一種電網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)用輸電線路動態(tài)增容方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種電網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)用輸電線路動態(tài)增容方法和系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)處理模塊、實(shí)時計(jì)算模塊、增容分析模塊和圖形可視化模塊；所述數(shù)據(jù)處理模塊，用于輸變電系統(tǒng)中獲取裝置采集數(shù)據(jù)；以線路為單位對接收到的裝置數(shù)據(jù)進(jìn)行整合與辨識；所述實(shí)時計(jì)算模塊，用于使用辨識后的數(shù)據(jù)實(shí)時進(jìn)行輸電線路動態(tài)載流量計(jì)算；所述增容分析模塊，用于對電網(wǎng)進(jìn)行靜態(tài)安全評估分析以及對各時段線路增容的必要性和可行性進(jìn)行預(yù)測，并將其結(jié)果數(shù)據(jù)發(fā)送到所述圖形可視化展示模塊；本發(fā)明從設(shè)備安全和電網(wǎng)安全兩方面對動態(tài)增容過程進(jìn)行安全評估，確保動態(tài)增容的安全性。
【專利說明】
一種電網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)用輸電線路動態(tài)増容方法和系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種電網(wǎng)動態(tài)增容方法和系統(tǒng)，具體涉及一種電網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)用輸電線 路動態(tài)增容方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 動態(tài)增容在不突破現(xiàn)有安全規(guī)程的前提下，通過實(shí)時采集數(shù)據(jù)來計(jì)算線路當(dāng)前時 刻的動態(tài)載流量，充分利用輸電線路客觀存在的隱性容量。動態(tài)增容技術(shù)能夠在負(fù)荷高峰 時段帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益，具有良好的應(yīng)用前景。
[0003] 目前對于動態(tài)增容的研究大多是基于輸變電系統(tǒng)，對單個輸電線路進(jìn)行分析，研 究的范圍主要集中在數(shù)據(jù)采集和計(jì)算方面。由于不具備完整的電網(wǎng)模型和運(yùn)行方式，僅能 通過從調(diào)度系統(tǒng)遠(yuǎn)程獲取實(shí)時運(yùn)行數(shù)據(jù)來監(jiān)控單條線路的安全，缺乏對電網(wǎng)安全的分析。 而實(shí)際電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行中，不僅需要考慮單個設(shè)備的安全，還需要保證整個電網(wǎng)運(yùn)行時的靜 態(tài)安全，這使得傳統(tǒng)基于設(shè)備層面的動態(tài)增容計(jì)算結(jié)果在實(shí)際調(diào)度應(yīng)用時的準(zhǔn)確性和可信 度都受到一定影響。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種電網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)用輸電線路動態(tài)增 容方法和系統(tǒng)，本發(fā)明從設(shè)備安全和電網(wǎng)安全兩方面對動態(tài)增容過程進(jìn)行安全評估，確保 動態(tài)增容的安全性。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：
[0006] -種電網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)用輸電線路動態(tài)增容方法，所述方法包括如下步驟：
[0007] (1)從輸變電系統(tǒng)中獲取裝置采集數(shù)據(jù)，包括設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)和微氣象數(shù)據(jù)，電網(wǎng)調(diào) 控系統(tǒng)對所述采集數(shù)據(jù)進(jìn)行接收、解析并寫入數(shù)據(jù)庫；
[0008] (2)以線路為單位對接收到的裝置數(shù)據(jù)進(jìn)行整合與辨識，根據(jù)不同數(shù)據(jù)類型對于 線路載流量的影響，選擇一組最保守?cái)?shù)據(jù)；
[0009] (3)使用辨識后的數(shù)據(jù)實(shí)時進(jìn)行輸電線路動態(tài)載流量計(jì)算;根據(jù)電網(wǎng)斷面定義，對 包含動態(tài)增容線路的斷面進(jìn)行動態(tài)功率限額計(jì)算；
