CN112561259A - 变电站智能在线负荷建模方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种变电站智能在线负荷建模方法，包括待分析电网的全网负荷数据采集；根据得到的全网负荷数据进行数据建模；根据得到的建模后的数据，进行数据融合；对得到的融合后的数据进行数据展示。本发明通过获取电网数据，进行变电站的在线负荷建模，同时进行海量的数据处理，实现了数据的统一、核查和展示，最终提高了电网仿真计算的精度，有利于电网公司充分掌握电网运行特性，而且可靠性高、效率较高且准确性较高。

Description

变电站智能在线负荷建模方法
技术领域
本发明属于电气自动化领域，具体涉及一种变电站智能在线负荷建模方法。
背景技术
随着经济技术的发展和人们生活水平的提高，电能已经成为了人们生产和生活中必不可少的二次能源，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。因此，电力系统的稳定可靠运行，就成为了电力系统最重要的任务之一。
负荷建模是电力系统的重要工作之一。负荷建模能够帮助电力系统更好的了解电网负荷及其分布，而且能够帮助电力系统进行精确的仿真计算，以及了解电网运行特性。
目前，传统的负荷建模方法，通常是对220千伏变电站110千伏出线的负荷特性进行人工调查统计，得到负荷模型参数。传统方法由人工完成统计计算，工作量大，建模准确性及效率不高，而且统计范围有限，无法真实反映电网的特性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可靠性高、效率较高且准确性较高的变电站智能在线负荷建模方法。
本发明提供的这种变电站智能在线负荷建模方法，包括如下步骤：
S1.待分析电网的全网负荷数据采集；
S2.根据步骤S1得到的全网负荷数据，进行数据建模；
S3.根据步骤S2得到的建模后的数据，进行数据融合；
S4.对步骤S3得到的融合后的数据，进行数据展示。
步骤S1所述的待分析电网的全网负荷数据采集，具体为采用如下步骤采集全网负荷数据：
营销系统数据：通过调用大数据平台NIFI组件，自动同步营销系统的用户档案数据；通过用户档案数据建立变电站与用户的关联关系；
用电信息采集系统数据：通过调用大数据平台NIFI组件，自动同步用电信息采集系统的用户运行数据；通过用户运行数据获取每个用户在各个点位的有功功率值；
PMS/GIS数据：通过调用大数据平台NIFI组件，自动同步PMS/GIS系统的变电站档案数据；通过变电站档案数据将用户侧数据与调度侧数据融合贯通；
EMS/OMS数据文件：获取运行数据E文件，模型CIME文件，OMS变电站台账文件；运行数据E文件包括省调数据和地调数据，共15类，每若干分钟传输一个断面点的数据；模型CIME文件包括运行设备信息；OMS变电站台账文件包括PMS、EMS、OMS三个系统的互联成果。
所述的通过调用大数据平台NIFI组件，自动同步用电信息采集系统的用户运行数据；通过用户运行数据获取每个用户在各个点位的有功功率值，具体为采用如下步骤获取用户运行数据：
针对专变变电站：
A1.根据电能表编号，计算用户在96个点位的有功值：
若电能表存在96个点位的有功值，则取具体96个点位有功值；
若电能表只有4个点位的有功值，则剩余的92个点位取该4个点位的有功值的平均值；
A2.根据电能表编号上溯到对应的变电站，并将该变电站下的所有电能表有功值按用电分类小类汇总成该变电站有功值；
A3.根据步骤A2的用电分类小类，获取该类型下的感应电动机参数值，并将感应电动机参数值乘以该变电站有功值从而得到该变电站负荷；
针对共变变电站：
针对公共变电站的10kV变电站：
B1.根据电能表编号，计算用户在96个点位的有功值：
若电能表存在96个点位的有功值，则取具体96个点位有功值；
若电能表只有4个点位的有功值，则剩余的92个点位取该4个点位的有功值的平均值；
B2.根据电能表编号上溯到对应的台区，并将该变电站下的所有电能表有功值按用电分类小类汇总成该变电站有功值；
B3.根据步骤B2的用电分类小类，获取该类型下的感应电动机参数值，并将感应电动机参数值乘以该变电站有功值从而得到该变电站负荷；
针对公共变电站的35kV变电站：
