[發(fā)明專利]大型電力系統(tǒng)實(shí)時仿真系統(tǒng)中模型的拼接及整合的方法

有效

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• 申請日: 2011-05-12
• 公開（公告）號: CN102184331A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邱健;嚴(yán)劍峰;于之虹;于海承;史東宇;張睿;陸俊
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電力科學(xué)研究院
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;G06Q50/00
• 代理公司: 北京安博達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬電力系統(tǒng)仿真與計算分析領(lǐng)域，具體涉及一種大型電力系統(tǒng)實(shí)時仿真系統(tǒng)中模型的拼接及整合的方法。

背景技術(shù)

隨著我國跨大區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)系統(tǒng)的建立，保證大電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，建立電網(wǎng)安全防御體系，開展電力系統(tǒng)在線動態(tài)安全評估和預(yù)警迫在眉睫，這對優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、提高輸電能力和供電質(zhì)量、緩解電力供應(yīng)整體緊張局面也具有重要的意義。而擁有詳細(xì)的計算模型以及能反映電網(wǎng)實(shí)時運(yùn)行工況的數(shù)據(jù)源則是電力系統(tǒng)在線動態(tài)安全評估和預(yù)警系統(tǒng)能夠充分發(fā)揮其作用的前提。只有這樣，實(shí)時仿真系統(tǒng)才能得出合理、可信的在線分析結(jié)果。然而，傳統(tǒng)的大型電力系統(tǒng)模型在不同的應(yīng)用要求下建立方式并不一致。

離線模型用于運(yùn)行方式部門對電力系統(tǒng)規(guī)劃、歷史故障的潮流及暫態(tài)穩(wěn)定分析，其建立較詳細(xì)，參數(shù)不僅包括穩(wěn)態(tài)參數(shù)，還包括較詳細(xì)的零序參數(shù)及發(fā)電機(jī)和負(fù)荷的詳細(xì)模型，但由于模型建立在離線的基礎(chǔ)上，所以無實(shí)時的開關(guān)、刀閘模型。基于以上特點(diǎn)，離線模型的建模一般超前實(shí)際的電力系統(tǒng)，非實(shí)時運(yùn)行的電力系統(tǒng)模型。相比之下，在線模型用于調(diào)度自動化部門對電力系統(tǒng)實(shí)時狀況的分析，主要應(yīng)用于SCADA及PAS的高級應(yīng)用，其建立一般僅包含轄區(qū)內(nèi)高壓主網(wǎng)，參與實(shí)時狀態(tài)估計及在線潮流計算的數(shù)據(jù)也不包含詳細(xì)的低壓部分模型，對于網(wǎng)省級別，220kV及以下部分電網(wǎng)通常采用動態(tài)等值的方式處理。此外，在線模型的參數(shù)無暫態(tài)參數(shù)，僅包含穩(wěn)態(tài)參數(shù)，但因在線數(shù)據(jù)來源于實(shí)時采集的SCADA，支持拓?fù)涔δ埽紨?shù)據(jù)中有開關(guān)及刀閘模型信息。綜合分析離線、在線這兩套模型，我們可知離線模型滿足穩(wěn)定分析的要求，但由于其無法體現(xiàn)電網(wǎng)的實(shí)時性，在穩(wěn)定性分析及安全分析方面會引起較大誤差，結(jié)果偏于保守。而在線模型及數(shù)據(jù)只能滿足穩(wěn)態(tài)分析的要求，無法應(yīng)用于涉及到微分方程求解的穩(wěn)定性分析中。

除此之外，由于電網(wǎng)在地理位置的空間上互聯(lián)為一體，并按照其本身的物理規(guī)律變化，而由于管理體制等原因，對電網(wǎng)的分析和控制決策卻是分區(qū)的，是分別、獨(dú)立進(jìn)行的，這就導(dǎo)致了在某一區(qū)域電網(wǎng)下，很難采集到管轄電網(wǎng)以外的實(shí)時數(shù)據(jù)。因此，在全網(wǎng)的范圍內(nèi)如何建立在線動態(tài)安全評估和預(yù)警系統(tǒng)的電網(wǎng)模型，如何拼接及整合整個分區(qū)管理的電網(wǎng)模型及數(shù)據(jù)至關(guān)重要。