[0010] (4)構(gòu)建電網(wǎng)實(shí)時斷面，基于所述電網(wǎng)實(shí)時斷面和輸電線路動態(tài)載流量計(jì)算結(jié)果， 對電網(wǎng)進(jìn)行靜態(tài)安全評估分析，評估動態(tài)增容過程的電網(wǎng)安全；
[0011] (5)基于所述電網(wǎng)實(shí)時斷面，從省調(diào)獲取計(jì)劃和預(yù)測數(shù)據(jù)，構(gòu)建未來一段時間的多 時段電網(wǎng)預(yù)測斷面，結(jié)合輸電線路動態(tài)載流量計(jì)算結(jié)果進(jìn)行潮流分析，對各時段線路增容 的必要性和可行性進(jìn)行預(yù)測。
[0012] 優(yōu)選的，所述步驟(1)包括如下步驟：
[0013] 步驟1-1、將導(dǎo)線狀態(tài)、微氣象從輸變電系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中導(dǎo)出標(biāo)準(zhǔn)E格式數(shù)據(jù)文件，所 述E格式數(shù)據(jù)文件的文件名和文件內(nèi)容都包含了數(shù)據(jù)采集時標(biāo);所述E格式數(shù)據(jù)文件導(dǎo)出周 期為1分鐘；
[0014] 步驟1-2、將所述E格式文件通過FTP方式上傳到電網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)安全I(xiàn)II區(qū)WEB服務(wù) 器指定目錄下，經(jīng)由反向隔離裝置傳送到電網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)安全I(xiàn)I區(qū)動態(tài)增容服務(wù)器對應(yīng)目錄 下；
[0015] 步驟1-3、動態(tài)增容服務(wù)器上部署文件接口程序，對所述數(shù)據(jù)文件進(jìn)行檢測、解析， 基于調(diào)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲服務(wù)，調(diào)用實(shí)時庫接口將解析結(jié)果寫入實(shí)時數(shù)據(jù)庫，同時調(diào)用采 樣接口將解析數(shù)據(jù)寫入歷史數(shù)據(jù)庫。
[0016] 優(yōu)選的，所述步驟(2)包括如下步驟：
[0017] 步驟2-1、對所述裝置數(shù)據(jù)中的缺失數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充，當(dāng)導(dǎo)線溫度、環(huán)境溫度單個量 測數(shù)據(jù)缺失時，利用這些數(shù)據(jù)緩慢變化的特性，以歷史采樣數(shù)據(jù)的移動平均值來進(jìn)行補(bǔ)充；
[0018] 步驟2-2、對風(fēng)向角數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換；
[0019] 步驟2-3、以線路為單位，將裝置數(shù)據(jù)按類型進(jìn)行整合，計(jì)算每種類型數(shù)據(jù)的平均 值，并設(shè)定偏離門檻值，當(dāng)某個數(shù)據(jù)偏離平均值達(dá)到門檻值時，將該數(shù)據(jù)從組中剔除，每次 剔除一個數(shù)據(jù)，重復(fù)該步驟，直到組中沒有異常數(shù)據(jù)，即完成裝置數(shù)據(jù)辨識處理；
[0020] 步驟2-4、經(jīng)過數(shù)據(jù)辨識處理后，根據(jù)每種數(shù)據(jù)類型對于導(dǎo)線載流量的貢獻(xiàn)，分別 選擇使載流量和設(shè)備狀態(tài)最保守的數(shù)值，作為線路數(shù)據(jù)辨識的最終結(jié)果。
[0021 ]優(yōu)選的，所述步驟2-2包括如下步驟：
[0022]步驟2-2-1、對線路桿塔進(jìn)行建模，以正北方向?yàn)榛鶞?zhǔn)，維護(hù)其與前后桿塔的角度， 并維護(hù)裝置與桿塔的隸屬關(guān)系；
[0023]步驟2-2-2、接收到風(fēng)向角數(shù)據(jù)后，根據(jù)裝置對應(yīng)的桿塔模型計(jì)算風(fēng)向與前后導(dǎo)線 的相對夾角，轉(zhuǎn)換成銳角；
[0024]步驟2-2-3、選擇正弦值較小的角度作為最終的風(fēng)向角數(shù)據(jù)。
[0025]優(yōu)選的，所述步驟3包括如下步驟：
[0026] 步驟3-1、采用所述數(shù)據(jù)辨識后的完整線路數(shù)據(jù)，根據(jù)導(dǎo)線熱穩(wěn)定平衡方程分別計(jì) 算導(dǎo)線允許溫度為70°C和80°C時對應(yīng)的動態(tài)載流量，其中70°C對應(yīng)了電網(wǎng)正常運(yùn)行條件下 的線路電流限值，用于正常情況下的線路安全監(jiān)控以及動態(tài)增容預(yù)測分析中；80°C則對應(yīng) 了電網(wǎng)故障狀態(tài)下的線路電流限值，用于計(jì)算電網(wǎng)斷面動態(tài)功率限額以及增容過程中N-1 靜態(tài)安全評估；