C1.根据电能表编号，计算用户在96个点位的有功值：
若电能表存在96个点位的有功值，则取具体96个点位有功值；
若电能表只有4个点位的有功值，则剩余的92个点位取该4个点位的有功值的平均值；
C2.将电压等级为35kV的变电站的下属用户的电能表有功值各自按用电类型求和；
C3.根据用电分类，获取该类型感应电动机参数值，并将感应电动机参数值乘以该变电站有功值从而得到该变电站负荷；
针对公共变电站的110kV变电站：
D1.计算110kV变电站拓扑关系：
根据EMS系统计算的线路两端的有功值，计算110kV变电站的与35kV变电站上下级关系；
根据营销系统线路两端的变电站信息，计算110kV变电站与10kV台区上下级关系；
D2.根据步骤D1得到的110kV变电站拓扑关系，计算110kV变电站下属的35kV变电站、10kV台区所有电能表的有功值，并按用电类型相加得到有功值；
D3.根据用电分类，获取该类型感应电动机参数值，并将感应电动机参数值乘以该变电站有功值从而得到该变电站负荷；
针对公共变电站的220kV变电站：
E1.计算220kV变电站拓扑关系：
根据EMS系统计算的线路两端的有功值，计算220kV变电站的与110kV变电站的上下级关系，以及计算220kV变电站的与35kV变电站的上下级关系；
根据营销系统线路两端的变电站信息，计算220kV变电站与10kV台区上下级关系；
E2.根据步骤E1得到的220kV变电站拓扑关系，计算220kV变电站下属的110kV变电站、35kV变电站和10kV台区所有电能表的有功值，并按用电类型相加得到有功值；
E3.根据用电分类，获取该类型感应电动机参数值，并将感应电动机参数值乘以该变电站有功值从而得到该变电站负荷。
步骤S2所述的根据步骤S1得到的全网负荷数据，进行数据建模，具体为采用如下步骤进行数据建模：
a.对EMS系统中变电站拓扑关系进行整合；
b.对营销系统-PMS系统-OMS系统-EMS系统变电站进行关联；
c.对用户的运行数据进行整合；
d.小电源发电数据进行整理；
e.站-线-计量点-户关系进行整合；
f.计算并得到用户用电负荷分类、用户用电负荷层级、变电站感应电动机比例和地区感应电动机比例；
g.通过变电站信息表和变电站负荷有功功率，计算得到变电站数据、用电分类比例和感应电动机比例值；
h.通过原始数据与结果数据核查，保证数据的准确性。
步骤S3所述的根据步骤S2得到的建模后的数据，进行数据融合，具体为通过营销系统用户档案表中的用户编号字段和用电信息采集系统中计量点表中的用户编号进行映射，建立用户与电能表的关系并获取用户的有功功率；通过营销系统变电站表的PMSID字段和PMS系统的变电站表的ID，建立营销、PMS变电站关联关系；通过OMS系统的变电站台账信息表进行映射，将用户侧数据与调度侧数据串联。
步骤S4所述的对步骤S3得到的融合后的数据，进行数据展示，具体为采用如下规则进行数据展示：
进行全省变电站数据统计、变电站用电分类计算和变电站感应电动机比例值计算；
按电压分别统计并展示电网220kv、110kv、35kv的变电站数量；
通过用电大类、用电小分类计算得到电网下各地市感应电动机平均值，并通过柱状图展示各地市的感应电动机比例值；
分别按设定的条件展示感应电动机96点位值；
按用电大类、用电小类分类统计变电站96点位感应电动机值；
按地区统计变电站96点位感应电动机值。
本发明提供的这种变电站智能在线负荷建模方法，通过获取电网数据，进行变电站的在线负荷建模，同时进行海量的数据处理，实现了数据的统一、核查和展示，最终提高了电网仿真计算的精度，有利于电网公司充分掌握电网运行特性，而且可靠性高、效率较高且准确性较高。
附图说明
图1为本发明方法的方法流程示意图。
具体实施方式
如图1所示为本发明方法的方法流程示意图：本发明提供的这种变电站智能在线负荷建模方法，包括如下步骤：
S1.待分析电网的全网负荷数据采集；具体为采用如下步骤采集全网负荷数据：
营销系统数据：通过调用大数据平台NIFI组件，自动同步营销系统的用户档案数据；通过用户档案数据建立变电站与用户的关联关系；
用电信息采集系统数据：通过调用大数据平台NIFI组件，自动同步用电信息采集系统的用户运行数据；通过用户运行数据获取每个用户在各个点位的有功功率值；
