CN112165100B - 一种电网超供电能力在线控制方法及设备 - Google Patents

一种电网超供电能力在线控制方法及设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电网超供电能力在线控制方法及设备，所述控制方法包括以下步骤：通过EMS能量管理系统获取电网的实时运行数据；通过电网的实时运行数据，获取电网的拓扑关系以及计算节点，根据电网的拓扑关系以及计算节点生成电网模型，并利用绘图工具将电网模型绘制成电子图纸；根据电网的拓扑关系以及电网的实时运行数据进行潮流计算，获取各计算节点的潮流数据；对电网中的设备预设超供电过载条件，并编制用于表明控制优先级的操作序位表；实时搜索电网中的设备的潮流数据，当一设备的潮流数据触发预设超供电过载条件时，判定该设备过载，自动生成控制预案并执行。

Description

一种电网超供电能力在线控制方法及设备
技术领域
本发明涉及一种电网超供电能力在线控制方法及设备，属于电网控制技术领域。
背景技术
对运行中的电力系统，调控员依据EMS在线潮流高层应用软件的模拟计算结果，人工调整相关设备负荷。电网一般闭环设计，开环运行，通过热备用开关连接，在结构上一般呈现为辐射型，负荷转供是电网运行调度中常见的问题，当遇到设备过载或设备故障停电、设备检修时，为提高对用户的供电可靠性，调控员一般都是靠调度经验或进行粗略的手动计算，然后进行负荷转供、对失电负荷进行恢复供电。目前对电网供电能力的调控，主要通过EMS系统采集设备上传的信息，反映线路载流量、变压器负载率是否过载，通过潮流计算可根据给定的电网结构、参数和线路、主变等元件的运行条件，确定电力系统各部分稳态运行数据，依据计算结果人工调控相关设备负荷，调控电网负荷仍然沿用传统的“调控员人工处置”模式，主要由人工判断操作，与智能替代实用化还有一定距离。主要弊端概括如下：
一、电网发生超负荷供电时，调度员根据EMS系统采集潮流数据进行人工判断，容易出现遗漏，造成未及时处置过载情况。
二、天气恶劣或大面积跳闸时，电网受到冲击，调度员需对失压厂站复电的同时还要转移负荷，人员工作量大造成所需时间长，不利于电网系统的稳定。
三、事故跳闸造成电网多点发生过载后，调度员人工核对信息容易出错，存在误判断的风险，增加误操作的概率。
造成以上弊端的原因可概述为：
一、调控员现场经验不足、新增设备和运行方式变更等影响，对调整负荷方案的制定无法实现面面俱到，存在与实际不符、遗漏甚至错误等情况。
二、受限于现有操作系统自动化、智能化水平不足，目前电网超供电能力处置的过程，操作流程长、过程节点多。
三、变电站上送信号内容复杂，在事故跳闸及失压时，大量伴生信号一并上送，干扰调控员提取重要信息，影响事故处理。
四、调控电网负荷纯凭人工判断，因主观意识影响，容易判断失误。
目前对电网供电能力的调控，主要通过EMS系统采集设备上传的信息，反映线路载流量、变压器负载率是否过载，通过潮流计算可根据给定的电网结构、参数和线路、主变等元件的运行条件，确定电力系统各部分稳态运行数据，依据计算结果人工调控相关设备负荷，调控电网负荷仍然沿用传统的“调控员人工处置”模式，主要由人工判断操作，与智能替代实用化还有一定距离。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种电网超供电能力在线控制方法及装置，针对传统调控员依据电网负荷测算结果人工调整存在较大的问题和传统的调度员运用EMS系统技术上自动化程度不高的问题，旨在研发一种智能准确地调控电网负荷的方法，实现精准调度，智能调度，提高电网供电可靠性。
本发明的技术方案如下：
技术方案一：
一种电网超供电能力在线控制方法，包括以下步骤：
源数据获取，通过EMS能量管理系统获取电网的实时运行数据；