國內(nèi)外同類技術(shù)中主要包括多級電網(wǎng)模型集成，其缺陷是不滿足穩(wěn)定分析(涉及微分方程)的要求；也有采用等值方法的在線/離線電網(wǎng)模型重建，但是由于采用等值方式，應(yīng)用效果和范圍受到限制，并且未被廣泛驗(yàn)證和使用。

1)多級電網(wǎng)模型集成

電力系統(tǒng)調(diào)度一般采用分級電網(wǎng)監(jiān)控方式。下級調(diào)度中心只建立監(jiān)控范圍內(nèi)的電網(wǎng)模型，外部電網(wǎng)采用等值處理。分級監(jiān)控的調(diào)度方式，使得上級調(diào)度中心無法獲得整個轄區(qū)內(nèi)詳細(xì)的電網(wǎng)模型。多級電網(wǎng)模型集成通過分析上下級調(diào)度中心之間的關(guān)口網(wǎng)絡(luò)，對分散的各級電網(wǎng)模型有效的集成，形成本轄區(qū)內(nèi)詳細(xì)的電網(wǎng)模型。但是，由于較難獲取本轄區(qū)外的最新電網(wǎng)模型和實(shí)時數(shù)據(jù)，以及無法提供電氣設(shè)備的詳細(xì)模型和參數(shù)，因此，不能計及外網(wǎng)的動態(tài)特性，無法滿足電網(wǎng)在線安全分析的精度要求。

2)在線/離線電網(wǎng)模型重建

電網(wǎng)模型重建利用電力系統(tǒng)調(diào)度中心本轄區(qū)內(nèi)的在線計算數(shù)據(jù)和離線數(shù)據(jù)，將外網(wǎng)的離線數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)等值與在線計算數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接，得到一個既能反映內(nèi)部網(wǎng)的實(shí)時狀態(tài)又在一定程度上考慮了外網(wǎng)對內(nèi)網(wǎng)影響的網(wǎng)絡(luò)模型。其中，外網(wǎng)等值方式大致分為兩種：(1)直接等值法，將所有外部網(wǎng)絡(luò)等值為一個規(guī)模較小的等值網(wǎng)絡(luò)，等值方法有Ward等值及其變種和REI等值兩種；(2)保留少量外網(wǎng)廠站的詳細(xì)模型作為緩沖網(wǎng)，而將外網(wǎng)其它部分都作等值的緩沖網(wǎng)等值模型；但是，這些方法都是對外部電網(wǎng)模型采用動態(tài)等值的處理，由于系統(tǒng)穩(wěn)定模式變化的復(fù)雜性，等值網(wǎng)絡(luò)難以實(shí)現(xiàn)對原始網(wǎng)絡(luò)動態(tài)特征的完整保全，因此，動態(tài)等值法在在線領(lǐng)域一直沒有得到很好的解決。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，為大型實(shí)時仿真系統(tǒng)建立一套完整的離線、在線模型及數(shù)據(jù)匹配的計算模型。具體說就是發(fā)明一種將時間及空間上不一致的離線模型及數(shù)據(jù)與在線數(shù)據(jù)整合，并在秒或分鐘級內(nèi)提供一套建模完整、與實(shí)際電力系統(tǒng)工況一致的整合數(shù)據(jù)的方法。

依據(jù)本發(fā)明的一種大型電力系統(tǒng)實(shí)時仿真系統(tǒng)中模型的拼接及整合的方法，包括以下步驟：

1)在線數(shù)據(jù)的檢查及在線模型的拼接，包括主區(qū)/子區(qū)電網(wǎng)等值設(shè)備映射、子區(qū)邊界確定和邊界處理、子區(qū)之間的邊界處理、統(tǒng)一電壓和功率基準(zhǔn)值、等值設(shè)備與等值電網(wǎng)的處理，從而得到統(tǒng)一的、詳細(xì)的電網(wǎng)模型和實(shí)時數(shù)據(jù)；