具体实施时，具体为采用如下步骤获取用户运行数据：
针对专变变电站：
A1.根据电能表编号，计算用户在96个点位的有功值：
若电能表存在96个点位的有功值，则取具体96个点位有功值；
若电能表只有4个点位的有功值，则剩余的92个点位取该4个点位(一般为7点，11点，15点和19点)的有功值的平均值；
A2.根据电能表编号上溯到对应的变电站，并将该变电站下的所有电能表有功值按用电分类小类汇总成该变电站有功值；
A3.根据步骤A2的用电分类小类，获取该类型下的感应电动机参数值，并将感应电动机参数值乘以该变电站有功值从而得到该变电站负荷；
针对共变变电站：
针对公共变电站的10kV变电站：
B1.根据电能表编号，计算用户在96个点位的有功值：
若电能表存在96个点位的有功值，则取具体96个点位有功值；
若电能表只有4个点位的有功值，则剩余的92个点位取该4个点位的有功值的平均值；
B2.根据电能表编号上溯到对应的台区，并将该变电站下的所有电能表有功值按用电分类小类汇总成该变电站有功值；
B3.根据步骤B2的用电分类小类，获取该类型下的感应电动机参数值，并将感应电动机参数值乘以该变电站有功值从而得到该变电站负荷；
针对公共变电站的35kV变电站：
C1.根据电能表编号，计算用户在96个点位的有功值：
若电能表存在96个点位的有功值，则取具体96个点位有功值；
若电能表只有4个点位的有功值，则剩余的92个点位取该4个点位的有功值的平均值；
C2.将电压等级为35kV的变电站的下属用户的电能表有功值各自按用电类型求和；
C3.根据用电分类，获取该类型感应电动机参数值，并将感应电动机参数值乘以该变电站有功值从而得到该变电站负荷；
针对公共变电站的110kV变电站：
D1.计算110kV变电站拓扑关系：
根据EMS系统计算的线路两端的有功值，计算110kV变电站的与35kV变电站上下级关系；
根据营销系统线路两端的变电站信息，计算110kV变电站与10kV台区上下级关系；
D2.根据步骤D1得到的110kV变电站拓扑关系，计算110kV变电站下属的35kV变电站、10kV台区所有电能表的有功值，并按用电类型相加得到有功值；
D3.根据用电分类，获取该类型感应电动机参数值，并将感应电动机参数值乘以该变电站有功值从而得到该变电站负荷；
针对公共变电站的220kV变电站：
E1.计算220kV变电站拓扑关系：
根据EMS系统计算的线路两端的有功值，计算220kV变电站的与110kV变电站的上下级关系，以及计算220kV变电站的与35kV变电站的上下级关系；
根据营销系统线路两端的变电站信息，计算220kV变电站与10kV台区上下级关系；
E2.根据步骤E1得到的220kV变电站拓扑关系，计算220kV变电站下属的110kV变电站、35kV变电站和10kV台区所有电能表的有功值，并按用电类型相加得到有功值；
E3.根据用电分类，获取该类型感应电动机参数值，并将感应电动机参数值乘以该变电站有功值从而得到该变电站负荷；
其中，在统计中，统计电能表每天数量，和运行电能表做对比，确保在统计过程中不遗漏数据；统计有功值，电压，电流等数据中的空值和零值，和源表数据做对比，确保数据在处理过程中不缺失；通过对比调控侧和用户侧统计的有功值，对比两边的结果保证统计结果准确；通过拓扑关系，从35kV，110kV，220kV按从属的层级关系统计上下级变电站有功值，核查上下级有功值是否守恒，保证数据的内在逻辑自洽；
PMS/GIS数据：通过调用大数据平台NIFI组件，自动同步PMS/GIS系统的变电站档案数据；通过变电站档案数据将用户侧数据与调度侧数据融合贯通；
EMS/OMS数据文件：获取运行数据E文件，模型CIME文件，OMS变电站台账文件；运行数据E文件包括省调数据和地调数据，共15类，每若干分钟传输一个断面点的数据；模型CIME文件包括运行设备信息；OMS变电站台账文件包括PMS、EMS、OMS三个系统的互联成果；
S2.根据步骤S1得到的全网负荷数据，进行数据建模；具体为采用如下步骤进行数据建模：
a.对EMS系统中变电站拓扑关系进行整合；
b.对营销系统-PMS系统-OMS系统-EMS系统变电站进行关联；
c.对用户的运行数据进行整合；
d.小电源发电数据进行整理；
e.站-线-计量点-户关系进行整合；
