電網(wǎng)負(fù)荷實(shí)時(shí)數(shù)字建模方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真建模技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于深度優(yōu)先搜索算 法的電網(wǎng)負(fù)荷實(shí)時(shí)數(shù)字建模方法，屬于電力系統(tǒng)負(fù)荷建模的創(chuàng)新方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電力系統(tǒng)規(guī)模不斷擴(kuò)大以及高壓直流（HVDC)和新型靈活交流輸電系統(tǒng) (FACTS)設(shè)備不斷接入系統(tǒng)，采用實(shí)時(shí)數(shù)字仿真平臺(tái)RTDS(RealTimeDigitalSimulator) 針對(duì)大規(guī)模電力系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真研宄成為一種發(fā)展趨勢(shì)。如何在RTDS平臺(tái)中快速準(zhǔn)確 地搭建大規(guī)模電網(wǎng)的仿真系統(tǒng)具有至關(guān)重要的作用。
[0003] RTDS建模數(shù)據(jù)通常來(lái)源于電力系統(tǒng)仿真軟件（比如：潮流及暫態(tài)穩(wěn)定程序BPA) 數(shù)據(jù)。受電磁暫態(tài)仿真計(jì)算和RTDS仿真資源的限制，一般需要對(duì)原始電網(wǎng)進(jìn)行一定程度的 等值簡(jiǎn)化。目前在RTDS平臺(tái)中搭建大規(guī)模電網(wǎng)仿真系統(tǒng)通常采用的簡(jiǎn)化方法是對(duì)220kV 電壓等級(jí)以下的系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)化，忽略220kV主變模型，將負(fù)荷等值掛在220kV母線(xiàn)上，并將 站點(diǎn)負(fù)荷與低壓側(cè)無(wú)功補(bǔ)償分開(kāi)建模，以消除兩者歸并對(duì)負(fù)荷特性造成的影響。此外，為減 少RTDS占用資源，針對(duì)220kV電網(wǎng)只搭建環(huán)網(wǎng)部分，忽略潮流下送的輻射狀站點(diǎn)，并將其等 值為負(fù)荷掛在相連母線(xiàn)上。由此可見(jiàn)在負(fù)荷建模時(shí)，每一個(gè)220kV母線(xiàn)上的負(fù)荷功率值都 要結(jié)合該站點(diǎn)的電網(wǎng)接線(xiàn)和BPA潮流結(jié)果進(jìn)行分析計(jì)算。當(dāng)電網(wǎng)規(guī)模較大時(shí)，負(fù)荷的建模 將是整個(gè)建模過(guò)程中最耗時(shí)且最易計(jì)算出錯(cuò)的環(huán)節(jié)。因此有必要提出一種新的快速高效地 負(fù)荷建模方法，該方法能夠很大程度提高建模效率和建模準(zhǔn)確率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的第一個(gè)目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種基于深度優(yōu)先搜 索算法的電網(wǎng)負(fù)荷實(shí)時(shí)數(shù)字建模方法。本發(fā)明通過(guò)應(yīng)用深度優(yōu)先搜索算法，將電力網(wǎng)絡(luò)視 為節(jié)點(diǎn)圖進(jìn)行遍歷，根據(jù)建模要求在遍歷過(guò)程中進(jìn)行負(fù)荷的等值簡(jiǎn)化計(jì)算，將負(fù)荷建模過(guò) 程程序化，有效地解決了計(jì)算的繁瑣重復(fù)性，避免了出錯(cuò)并提高了建模效率。
[0005] 本發(fā)明的另一個(gè)目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種基于深度優(yōu)先搜 索算法的電網(wǎng)負(fù)荷實(shí)時(shí)數(shù)字建模系統(tǒng)。