建立电网模型，通过电网的实时运行数据，获取电网的拓扑关系以及计算节点，根据电网的拓扑关系以及计算节点生成电网模型，并利用绘图工具将电网模型绘制成电子图纸；
潮流计算，根据电网的拓扑关系以及电网的实时运行数据进行潮流计算，获取各计算节点的潮流数据；
预设控制条件，对电网中的设备预设超供电过载条件，并编制用于表明控制优先级的操作序位表；
实时搜索电网中的设备的潮流数据，当一设备的潮流数据触发预设超供电过载条件时，判定该设备过载，并触发自动控制步骤，所述自动控制步骤具体如下：
通过电网模型获取过载设备的拓扑关系；
根据过载设备的拓扑关系搜寻最优的调整负荷路径，根据最优的调整负荷路径以及操作序位表，生成带有设备遥控序列的控制预案；
根据所述控制预案中的设备遥控序列自动执行开关拉合操作。
进一步的，所述实时搜索电网中的设备的潮流数据，当一设备的潮流数据触发预设超供电过载条件时，判定该设备过载的方法具体包括以下步骤：
使用Petri模型，根据电网中的设备建立Petri模型的库所，将电网中的设备的潮流数据作为Petri模型的输入源；
预先设定Petri模型中库所的限制条件，所述限制条件为库所对应的设备的超供电能力；
当一库所触发限制条件时，通过Petri模型判定过载的设备。
进一步的，所述根据过载设备的拓扑关系搜寻最优的调整负荷路径的具体方法包括以下步骤：
根据过载设备的拓扑关系，使用电网模型将过载设备影响范围内的网络节点和支路转换为电子图纸；
使用BFS广度优先搜索算法和DFS深度优先搜索算法，以电子图纸中的所有开关为可选动作开关，潮流框图连接线为路径，找到所有可能的调整负荷路径；
对所有可能的调整负荷路径分别进行转供容量、开关操作次数、网损、甩负荷校验，同时比较过载前电网运行方式，选取一条最优的调整负荷路径。
进一步的，所述操作序位表包括：电网事故限电序位表、超供电能力限电序位表、事故拉停220千伏主变序位表以及地区电网年度低频减载动作序位表。
技术方案二：
一种电网超供电能力在线控制设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有指令，所述指令适于由处理器加载并执行以下步骤：
源数据获取，通过EMS能量管理系统获取电网的实时运行数据；
建立电网模型，通过电网的实时运行数据，获取电网的拓扑关系以及计算节点，根据电网的拓扑关系以及计算节点生成电网模型，并利用绘图工具将电网模型绘制成电子图纸；
潮流计算，根据电网的拓扑关系以及电网的实时运行数据进行潮流计算，获取各计算节点的潮流数据；
预设控制条件，对电网中的设备预设超供电过载条件，并编制用于表明控制优先级的操作序位表；
实时搜索电网中的设备的潮流数据，当一设备的潮流数据触发预设超供电过载条件时，判定该设备过载，并触发自动控制步骤，所述自动控制步骤具体如下：
通过电网模型获取过载设备的拓扑关系；
根据过载设备的拓扑关系搜寻最优的调整负荷路径，根据最优的调整负荷路径以及操作序位表，生成带有设备遥控序列的控制预案；
根据所述控制预案中的设备遥控序列自动执行开关拉合操作。
进一步的，所述实时搜索电网中的设备的潮流数据，当一设备的潮流数据触发预设超供电过载条件时，判定该设备过载的方法具体包括以下步骤：
使用Petri模型，根据电网中的设备建立Petri模型的库所，将电网中的设备的潮流数据作为Petri模型的输入源；
预先设定Petri模型中库所的限制条件，所述限制条件为库所对应的设备的超供电能力；
当一库所触发限制条件时，通过Petri模型判定过载的设备。
进一步的，所述根据过载设备的拓扑关系搜寻最优的调整负荷路径的具体方法包括以下步骤：
根据过载设备的拓扑关系，使用电网模型将过载设备影响范围内的网络节点和支路转换为电子图纸；
使用BFS广度优先搜索算法和DFS深度优先搜索算法，以电子图纸中的所有开关为可选动作开关，潮流框图连接线为路径，找到所有可能的调整负荷路径；