f.计算并得到用户用电负荷分类、用户用电负荷层级、变电站感应电动机比例和地区感应电动机比例；
g.通过变电站信息表和变电站负荷有功功率，计算得到变电站数据、用电分类比例和感应电动机比例值；
h.通过原始数据与结果数据核查，保证数据的准确性；
S3.根据步骤S2得到的建模后的数据，进行数据融合；具体为通过营销系统用户档案表中的用户编号字段和用电信息采集系统中计量点表中的用户编号进行映射，建立用户与电能表的关系并获取用户的有功功率；通过营销系统变电站表的PMSID字段和PMS系统的变电站表的ID，建立营销、PMS变电站关联关系；通过OMS系统的变电站台账信息表进行映射，将用户侧数据与调度侧数据串联；
在具体实施时，可以通过大数据平台，集成各业务应用系统，各系统数据汇聚到大数据平台，基于大数据平台数据开展负荷建模工作，融合各业务系统数据，实现跨专业、跨部门数据融合贯通；最终形成所有变电站的线路的有功、无功、三相电流值及用电分类等数据追溯分析；
S4.对步骤S3得到的融合后的数据，进行数据展示；具体为采用如下规则进行数据展示：
进行全省变电站数据统计、变电站用电分类计算和变电站感应电动机比例值计算；
按电压分别统计并展示电网220kv、110kv、35kv的变电站数量；
通过用电大类、用电小分类计算得到电网下各地市感应电动机平均值，并通过柱状图展示各地市的感应电动机比例值；
具体实施时，用电大类包括大工业用电、农业生产用电、居民生活用电、非居民用电、泵售用电和其它用电类型；
用电小分类包括大工业用电、乡村居民生活用电、中小学教学用电、农业生产用电、居民生活用电、城镇居民生活用电、农业排灌用电、贫困县农业排灌用电、非居民照明用电、普通工业用电、泵售用电、非工业用电、商业用电用电、泵售普工用电、非普工业用电和其它用电；
分别按设定的条件展示感应电动机96点位值；
按用电大类、用电小类分类统计变电站96点位感应电动机值；
按地区统计变电站96点位感应电动机值。
在上述计算过程中，由于计算量巨大，本发明方法采用分布式计算框架，对海量数据进行存储和计算，极大地提升了计算能力。

Claims (6)

1.一种变电站智能在线负荷建模方法，包括如下步骤：
S1.待分析电网的全网负荷数据采集；
S2.根据步骤S1得到的全网负荷数据，进行数据建模；
S3.根据步骤S2得到的建模后的数据，进行数据融合；
S4.对步骤S3得到的融合后的数据，进行数据展示。
2.根据权利要求1所述的变电站智能在线负荷建模方法，其特征在于步骤S1所述的待分析电网的全网负荷数据采集，具体为采用如下步骤采集全网负荷数据：
营销系统数据：通过调用大数据平台NIFI组件，自动同步营销系统的用户档案数据；通过用户档案数据建立变电站与用户的关联关系；
用电信息采集系统数据：通过调用大数据平台NIFI组件，自动同步用电信息采集系统的用户运行数据；通过用户运行数据获取每个用户在各个点位的有功功率值；
PMS/GIS数据：通过调用大数据平台NIFI组件，自动同步PMS/GIS系统的变电站档案数据；通过变电站档案数据将用户侧数据与调度侧数据融合贯通；
EMS/OMS数据文件：获取运行数据E文件，模型CIME文件，OMS变电站台账文件；运行数据E文件包括省调数据和地调数据，共15类，每若干分钟传输一个断面点的数据；模型CIME文件包括运行设备信息；OMS变电站台账文件包括PMS、EMS、OMS三个系统的互联成果。
3.根据权利要求2所述的变电站智能在线负荷建模方法，其特征在于所述的通过调用大数据平台NIFI组件，自动同步用电信息采集系统的用户运行数据；通过用户运行数据获取每个用户在各个点位的有功功率值，具体为采用如下步骤获取用户运行数据：
针对专变变电站：
A1.根据电能表编号，计算用户在96个点位的有功值：
若电能表存在96个点位的有功值，则取具体96个点位有功值；
若电能表只有4个点位的有功值，则剩余的92个点位取该4个点位的有功值的平均值；
A2.根据电能表编号上溯到对应的变电站，并将该变电站下的所有电能表有功值按用电分类小类汇总成该变电站有功值；
A3.根据步骤A2的用电分类小类，获取该类型下的感应电动机参数值，并将感应电动机参数值乘以该变电站有功值从而得到该变电站负荷；
针对共变变电站：
针对公共变电站的10kV变电站：