[0027] 步驟3-2、使用線路動態(tài)故障載流量計(jì)算結(jié)果替代靜態(tài)故障電流限值，按式 P min cosp/ w ,電流折算成斷面功率，式中，uN為額定電壓，單位為kV，cosp為功 率因數(shù);w為斷面潮流轉(zhuǎn)移比，P為斷面功率，If,min表示取斷面所有線路動態(tài)故障載流量中的 最小值;所述線路動態(tài)故障載流量計(jì)算結(jié)果為所述電網(wǎng)故障狀態(tài)下的線路電流限值的計(jì)算 結(jié)果。
[0028]優(yōu)選的，所述步驟4包括如下步驟：
[0029] 步驟4-1、從電網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)安全I(xiàn)區(qū)調(diào)控系統(tǒng)高級應(yīng)用的狀態(tài)估計(jì)應(yīng)用中獲取電網(wǎng) 模型和實(shí)時運(yùn)行數(shù)據(jù)構(gòu)建所述電網(wǎng)實(shí)時斷面；
[0030] 步驟4-2、對于動態(tài)增容線路，使用實(shí)時計(jì)算的線路動態(tài)故障電流限值替代數(shù)據(jù)庫 中線路故障靜態(tài)電流限值；
[0031] 步驟4-3、采用調(diào)控系統(tǒng)高級應(yīng)用模塊中的電網(wǎng)靜態(tài)安全分析方法對電網(wǎng)靜態(tài)安 全進(jìn)行分析，若不出現(xiàn)線路或斷面越限情況，則表明此時增容過程是滿足電網(wǎng)靜態(tài)安全的。
[0032] 優(yōu)選的，所述步驟5包括如下步驟：
[0033] 步驟5-1、從電網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)安全I(xiàn)區(qū)調(diào)控系統(tǒng)高級應(yīng)用的狀態(tài)估計(jì)應(yīng)用中獲取電網(wǎng) 模型和實(shí)時運(yùn)行數(shù)據(jù)構(gòu)建電網(wǎng)實(shí)時斷面作為基態(tài)斷面；
[0034]步驟5-2、從省調(diào)系統(tǒng)獲取日前發(fā)電計(jì)劃、超短期負(fù)荷預(yù)測、檢修計(jì)劃數(shù)據(jù)并解析 寫入本地實(shí)時庫；
[0035]步驟5-3、以n分鐘為一個斷面周期，從計(jì)劃和預(yù)測數(shù)據(jù)中抽取未來一段時間的數(shù) 據(jù)，根據(jù)省地調(diào)控系統(tǒng)設(shè)備建立的映射關(guān)系，將解析到的設(shè)備數(shù)據(jù)疊加到基態(tài)斷面中，形成 m個預(yù)測斷面；
[0036] 步驟5-4、對構(gòu)建的m個預(yù)測斷面進(jìn)行潮流計(jì)算，分析各時段出現(xiàn)的線路電流和電 網(wǎng)穩(wěn)定斷面的越限風(fēng)險(xiǎn)；
[0037] 步驟5-5、針對所述越限風(fēng)險(xiǎn)，采用當(dāng)前氣象條件進(jìn)行分析，判斷線路動態(tài)載流量 或斷面功率限額是否能夠消除對應(yīng)時段的越限風(fēng)險(xiǎn)，若能夠消除越限，則表示該線路具備 動態(tài)增容條件，給出具體的增容時段和可增容量;否則表示該線路仍存在越限風(fēng)險(xiǎn)，給出預(yù) 警。
[0038] 優(yōu)選的，一種電網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)用輸電線路動態(tài)增容系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)處理模 塊、
[0039]實(shí)時計(jì)算模塊、增容分析模塊和圖形可視化模塊；
[0040] 所述數(shù)據(jù)處理模塊，用于輸變電系統(tǒng)中獲取裝置采集數(shù)據(jù)，包括設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)和 微氣象數(shù)據(jù)，電網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)對所述采集數(shù)據(jù)進(jìn)行接收、解析并寫入數(shù)據(jù)庫；以線路為單位對 接收到的裝置數(shù)據(jù)進(jìn)行整合與辨識，將辨識后的線路參數(shù)實(shí)時發(fā)送到所述實(shí)時計(jì)算模塊；
[0041] 所述實(shí)時計(jì)算模塊，用于使用辨識后的數(shù)據(jù)實(shí)時進(jìn)行輸電線路動態(tài)載流量計(jì)算； 根據(jù)電網(wǎng)斷面定義，對包含動態(tài)增容線路的斷面進(jìn)行動態(tài)功率限額計(jì)算，將線路動態(tài)載流 量計(jì)算結(jié)果發(fā)送到所述增容分析模塊；
[0042] 所述增容分析模塊，用于對電網(wǎng)進(jìn)行靜態(tài)安全評估分析以及對各時段線路增容的 必要性和可行性進(jìn)行預(yù)測，并將其結(jié)果數(shù)據(jù)發(fā)送到所述圖形可視化展示模塊；
[0043] 所述圖形可視化展示模塊，基于基礎(chǔ)平臺的圖形功能對靜態(tài)安全評估分析結(jié)果和 各時段線路增容的預(yù)測結(jié)果進(jìn)行可視化展示;基于WEB基礎(chǔ)服務(wù)對動態(tài)增容畫面和功能進(jìn) 行發(fā)布，省地調(diào)度系統(tǒng)通過電網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)安全I(xiàn)II區(qū)中的WEB客戶端登錄進(jìn)行查看。