对所有可能的调整负荷路径分别进行转供容量、开关操作次数、网损、甩负荷校验，同时比较过载前电网运行方式，选取一条最优的调整负荷路径。
进一步的，所述操作序位表包括：电网事故限电序位表、超供电能力限电序位表、事故拉停220千伏主变序位表以及地区电网年度低频减载动作序位表。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明一种电网超供电能力在线控制方法及设备，通过建立电网模型，根据电网稳态过程遥信、遥测等实时运行数据，辅以图论算法、潮流计算等工具，预知各种负荷变化和网络结构的改变会不会危及系统的安全，系统中所有母线的电压是否在允许的范围以内，系统中各种元件(线路、变压器等)是否会出现过负荷，并通过操作序位表，实现电网负荷调整路径控制预案的智能生成，在线化程序式调控电网负荷。
2、本发明一种电网超供电能力在线控制方法及设备，过Petri模型实时监测电网中是否出现了过载设备，并自动找到过载设备，提高电网设备发生过载后的处理效率。
3、本发明一种电网超供电能力在线控制方法及设备，能够自动选取最优的调整负荷路径，减轻调度员的日常工作量，减少误判断、误操作的概率，提升电网供电可靠性。
4、本发明一种电网超供电能力在线控制方法及设备，将编制的电网事故限电序位表、超供电能力限电序位表、事故拉停220千伏主变序位表以及地区电网年度低频减载动作序位表导入系统，在线形成调整预案解决了调控员传统依据潮流计算结果人工调控存在的效率低下，处置不周密的问题。
附图说明
图1为本发明实施例的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例来对本发明进行详细的说明。
实施例一
参见图1，一种电网超供电能力在线控制方法，包括以下步骤：
源数据获取，通过EMS能量管理系统获取电网的实时运行数据，实时运行数据包括通过电网结构、参数和线路、主变等元件的运行条件，计算得到的电力系统各部分的稳态运行过程的遥信、遥测等实时运行数据；
建立电网模型，通过电网的实时运行数据，获取电网的拓扑关系以及计算节点，根据电网的拓扑关系以及计算节点生成电网模型，在电网高级应用软件系统建立电网模型，通过电网模型建立电网拓扑为电网着色和各种电网计算服务，通过绘图工具将电网模型绘制成电子图纸，利用图形描述电网，然后在电网图上进行各种搜索从而建立电网拓扑和计算节点模型，通过图论的方法建立电网数据库，从而方便地建立电网模型和电网分析计算；
潮流计算，根据电网的拓扑关系以及电网的实时运行数据进行潮流计算，获取各计算节点的潮流数据；
预设控制条件，对电网中的设备预设超供电过载条件，并编制用于表明控制优先级的操作序位表；
实时搜索电网中的设备的潮流数据，当一设备的潮流数据触发预设超供电过载条件时，判定该设备过载，并触发自动控制步骤，所述自动控制步骤具体如下：
通过电网模型获取过载设备的拓扑关系；
根据过载设备的拓扑关系搜寻最优的调整负荷路径，根据最优的调整负荷路径以及操作序位表，生成带有设备遥控序列的控制预案；
生成的控制预案经人工审核后导入至EMS能量管理系统，EMS能量管理系统根据所述控制预案中的设备遥控序列自动执行开关拉合操作。
本实施例通过建立电网模型，根据电网稳态过程遥信、遥测等实时运行数据，辅以图论算法、潮流计算等工具，预知各种负荷变化和网络结构的改变会不会危及系统的安全，系统中所有母线的电压是否在允许的范围以内，系统中各种元件(线路、变压器等)是否会出现过负荷，并通过操作序位表，实现电网负荷调整路径控制预案的智能生成，在线化程序式调控电网负荷。
实施例二
进一步的，所述实时搜索电网中的设备的潮流数据，当一设备的潮流数据触发预设超供电过载条件时，判定该设备过载的方法具体包括以下步骤：
使用Petri模型，根据电网中的设备建立Petri模型的库所，将电网中的设备的潮流数据作为Petri模型的输入源；
