定分析、短路电流分析以及相应的辅助决策；

所述校核分析参数与文件组成包括：潮流计算迭代次数、暂态稳定判据、辅助决策精度、校核数据组成文件；

所述评估与决策功能逻辑包括：静态安全分析、频率安全分析、暂态稳定分析、动态稳定分析、短路电流分析以及相应的辅助决策的启动条件及流程。

特别地，所述步骤S6中，汇总信息包括：每一预案预想故障后电网安全分析结论、预案故障后运行方式及影响的适应性校核结论、处置措施合理性的评价结论和辅助决策结果。

本发明的第二方面的目的是通过以下技术手段实现的：

该种故障处置预案在线校核并行计算系统，包括

应用服务器平台，包括数据输入接收模块、预案筛选模块和数据传输服务模块以及结果汇总模块；所述数据输入接收模块用于接收电网实时运行方式数据和预案文件数据，并发送至预案筛选模块，所述预案筛选模块用于进行有效预案的过滤筛选，剔除无效预案；所述数据传输服务模块将筛选后符合要求的预案文件的关键信息下发至管理平台；所述结果汇总模块用于对每一预案校核分析任务的结果进行回收与汇总处理，合并进行展示；

管理平台，包括任务管理与调度模块，该模块形成各预案文件对应的故障后方式数据，并根据计算节点数目进行任务的分发与调度，动态分配预案故障后方式数据至并行计算平台；

并行计算平台，包括计算流程管理模块、预案分析与决策模块以及结果反馈模块，所述计算流程管理模块用于每一预案校核分析任务的组织和流程管理，所述结果反馈模块用于将每一预案校核分析任务的结果返回至管理平台，再由管理平台反馈至应用服务器平台。

本发明的有益效果是：本发明的方法和系统可以提高预案分析的时效性，减少电网分析计算周期，提升故障处置预案在线校核系统的实用性，更好地保障电网安全稳定运行，对电网故障处置预案在线校核系统功能建设具有良好的推动指导作用。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和前述的权利要求书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明的方法流程图；

图2为本发明的系统架构示意图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明的一种故障处置预案在线校核并行计算方法，包括以下步骤：

步骤S1：获取电力系统中的电网实时运行方式数据和待校核的X套预案文件，进行有效预案的过滤筛选，剔除无效预案；

电网实时运行方式数据包括：电网模型参数、机组出力及负荷水平、区域交换功率、设备运行状态及拓扑关系、关键断面和/或元件潮流；

预案文件包括：预案预想故障、预案初始运行方式、预案故障后运行方式及影响、预案稳定要求和/或预案处置措施。

其中，预想故障是预案应对电网发生的扰动，如交、直流线路故障、主变故障、母线故障和厂站全停等；

电网初始运行方式描述故障发生前电网关键运行特征信息，包含发电及负荷水平、区域交换功率、系统备用水平、关键设备运行状态、关键断面或元件潮流、安全自动装置状态等；

故障后运行方式及影响主要描述预想故障发生后电网的运行状态、存在的运行风险及影响，如系统频率越限、功率振荡、断面潮流越限、设备过载、母线电压越限、事故解列、新能源脱网、负荷损失等问题；

稳定控制要求为预想故障发生后电网安全运行应满足的约束条件，如断面潮流约束、发电机运行约束、电压及无功约束、系统备用约束、安全自动装置策略约束等。

处置措施是解决电网出现各类问题的概要控制手段，包括进行处置的区域或者调节的设备、调节顺序等信息，如机组出力调整、负荷调整、容抗器投退、设备投退、直流调制等。本实施例中，预案筛选是通过对比电网实时运行方式和预案初始运行方式的一致性得出，若二者运行方式一致，则预案保留，否则被过滤；所述一致性是通过以下方式判别：

a.针对关键设备运行状态，通过判断状态量是否严格一致；

b.针对发电及负荷水平、区域交换功率、系统备用水平、关键断面或元件潮流水平等潮流值，通过统计实时运行方式的对应结果与预案初始方式给定的结果偏差量是否在指定范围内，小于偏差范围则二者一致；

步骤S2：针对筛选后符合要求的N套预案文件，利用数据传输服务，将关键信息下发至管理平台侧；

本实施例中，关键信息包括：预案预想故障、预案故障后运行方式及影响、预案稳定要求和预案处置措施。

步骤S3：基于接收的电网实时方式数据和预案关键信息，在管理平台侧形成各预案对应的故障后方式数据，并根据计算节点数目进行任务的分发与调度，动态分配预案故障后方式数据至各计算节点；