[0044] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：
[0045] 本發(fā)明提出動態(tài)增在調(diào)控系統(tǒng)應(yīng)用的總體實(shí)施方案，突破傳統(tǒng)基于輸變電系統(tǒng)的 動態(tài)增容技術(shù)在電網(wǎng)模型和方式方面的局限性，從全網(wǎng)的角度來進(jìn)行增容分析以及安全評 估，提升動態(tài)增容的實(shí)用性。
[0046] 本發(fā)明充分考慮調(diào)控系統(tǒng)對于電網(wǎng)安全的要求，利用線路多個裝置數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián) 性，以及實(shí)時數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)間的延續(xù)性對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行整合與辨識，選擇使載流量結(jié)果 趨于保守的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，確保電網(wǎng)安全。對電網(wǎng)斷面動態(tài)功率限額進(jìn)行實(shí)時計(jì)算，更加符 合調(diào)控系統(tǒng)的使用習(xí)慣。
[0047] 本發(fā)明利用調(diào)控系統(tǒng)調(diào)度計(jì)劃、潮流計(jì)算、靜態(tài)安全分析等核心模塊對電網(wǎng)動態(tài) 增容進(jìn)行預(yù)測分析，判斷增容的必要性和可行性，為調(diào)度人員駕馭電網(wǎng)提供技術(shù)支撐;從設(shè) 備安全和電網(wǎng)安全兩方面對動態(tài)增容過程進(jìn)行安全評估，確保動態(tài)增容的安全性。
【附圖說明】
[0048] 圖1是本發(fā)明提供的一種電網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)用輸電線路動態(tài)增容系統(tǒng)總體架構(gòu)圖
[0049] 圖2是本發(fā)明提供的一種電網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)用輸電線路動態(tài)增容方法流程圖
[0050] 圖3是本發(fā)明提供的輸變電系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳入數(shù)據(jù)庫的流程圖
【具體實(shí)施方式】
[0051] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0052] 如圖1所示，為一種電網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)用輸電線路動態(tài)增容系統(tǒng)總體架構(gòu)。
[0053]目前調(diào)度系統(tǒng)總體分為三個安全區(qū)域。安全I(xiàn)區(qū)為調(diào)度實(shí)時監(jiān)控區(qū)域，主要運(yùn)行需 要進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控的功能模塊，如數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控(SCADA)和自動發(fā)電控制(AGC)等;安全I(xiàn)I 區(qū)運(yùn)行實(shí)時性相對較低的功能模塊，如調(diào)度計(jì)劃和調(diào)度員培訓(xùn)模擬(DTS)等;安全I(xiàn)II區(qū)主 要為信息安全區(qū)，運(yùn)行信息管理系統(tǒng)以及WEB等功能模塊。動態(tài)增容系統(tǒng)部署在地區(qū)調(diào)度系 統(tǒng)的安全I(xiàn)I區(qū)，總體包括數(shù)據(jù)處理、實(shí)時計(jì)算、增容分析和圖形可視化展示4個模塊。通過數(shù) 據(jù)交互接口從輸變電在線監(jiān)測系統(tǒng)中獲取裝置采集數(shù)據(jù)，基于本地服務(wù)總線接口從安全I(xiàn) 區(qū)獲取電網(wǎng)模型和實(shí)時運(yùn)行方式數(shù)據(jù)，基于遠(yuǎn)程服務(wù)總線接口從上級調(diào)度獲取發(fā)電計(jì)劃和 負(fù)荷預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)用于生成電網(wǎng)預(yù)測斷面。各模塊主要功能設(shè)計(jì)如下：