预先设定Petri模型中库所的限制条件，所述限制条件为库所对应的设备的超供电能力；
当一库所触发限制条件时，通过Petri模型判定过载的设备。
进一步的，所述根据过载设备的拓扑关系搜寻最优的调整负荷路径的具体方法包括以下步骤：
根据过载设备的拓扑关系，使用电网模型将过载设备影响范围内的网络节点和支路转换为电子图纸；
使用BFS广度优先搜索算法和DFS深度优先搜索算法，以电子图纸中的所有开关为可选动作开关，潮流框图连接线为路径，找到所有可能的调整负荷路径；
对所有可能的调整负荷路径分别进行转供容量、开关操作次数、网损、甩负荷校验，同时比较过载前电网运行方式，选取一条最优的调整负荷路径。若该调整负荷路径的转供容量、网损、甩负荷没有达到阀值，则直接淘汰该路径，依照以下4个原则选取最优路径：1、控制路径中主变、线路不过载；2、送电线路长度短、电压高；3、操作开关数量少；4、整体潮流较小。
根据校验结果选取最优的调整负荷路径的公式具体如下：
Ochose＝min(O1,O2,…,Oi,…,OH),i＝1,2,…,H
Oi＝r1·Llengthi+r2·Pflowi+r3·ΔUi+r4·Cti
式中：Ochose为选取的路径编号；H为生成路径总数；Oi为路径选择因子；r1～r4分别为路径i的长度Llengthi、整体潮流Pflowi、电压偏差ΔUi和开关操作总数Cti的权值
Figure BDA0002689593650000101
进一步的，所述操作序位表包括根据电网负荷的重要性以及电网潮流计算的历史数据编制的电网事故限电序位表、超供电能力限电序位表、事故拉停220千伏主变序位表以及地区电网年度低频减载动作序位表。
本实施例通过Petri模型实时监测电网中是否出现了过载设备，并自动找到过载设备，提高电网设备发生过载后的处理效率；能够自动选取最优的调整负荷路径，减轻调度员的日常工作量，减少误判断、误操作的概率，提升电网供电可靠性；将编制的电网事故限电序位表、超供电能力限电序位表、事故拉停220千伏主变序位表以及地区电网年度低频减载动作序位表导入系统，在线形成调整预案解决了调控员传统依据潮流计算结果人工调控存在的效率低下，处置不周密的问题。
实施例三
一种电网超供电能力在线控制设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有指令，所述指令适于由处理器加载并执行以下步骤：
源数据获取，通过EMS能量管理系统获取电网的实时运行数据，实时运行数据包括通过电网结构、参数和线路、主变等元件的运行条件，计算得到的电力系统各部分的稳态运行过程的遥信、遥测等实时运行数据；
建立电网模型，通过电网的实时运行数据，获取电网的拓扑关系以及计算节点，根据电网的拓扑关系以及计算节点生成电网模型，在电网高级应用软件系统建立电网模型，通过电网模型建立电网拓扑为电网着色和各种电网计算服务，通过绘图工具将电网模型绘制成电子图纸，利用图形描述电网，然后在电网图上进行各种搜索从而建立电网拓扑和计算节点模型，通过图论的方法建立电网数据库，从而方便地建立电网模型和电网分析计算；
潮流计算，根据电网的拓扑关系以及电网的实时运行数据进行潮流计算，获取各计算节点的潮流数据；
预设控制条件，对电网中的设备预设超供电过载条件，并编制用于表明控制优先级的操作序位表；
实时搜索电网中的设备的潮流数据，当一设备的潮流数据触发预设超供电过载条件时，判定该设备过载，并触发自动控制步骤，所述自动控制步骤具体如下：
通过电网模型获取过载设备的拓扑关系；
根据过载设备的拓扑关系搜寻最优的调整负荷路径，根据最优的调整负荷路径以及操作序位表，生成带有设备遥控序列的控制预案；
生成的控制预案经人工审核后导入至EMS能量管理系统，EMS能量管理系统根据所述控制预案中的设备遥控序列自动执行开关拉合操作。