本实施例中，故障后方式数据包括以下内容：

a.基于电网实时方式数据和预案预想故障，形式故障后潮流数据和稳定数据；

b.基于预案故障后运行方式及影响形成电网分析评估的考察监视元件；

c.基于预案稳定控制要求形成电网断面组成及断面限额；

d.基于预案处置措施形成应对电网安全稳定问题的控制措施文件；

最终每一预案将上述文件组合形成一套故障后方式数据，筛选后符合要求的N套预案将形成N套故障后方式数据。

该步骤中，任务分发与调度包括：

a.任务分发程序根据形成的N套故障后电网方式数据和计算节点可用CPU数目M，进行预案故障后方式数据的预先分配，每一CPU预先分配的方式数据为N/M套,当N/M小于1时，默认为1；

b.任务调度时则根据每一计算节点的计算状态，进行预案故障后方式数据的动态调整，计算速度快且剩余计算数目少的节点可予以增加预案故障后方式数据套数，计算速度慢且剩余计算数目多的则酌情减少预案故障后方式数据套数；

步骤S4：在计算节点侧，针对下发的每一预案校核分析任务，均进行监视控制；计算流程管理模块负责每一预案校核分析任务的组织和流程管理，包括本轮计算分析目的、校核分析参数与文件组成、评估与决策功能逻辑。

本实施例中，计算分析目的包括：静态安全分析、频率安全分析、暂态稳定分析、动态稳定分析、短路电流分析以及相应的辅助决策；

校核分析参数与文件组成包括：潮流计算迭代次数、暂态稳定判据、辅助决策精度、校核数据组成文件；

评估与决策功能逻辑包括：静态安全分析、频率安全分析、暂态稳定分析、动态稳定分析、短路电流分析以及相应的辅助决策的启动条件及流程。

步骤S5：将每一预案校核分析任务的结果返回至管理平台侧；

步骤S6:在应用服务器侧，对每一预案校核分析任务的结果均进行回收与汇总处理，合并进行展示。

本实施例中，汇总信息包括：每一预案预想故障后电网安全分析结论、预案故障后运行方式及影响的适应性校核结论、处置措施合理性的评价结论和辅助决策结果。

如图2所示，根据上述方法的设计思想，本发明还提供了一种故障处置预案在线校核并行计算系统，该系统包括：

(1)应用服务器平台，包括数据输入接收模块、预案筛选模块和数据传输服务模块以及结果汇总模块；所述数据输入接收模块用于接收电网实时运行方式数据和预案文件数据，并发送至预案筛选模块，预案筛选模块用于进行有效预案的过滤筛选，剔除无效预案；所述数据传输服务模块将筛选后符合要求的预案文件的关键信息下发至管理平台；所述结果汇总模块用于对每一预案校核分析任务的结果进行回收与汇总处理，合并进行展示；

(2)管理平台，包括任务管理与调度模块，该模块形成各预案文件对应的故障后方式数据，并根据计算节点数目进行任务的分发与调度，动态分配预案故障后方式数据至并行计算平台；

(3)并行计算平台，包括计算流程管理模块、预案分析与决策模块以及结果反馈模块，所述计算流程管理模块用于每一预案校核分析任务的组织和流程管理，结果反馈模块用于将每一预案校核分析任务的结果返回至管理平台，再由管理平台反馈至应用服务器平台。

最后需要说明的是，本发明的流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种故障处置预案在线校核并行计算方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤S1：获取电力系统中的1套电网实时运行方式数据和待校核的X套预案文件，进行有效预案的过滤筛选，剔除无效预案；

步骤S2：针对筛选后符合要求的N套预案文件，利用数据传输服务，将关键信息下发至管理平台侧；

步骤S3：基于接收的电网实时方式数据和预案关键信息，在管理平台侧形成各预案对应的故障后方式数据，并根据计算节点数目进行任务的分发与调度，动态分配预案故障后方式数据至各计算节点；

步骤S4：在计算节点侧，针对下发的每一预案校核分析任务，均进行监视控制；

步骤S5：将每一预案校核分析任务的结果返回至管理平台侧；

步骤S6:在应用服务器侧，对每一预案校核分析任务的结果均进行回收与汇总处理，合并进行展示。

2.根据权利要求1所述的一种故障处置预案在线校核并行计算方法，其特征在于：所述电网实时运行方式数据包括：电网模型参数、机组出力及负荷水平、区域交换功率、设备运行状态及拓扑关系、关键断面和/或元件潮流；