B1.根据电能表编号，计算用户在96个点位的有功值：
若电能表存在96个点位的有功值，则取具体96个点位有功值；
若电能表只有4个点位的有功值，则剩余的92个点位取该4个点位的有功值的平均值；
B2.根据电能表编号上溯到对应的台区，并将该变电站下的所有电能表有功值按用电分类小类汇总成该变电站有功值；
B3.根据步骤B2的用电分类小类，获取该类型下的感应电动机参数值，并将感应电动机参数值乘以该变电站有功值从而得到该变电站负荷；
针对公共变电站的35kV变电站：
C1.根据电能表编号，计算用户在96个点位的有功值：
若电能表存在96个点位的有功值，则取具体96个点位有功值；
若电能表只有4个点位的有功值，则剩余的92个点位取该4个点位的有功值的平均值；
C2.将电压等级为35kV的变电站的下属用户的电能表有功值各自按用电类型求和；
C3.根据用电分类，获取该类型感应电动机参数值，并将感应电动机参数值乘以该变电站有功值从而得到该变电站负荷；
针对公共变电站的110kV变电站：
D1.计算110kV变电站拓扑关系：
根据EMS系统计算的线路两端的有功值，计算110kV变电站的与35kV变电站上下级关系；
根据营销系统线路两端的变电站信息，计算110kV变电站与10kV台区上下级关系；
D2.根据步骤D1得到的110kV变电站拓扑关系，计算110kV变电站下属的35kV变电站、10kV台区所有电能表的有功值，并按用电类型相加得到有功值；
D3.根据用电分类，获取该类型感应电动机参数值，并将感应电动机参数值乘以该变电站有功值从而得到该变电站负荷；
针对公共变电站的220kV变电站：
E1.计算220kV变电站拓扑关系：
根据EMS系统计算的线路两端的有功值，计算220kV变电站的与110kV变电站的上下级关系，以及计算220kV变电站的与35kV变电站的上下级关系；
根据营销系统线路两端的变电站信息，计算220kV变电站与10kV台区上下级关系；
E2.根据步骤E1得到的220kV变电站拓扑关系，计算220kV变电站下属的110kV变电站、35kV变电站和10kV台区所有电能表的有功值，并按用电类型相加得到有功值；
E3.根据用电分类，获取该类型感应电动机参数值，并将感应电动机参数值乘以该变电站有功值从而得到该变电站负荷。
4.根据权利要求3所述的变电站智能在线负荷建模方法，其特征在于步骤S2所述的根据步骤S1得到的全网负荷数据，进行数据建模，具体为采用如下步骤进行数据建模：
a.对EMS系统中变电站拓扑关系进行整合；
b.对营销系统-PMS系统-OMS系统-EMS系统变电站进行关联；
c.对用户的运行数据进行整合；
d.小电源发电数据进行整理；
e.站-线-计量点-户关系进行整合；
f.计算并得到用户用电负荷分类、用户用电负荷层级、变电站感应电动机比例和地区感应电动机比例；
g.通过变电站信息表和变电站负荷有功功率，计算得到变电站数据、用电分类比例和感应电动机比例值；
h.通过原始数据与结果数据核查，保证数据的准确性。
5.根据权利要求4所述的变电站智能在线负荷建模方法，其特征在于步骤S3所述的根据步骤S2得到的建模后的数据，进行数据融合，具体为通过营销系统用户档案表中的用户编号字段和用电信息采集系统中计量点表中的用户编号进行映射，建立用户与电能表的关系并获取用户的有功功率；通过营销系统变电站表的PMSID字段和PMS系统的变电站表的ID，建立营销、PMS变电站关联关系；通过OMS系统的变电站台账信息表进行映射，将用户侧数据与调度侧数据串联。
6.根据权利要求5所述的变电站智能在线负荷建模方法，其特征在于步骤S4所述的对步骤S3得到的融合后的数据，进行数据展示，具体为采用如下规则进行数据展示：
进行全省变电站数据统计、变电站用电分类计算和变电站感应电动机比例值计算；
按电压分别统计并展示电网220kv、110kv、35kv的变电站数量；
通过用电大类、用电小分类计算得到电网下各地市感应电动机平均值，并通过柱状图展示各地市的感应电动机比例值；
分别按设定的条件展示感应电动机96点位值；
按用电大类、用电小类分类统计变电站96点位感应电动机值；
按地区统计变电站96点位感应电动机值。
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