[0006] 本發(fā)明的第一個(gè)目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0007] 一種基于深度優(yōu)先搜索算法的電網(wǎng)負(fù)荷實(shí)時(shí)數(shù)字建模方法，包括下列步驟：
[0008] S1、讀取電力系統(tǒng)仿真軟件中的潮流數(shù)據(jù)文件，通過(guò)上述潮流數(shù)據(jù)文件分析網(wǎng)絡(luò) 結(jié)構(gòu)并存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)信息和支路信息；
[0009] S2、建立電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，指定需要搭建負(fù)荷的節(jié)點(diǎn)K;
[0010] S3、檢測(cè)是否存在與所述指定節(jié)點(diǎn)K相連的尚未遍歷的同電壓等級(jí)的支路，若不 存在，則跳至下一步驟；若存在，采用深度優(yōu)先搜索算法檢測(cè)與該指定節(jié)點(diǎn)K相連的尚未遍 歷的同電壓等級(jí)的支路，若該支路判斷為環(huán)路或者潮流上送的輻射狀支路，則忽略該支路， 否則記下該支路，并進(jìn)行等值，所述等值方法為將所述支路上所有節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷功率值疊加 到指定節(jié)點(diǎn)K上；
[0011] S4、將指定節(jié)點(diǎn)K上的有功負(fù)荷功率值與所有保留的輻射狀支路上節(jié)點(diǎn)的有功負(fù) 荷功率值相加作為指定節(jié)點(diǎn)K的有功等值負(fù)荷功率值，將指定節(jié)點(diǎn)K上無(wú)功負(fù)荷功率值與 所有保留的輻射狀支路上節(jié)點(diǎn)的無(wú)功負(fù)荷功率值相加作為指定節(jié)點(diǎn)K的無(wú)功等值負(fù)荷功 率值；
[0012] S5、判斷所有保留的輻射狀支路上所有節(jié)點(diǎn)的無(wú)功負(fù)荷之和是否大于所有輻射狀 支路斷面無(wú)功之和，若小于，則跳至下一步驟；若大于，則表明低壓側(cè)存在無(wú)功補(bǔ)償，將兩者 差值作為無(wú)功補(bǔ)償；
[0013] S6、按照實(shí)時(shí)數(shù)字仿真平臺(tái)中不同的負(fù)荷模型，將負(fù)荷參數(shù)轉(zhuǎn)化為負(fù)荷模型需要 錄入的參數(shù)值，完成電網(wǎng)負(fù)荷的數(shù)字建模。
[0014] 優(yōu)選的，所述深度優(yōu)先搜索算法將所述電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖視為節(jié)點(diǎn)圖，從需要搭建 負(fù)荷的所述指定節(jié)點(diǎn)K開(kāi)始進(jìn)行遍歷，依次從與所述指定節(jié)點(diǎn)K相鄰的同電壓等級(jí)未被搜 索過(guò)的節(jié)點(diǎn)出發(fā)進(jìn)行深度優(yōu)先遍歷，若還有節(jié)點(diǎn)未被訪(fǎng)問(wèn)，則從其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)出發(fā)重新進(jìn) 行深度優(yōu)先遍歷，直到通過(guò)某條路徑和所述指定節(jié)點(diǎn)K相連的所有節(jié)點(diǎn)均被訪(fǎng)問(wèn)。
[0015] 優(yōu)選的，所述潮流數(shù)據(jù)文件包括潮流文件.dat、潮流結(jié)果文件.pfo、穩(wěn)定文 件.swi和用于查看網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的地理接線(xiàn)圖文件.dxt。
[0016] 優(yōu)選的，所述電力系統(tǒng)仿真軟件為潮流及暫態(tài)穩(wěn)定仿真軟件BPA。
[0017] 優(yōu)選的，所述節(jié)點(diǎn)信息包括節(jié)點(diǎn)電壓，所述支路信息包括支路潮流值。
[0018] 優(yōu)選的，所述步驟S4中，通過(guò)以下公式求出指定節(jié)點(diǎn)K上的所述有功等值負(fù)荷功 率值和所述無(wú)功等值負(fù)荷功率值：