本实施例通过建立电网模型，根据电网稳态过程遥信、遥测等实时运行数据，辅以图论算法、潮流计算等工具，预知各种负荷变化和网络结构的改变会不会危及系统的安全，系统中所有母线的电压是否在允许的范围以内，系统中各种元件(线路、变压器等)是否会出现过负荷，并通过操作序位表，实现电网负荷调整路径控制预案的智能生成，在线化程序式调控电网负荷。
实施例四
进一步的，所述实时搜索电网中的设备的潮流数据，当一设备的潮流数据触发预设超供电过载条件时，判定该设备过载的方法具体包括以下步骤：
使用Petri模型，根据电网中的设备建立Petri模型的库所，将电网中的设备的潮流数据作为Petri模型的输入源；
预先设定Petri模型中库所的限制条件，所述限制条件为库所对应的设备的超供电能力；
当一库所触发限制条件时，通过Petri模型判定过载的设备。
进一步的，所述根据过载设备的拓扑关系搜寻最优的调整负荷路径的具体方法包括以下步骤：
根据过载设备的拓扑关系，使用电网模型将过载设备影响范围内的网络节点和支路转换为电子图纸；
使用BFS广度优先搜索算法和DFS深度优先搜索算法，以电子图纸中的所有开关为可选动作开关，潮流框图连接线为路径，找到所有可能的调整负荷路径；
对所有可能的调整负荷路径分别进行转供容量、开关操作次数、网损、甩负荷校验，同时比较过载前电网运行方式，选取一条最优的调整负荷路径。若该调整负荷路径的转供容量、网损、甩负荷没有达到阀值，则直接淘汰该路径，依照以下4个原则选取最优路径：1、控制路径中主变、线路不过载；2、送电线路长度短、电压高；3、操作开关数量少；4、整体潮流较小。
根据校验结果选取最优的调整负荷路径的公式具体如下：
Ochose＝min(O1,O2,…,Oi,…,OH),i＝1,2,…,H
Oi＝r1·Llengthi+r2·Pflowi+r3·ΔUi+r4·Cti
式中：Ochose为选取的路径编号；H为生成路径总数；Oi为路径选择因子；r1～r4分别为路径i的长度Llengthi、整体潮流Pflowi、电压偏差ΔUi和开关操作总数Cti的权值
Figure BDA0002689593650000131
进一步的，所述操作序位表包括根据电网负荷的重要性以及电网潮流计算的历史数据编制的电网事故限电序位表、超供电能力限电序位表、事故拉停220千伏主变序位表以及地区电网年度低频减载动作序位表。
本实施例通过Petri模型实时监测电网中是否出现了过载设备，并自动找到过载设备，提高电网设备发生过载后的处理效率；能够自动选取最优的调整负荷路径，减轻调度员的日常工作量，减少误判断、误操作的概率，提升电网供电可靠性；将编制的电网事故限电序位表、超供电能力限电序位表、事故拉停220千伏主变序位表以及地区电网年度低频减载动作序位表导入系统，在线形成调整预案解决了调控员传统依据潮流计算结果人工调控存在的效率低下，处置不周密的问题；
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种电网超供电能力在线控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
源数据获取，通过EMS能量管理系统获取电网的实时运行数据；
建立电网模型，通过电网的实时运行数据，获取电网的拓扑关系以及计算节点，根据电网的拓扑关系以及计算节点生成电网模型，并利用绘图工具将电网模型绘制成电子图纸；
潮流计算，根据电网的拓扑关系以及电网的实时运行数据进行潮流计算，获取各计算节点的潮流数据；
预设控制条件，对电网中的设备预设超供电过载条件，并编制用于表明控制优先级的操作序位表；
实时搜索电网中的设备的潮流数据，当一设备的潮流数据触发预设超供电过载条件时，判定该设备过载，并触发自动控制步骤，所述自动控制步骤具体如下：
通过电网模型获取过载设备的拓扑关系；
根据过载设备的拓扑关系搜寻最优的调整负荷路径，根据最优的调整负荷路径以及操作序位表，生成带有设备遥控序列的控制预案；