所述预案文件包括：预案预想故障、预案初始运行方式、预案故障后运行方式及影响、预案稳定要求和/或预案处置措施。

3.根据权利要求1所述的一种故障处置预案在线校核并行计算方法，其特征在于：所述步骤S1中，预案筛选是通过对比电网实时运行方式和预案初始运行方式的一致性得出，若二者运行方式一致，则预案保留，否则被过滤；所述一致性是通过以下方式判别：

a.针对关键设备运行状态，通过判断状态量是否严格一致；

b.针对发电及负荷水平、区域交换功率、系统备用水平、关键断面或元件潮流水平等潮流值，通过统计实时运行方式的对应结果与预案初始方式给定的结果偏差量是否在指定范围内，小于偏差范围则二者一致。

4.根据权利要求1所述的一种故障处置预案在线校核并行计算方法，其特征在于：所述步骤S2中，所述关键信息包括：预案预想故障、预案故障后运行方式及影响、预案稳定要求和预案处置措施。

5.根据权利要求1所述的一种故障处置预案在线校核并行计算方法，其特征在于：所述步骤S3中，故障后方式数据包括以下内容：

a.基于电网实时方式数据和预案预想故障，形式故障后潮流数据和稳定数据；

b.基于预案故障后运行方式及影响形成电网分析评估的考察监视元件；

c.基于预案稳定控制要求形成电网断面组成及断面限额；

d.基于预案处置措施形成应对电网安全稳定问题的控制措施文件；

最终每一预案将上述文件组合形成一套故障后方式数据，筛选后符合要求的N套预案将形成N套故障后方式数据。

6.根据权利要求5所述的一种故障处置预案在线校核并行计算方法，其特征在于：所述步骤S3中，任务分发与调度包括：

a.任务分发程序根据形成的N套故障后电网方式数据和计算节点可用CPU数目M，进行预案故障后方式数据的预先分配，每一CPU预先分配的方式数据为N/M套,当N/M小于1时，默认为1；

b.任务调度时则根据每一计算节点的计算状态，进行预案故障后方式数据的动态调整，计算速度快且剩余计算数目少的节点可予以增加预案故障后方式数据套数，计算速度慢且剩余计算数目多的则减少预案故障后方式数据套数。

7.根据权利要求1所述的一种故障处置预案在线校核并行计算方法，其特征在于：所述步骤S4中，通过计算流程管理模块负责每一预案校核分析任务的组织和流程管理，包括本轮计算分析目的、校核分析参数与文件组成、评估与决策功能逻辑。

8.根据权利要求7所述的一种故障处置预案在线校核并行计算方法，其特征在于：所述计算分析目的包括：静态安全分析、频率安全分析、暂态稳定分析、动态稳定分析、短路电流分析以及相应的辅助决策；

所述校核分析参数与文件组成包括：潮流计算迭代次数、暂态稳定判据、辅助决策精度、校核数据组成文件；

所述评估与决策功能逻辑包括：静态安全分析、频率安全分析、暂态稳定分析、动态稳定分析、短路电流分析以及相应的辅助决策的启动条件及流程。

9.根据权利要求1述的一种故障处置预案在线校核并行计算方法，其特征在于：所述步骤S6中，汇总信息包括：每一预案预想故障后电网安全分析结论、预案故障后运行方式及影响的适应性校核结论、处置措施合理性的评价结论和辅助决策结果。

10.一种故障处置预案在线校核并行计算系统，其特征在于：所述系统包括

应用服务器平台，包括数据输入接收模块、预案筛选模块和数据传输服务模块以及结果汇总模块；所述数据输入接收模块用于接收电网实时运行方式数据和预案文件数据，并发送至预案筛选模块，所述预案筛选模块用于进行有效预案的过滤筛选，剔除无效预案；所述数据传输服务模块将筛选后符合要求的预案文件的关键信息下发至管理平台；所述结果汇总模块用于对每一预案校核分析任务的结果进行回收与汇总处理，合并进行展示；

管理平台，包括任务管理与调度模块，该模块形成各预案文件对应的故障后方式数据，并根据计算节点数目进行任务的分发与调度，动态分配预案故障后方式数据至并行计算平台；

并行计算平台，包括计算流程管理模块、预案分析与决策模块以及结果反馈模块，所述计算流程管理模块用于每一预案校核分析任务的组织和流程管理，所述结果反馈模块用于将每一预案校核分析任务的结果返回至管理平台，再由管理平台反馈至应用服务器平台。

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