[0020] 其中，Ss，s為指定節(jié)點(diǎn)K上等值負(fù)荷功率值，Ps、Qs為指定節(jié)點(diǎn)K上有功等值負(fù) 荷功率值和無(wú)功等值負(fù)荷功率值，Pk、Qk分別為指定節(jié)點(diǎn)K上有功負(fù)荷功率值和無(wú)功負(fù)荷功 率值，Pi、Qi為節(jié)點(diǎn)i的有功負(fù)荷功率值和無(wú)功負(fù)荷功率值，j表示單位虛數(shù)，N表示輻射狀 支路上所有節(jié)點(diǎn)的總數(shù)。
[0021] 優(yōu)選的，所述步驟S5中低壓側(cè)的所述無(wú)功補(bǔ)償采用電容模型模擬，其參數(shù)通過(guò)下 式求得：
[0023] 其中，Q'為所述指定節(jié)點(diǎn)K與等值的輻射狀支路斷面上無(wú)功潮流值，Qi為節(jié)點(diǎn)i 的無(wú)功負(fù)荷功率值，N表示輻射狀支路上所有節(jié)點(diǎn)的總數(shù)，C表示所述無(wú)功補(bǔ)償電容值，單 位為uF，f表示電網(wǎng)額定頻率，U表示所述指定節(jié)點(diǎn)K的電壓。
[0024] 優(yōu)選的，所述實(shí)時(shí)數(shù)字仿真平臺(tái)中負(fù)荷模型包括ZIP綜合負(fù)荷模型和恒阻抗靜態(tài) RLC模型，當(dāng)所述負(fù)荷模型為ZIP綜合負(fù)荷模型時(shí)，該ZIP綜合負(fù)荷模型中錄入的所述負(fù)荷 參數(shù)為所述步驟S4中計(jì)算出來(lái)的指定節(jié)點(diǎn)K上的等值負(fù)荷功率值Ss，s =Ps+jQs;當(dāng)所述 負(fù)荷模型為恒阻抗靜態(tài)RLC模型時(shí)，該恒阻抗靜態(tài)RLC模型中錄入的所述負(fù)荷參數(shù)分別為 電阻-電感RL和電阻-電容RC，可由下式計(jì)算求得：
[0027] 優(yōu)選的，所述實(shí)時(shí)數(shù)字仿真平臺(tái)為RTDS。
[0028] 本發(fā)明的另一個(gè)目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0029] 一種基于深度優(yōu)先搜索算法的電網(wǎng)負(fù)荷實(shí)時(shí)數(shù)字建模系統(tǒng)，包括下列模塊：
[0030] 數(shù)據(jù)讀取模塊，該模塊用于讀取電力系統(tǒng)仿真軟件中的潮流數(shù)據(jù)文件，通過(guò)上述 潮流數(shù)據(jù)文件分析網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)并存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)信息和支路信息；
[0031] 節(jié)點(diǎn)指定模塊，該模塊用于建立電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，指定需要搭建負(fù)荷的節(jié)點(diǎn)K;
[0032] 遍歷檢測(cè)模塊，該模塊檢測(cè)是否存在與所述指定節(jié)點(diǎn)K相連的尚未遍歷的同電壓 等級(jí)的支路，若不存在，則跳至負(fù)荷計(jì)算模塊；若存在，采用深度優(yōu)先搜索算法檢測(cè)與該指 定節(jié)點(diǎn)K相連的尚未遍歷的同電壓等級(jí)的支路，若該支路判斷為環(huán)路或者潮流上送的福射 狀支路，則忽略該支路，否則記下該支路，并進(jìn)行等值，所述等值方法為將所述支路上所有 節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷功率值疊加到指定節(jié)點(diǎn)K上；
[0033] 負(fù)荷計(jì)算模塊，該模塊用于將指定節(jié)點(diǎn)K上的有功負(fù)荷功率值與所有保留的輻射 狀支路上節(jié)點(diǎn)的有功負(fù)荷功率值相加作為指定節(jié)點(diǎn)K的有功等值負(fù)荷功率值，將指定節(jié)點(diǎn) K上無(wú)功負(fù)荷功率值與所有保留的輻射狀支路上節(jié)點(diǎn)的無(wú)功負(fù)荷功率值相加作為指定節(jié)點(diǎn) K的無(wú)功等值負(fù)荷功率值；
[0034] 無(wú)功補(bǔ)償模塊，該模塊用于判斷所有保留的輻射狀支路上所有節(jié)點(diǎn)的無(wú)功負(fù)荷之