根据所述控制预案中的设备遥控序列自动执行开关拉合操作；
其中，根据过载设备的拓扑关系搜寻最优的调整负荷路径的具体方法包括以下步骤：
根据过载设备的拓扑关系，使用电网模型将过载设备影响范围内的网络节点和支路转换为电子图纸；
使用BFS广度优先搜索算法和DFS深度优先搜索算法，以电子图纸中的所有开关为可选动作开关，潮流框图连接线为路径，找到所有可能的调整负荷路径；
对所有可能的调整负荷路径分别进行转供容量、开关操作次数、网损、甩负荷校验，同时比较过载前电网运行方式，选取一条最优的调整负荷路径。
2.根据权利要求1所述的一种电网超供电能力在线控制方法，其特征在于，所述实时搜索电网中的设备的潮流数据，当一设备的潮流数据触发预设超供电过载条件时，判定该设备过载的方法具体包括以下步骤：
使用Petri模型，根据电网中的设备建立Petri模型的库所，将电网中的设备的潮流数据作为Petri模型的输入源；
预先设定Petri模型中库所的限制条件，所述限制条件为库所对应的设备的超供电能力；
当一库所触发限制条件时，通过Petri模型判定过载的设备。
3.根据权利要求1所述的一种电网超供电能力在线控制方法，其特征在于：所述操作序位表包括：电网事故限电序位表、超供电能力限电序位表、事故拉停220千伏主变序位表以及地区电网年度低频减载动作序位表。
4.一种电网超供电能力在线控制设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器存储有指令，所述指令适于由处理器加载并执行以下步骤：
源数据获取，通过EMS能量管理系统获取电网的实时运行数据；
建立电网模型，通过电网的实时运行数据，获取电网的拓扑关系以及计算节点，根据电网的拓扑关系以及计算节点生成电网模型，并利用绘图工具将电网模型绘制成电子图纸；
潮流计算，根据电网的拓扑关系以及电网的实时运行数据进行潮流计算，获取各计算节点的潮流数据；
预设控制条件，对电网中的设备预设超供电过载条件，并编制用于表明控制优先级的操作序位表；
实时搜索电网中的设备的潮流数据，当一设备的潮流数据触发预设超供电过载条件时，判定该设备过载，并触发自动控制步骤，所述自动控制步骤具体如下：
通过电网模型获取过载设备的拓扑关系；
根据过载设备的拓扑关系搜寻最优的调整负荷路径，根据最优的调整负荷路径以及操作序位表，生成带有设备遥控序列的控制预案；
根据所述控制预案中的设备遥控序列自动执行开关拉合操作；
其中，根据过载设备的拓扑关系搜寻最优的调整负荷路径的具体方法包括以下步骤：
根据过载设备的拓扑关系，使用电网模型将过载设备影响范围内的网络节点和支路转换为电子图纸；
使用BFS广度优先搜索算法和DFS深度优先搜索算法，以电子图纸中的所有开关为可选动作开关，潮流框图连接线为路径，找到所有可能的调整负荷路径；
对所有可能的调整负荷路径分别进行转供容量、开关操作次数、网损、甩负荷校验，同时比较过载前电网运行方式，选取一条最优的调整负荷路径。
5.根据权利要求4所述的一种电网超供电能力在线控制设备，其特征在于，所述实时搜索电网中的设备的潮流数据，当一设备的潮流数据触发预设超供电过载条件时，判定该设备过载的方法具体包括以下步骤：
使用Petri模型，根据电网中的设备建立Petri模型的库所，将电网中的设备的潮流数据作为Petri模型的输入源；
预先设定Petri模型中库所的限制条件，所述限制条件为库所对应的设备的超供电能力；
当一库所触发限制条件时，通过Petri模型判定过载的设备。
6.根据权利要求4所述的一种电网超供电能力在线控制设备，其特征在于：所述操作序位表包括：电网事故限电序位表、超供电能力限电序位表、事故拉停220千伏主变序位表以及地区电网年度低频减载动作序位表。
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