[發(fā)明專利]海上油田群電網(wǎng)預想操作的在線仿真計算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410040921.0
• 申請日: 2014-01-28
• 公開（公告）號: CN103729574A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫英云;鐘健樑;謝小榮
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學;清華大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 北京金闕華進專利事務(wù)所(普通合伙) 11224
• 代理人: 吳鴻維

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)控制領(lǐng)域。具體涉及一種海上油田電網(wǎng)的在線仿真計算。

背景技術(shù)

由于陸上油氣資源日益枯竭，油田服務(wù)領(lǐng)域向海上尤其是向深海發(fā)展成為一種不可避免的趨勢。隨著海上油氣田開采規(guī)模的擴大，海上油氣田群的供電方式由傳統(tǒng)的各平臺電站單獨供電逐漸過渡到各平臺電站間電力組網(wǎng)聯(lián)合供電，即在原有平臺（電站）的基礎(chǔ)上，各平臺（電站）通過海纜互聯(lián)組成集發(fā)、輸、配、用為一體的海上油田群電網(wǎng)，在降低運行成本的同時也提高了供電的可靠性及穩(wěn)定性。

海上油田群電網(wǎng)和陸地電網(wǎng)最大區(qū)別在于其小網(wǎng)、大負荷的特性。由于油田生產(chǎn)流程的特殊性，現(xiàn)場大量采用注水泵等單機容量大的設(shè)備，個別注水泵容量超過1MW，占整個電網(wǎng)有功負荷的比重較大。這些大型電機啟動時啟動電流大，對系統(tǒng)造成較大沖擊，可能會引起系統(tǒng)電壓暫降，給電網(wǎng)的穩(wěn)定運行帶來隱患。因此對于海上油田群電網(wǎng)操作人員而言，迫切需要一種能夠輔助操作人員仿真評估某項操作之后電網(wǎng)運行狀態(tài)的實用方法，以幫助操作人員提前掌握該操作對電網(wǎng)的影響。這對于海上油田群電網(wǎng)的穩(wěn)定運行和油田平臺的安全、可靠、不間斷生產(chǎn)具有重大的意義。

目前對電網(wǎng)仿真主要采用基于微分代數(shù)模型的暫態(tài)仿真方法，其中朱旭凱等人2011年3月在《電網(wǎng)技術(shù)》雜志發(fā)表的論文《基于電力系統(tǒng)全數(shù)字實時仿真裝置的大電網(wǎng)機電暫態(tài)－電磁暫態(tài)混合仿真》（請補充所有引用論文的期刊名、日期）中提出利用暫態(tài)仿真的方法對電力系統(tǒng)的機電暫態(tài)及電磁暫態(tài)進行仿真，Vahid?Jalili-Marandi等人2012年在IEEE?Power?and?Energy?Society?General?Meeting會議上發(fā)表的論文《A?Real-time?Transient?Stability?Simulation?Tool?for?Large-scale?Power?Systems》中提出用暫態(tài)仿真方法來進行系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性計算；而近年來隨著新能源的大規(guī)模使用以及微網(wǎng)概念的提出，電力工作者對傳統(tǒng)的暫態(tài)仿真方法進行了拓展，如許寅等人2011年5月在《電力系統(tǒng)自動化》雜志上發(fā)表的論文《風力發(fā)電機組暫態(tài)仿真模型》中提出了風力發(fā)電機組的暫態(tài)仿真模型需要考慮風力發(fā)電機組的運行特性以及相關(guān)的保護與控制系統(tǒng)；高菲則在2012年發(fā)表的博士論文《交流型分布式電源及微網(wǎng)系統(tǒng)模型分析與暫態(tài)仿真》中針對微網(wǎng)電壓等級較低、容量較小等特點提出了用于微網(wǎng)的暫態(tài)仿真模型。

基于微分代數(shù)模型的暫態(tài)仿真方法（如陸地電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)中調(diào)度員模擬培訓系統(tǒng)采用的就是該方法）考慮了發(fā)電機、負荷等元件的準確的數(shù)學模型和動態(tài)特性，而且將繼保裝置的動作過程也包含在內(nèi)，因此可精確仿真系統(tǒng)的動態(tài)過程，保證結(jié)果的有效性，但該方法過于復雜，考慮到海上油田群電網(wǎng)中所采用燃氣輪發(fā)電機和大量泵類負荷的動態(tài)模型及其參數(shù)缺失，參數(shù)的缺失也導致暫態(tài)仿真方法的精確度不能得到保證；且有時操作人員需要對操作進行在線準實時模擬，考察操作是否可行，對仿真速度要求較高，暫態(tài)仿真方法運算時間較長，明顯不能滿足操作人員對仿真速度的要求。

發(fā)明內(nèi)容

目前還沒有專門針對海上油田群電網(wǎng)操作的仿真計算方法，本發(fā)明結(jié)合海上油田群電網(wǎng)實際情況，通過分析操作人員操作設(shè)備對電網(wǎng)造成的影響，根據(jù)電網(wǎng)的動態(tài)特性及設(shè)備的控制方式，結(jié)合操作人員預想操作，將電網(wǎng)的動態(tài)過程轉(zhuǎn)化為準穩(wěn)態(tài)模型的控制變量變化問題，進而采用經(jīng)過修改后的準穩(wěn)態(tài)模型對海油電網(wǎng)的動態(tài)過程進行模擬仿真，在保證結(jié)果有效性的同時也確保了運算的實時性，達到幫助運行人員提前了解某項操作對電網(wǎng)所產(chǎn)生的影響的目的。

本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案。

一種海上油田群電網(wǎng)預想操作的在線仿真計算方法，其特征在于：所述仿真計算方法結(jié)合海上油田群電網(wǎng)實際情況，通過分析操作人員操作設(shè)備對電網(wǎng)造成的影響，根據(jù)電網(wǎng)的動態(tài)特性及設(shè)備的控制方式，結(jié)合操作人員預想操作，將電網(wǎng)的動態(tài)過程轉(zhuǎn)化為準穩(wěn)態(tài)模型的控制變量變化問題，進而采用經(jīng)過修改后的準穩(wěn)態(tài)模型對海油電網(wǎng)的動態(tài)過程進行模擬仿真。

一種海上油田群電網(wǎng)預想操作的在線仿真計算方法，其特征在于，所述在線仿真計算方法包括以下步驟：

（1）生成海上油田群電網(wǎng)的偽量測數(shù)據(jù)，根據(jù)操作人員的預想操作來修改經(jīng)過狀態(tài)估計后的電網(wǎng)數(shù)據(jù)，形成偽量測數(shù)據(jù)；

其中狀態(tài)估計方法為本領(lǐng)域的已有技術(shù)，包括但不限于專利CN103107536A所描述的狀態(tài)估計方法。

（2）基于偽量測數(shù)據(jù)對油田群電網(wǎng)進行拓撲分析，實現(xiàn)把所述偽量測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為IEEE潮流數(shù)據(jù)文件；