[0054]數(shù)據(jù)處理模塊對從外部接收到的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)和微氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，并建立數(shù) 據(jù)與電網(wǎng)設(shè)備的映射，利用同一設(shè)備多個采樣數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)關(guān)系對數(shù)據(jù)進(jìn)行辨識，識別并修 正錯誤數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性;從線路多個裝置采集數(shù)據(jù)中，依據(jù)數(shù)據(jù)類型對載流量的影響 確定一組完整的計(jì)算數(shù)據(jù)用于計(jì)算。
[0055] 實(shí)時計(jì)算模塊根據(jù)辨識后的線路參數(shù)實(shí)時計(jì)算線路的動態(tài)載流量，計(jì)算結(jié)果為后 續(xù)的斷面計(jì)算、增容預(yù)測和電網(wǎng)安全評估提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù);根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定斷面定義，對包含動 態(tài)增容線路的穩(wěn)定斷面進(jìn)行動態(tài)功率限額實(shí)時分析計(jì)算，為電網(wǎng)調(diào)控提供數(shù)據(jù)支撐。同時 對線路電流、導(dǎo)線溫度、斷面功率限額等關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)重載或者越限及時給 出預(yù)警信息。
[0056] 增容分析模塊包括電網(wǎng)靜態(tài)安全評估和增容預(yù)測兩個部分。首先從I區(qū)獲取模型 和方式數(shù)據(jù)構(gòu)建電網(wǎng)實(shí)時斷面，并在此基礎(chǔ)上疊加從上級調(diào)度獲取到的發(fā)電計(jì)劃和負(fù)荷預(yù) 測數(shù)據(jù)，生成多時段電網(wǎng)預(yù)測斷面?；陔娋W(wǎng)實(shí)時斷面和線路載流量計(jì)算結(jié)果進(jìn)行增容過 程的電網(wǎng)靜態(tài)安全實(shí)時評估;基于多時段電網(wǎng)預(yù)測斷面和載流量實(shí)時計(jì)算結(jié)果進(jìn)行未來一 段時間內(nèi)電網(wǎng)增容分析，給出電網(wǎng)需增容時段以及對應(yīng)的增容線路和可增容量。
[0057] 圖形可視化展示模炔基于基礎(chǔ)平臺的圖形功能對動態(tài)增容實(shí)時計(jì)算、評估預(yù)測的 結(jié)果進(jìn)行可視化展示；基于WEB基礎(chǔ)服務(wù)對動態(tài)增容畫面和功能進(jìn)行發(fā)布，省地均可通過 III區(qū)WEB客戶端登錄進(jìn)行查看。為使省地能夠進(jìn)行動態(tài)增容協(xié)同調(diào)控，將地調(diào)動態(tài)增容系 統(tǒng)關(guān)鍵計(jì)算數(shù)據(jù)通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方式上送到省調(diào)調(diào)控系統(tǒng)中，為省調(diào)調(diào)控人員 提供參考。
[0058] 如圖2所示，一種電網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)用輸電線路動態(tài)增容方法，所述方法具體步驟如 下：
[0059] 步驟1:以裝置為單位將導(dǎo)線狀態(tài)、微氣象數(shù)據(jù)導(dǎo)出為數(shù)據(jù)文件，送入地調(diào)調(diào)控系 統(tǒng)，地調(diào)對文件進(jìn)行接收、解析并寫入數(shù)據(jù)庫；
[0060]步驟2:以線路為單位對接收到的裝置數(shù)據(jù)進(jìn)行整合與辨識，根據(jù)不同數(shù)據(jù)類型對 于線路載流量的影響，選擇一組最保守?cái)?shù)據(jù)；
[0061 ]動態(tài)增容數(shù)據(jù)接入、建模和辨識技術(shù)
[0062]設(shè)備狀態(tài)和微氣象采集數(shù)據(jù)首先接入輸變電在線監(jiān)測系統(tǒng)。數(shù)據(jù)從輸變電在線監(jiān) 測系統(tǒng)中周期性地以文件方式導(dǎo)出并上送到調(diào)控系統(tǒng)中，經(jīng)接收解析后存入數(shù)據(jù)庫。目前 輸電線路數(shù)據(jù)監(jiān)測裝置主要包括導(dǎo)線溫度監(jiān)測、微氣象監(jiān)測、導(dǎo)線弧垂監(jiān)測等。動態(tài)增容系 統(tǒng)中接入的主要數(shù)據(jù)類型如表1所示：
[0063]表1接入的數(shù)據(jù)類型和周期
[0065] 輸變電在線監(jiān)測系統(tǒng)要求的裝置采集周期通常為10分鐘，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生線路故障造 成潮流大量轉(zhuǎn)移時，導(dǎo)線溫度在較短時間將迅速上升，無法滿足電網(wǎng)調(diào)控實(shí)時性要求。將裝 置的采集周期縮短到1分鐘，同時相應(yīng)調(diào)整數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和處理周期。
[0066] 在輸變電在線監(jiān)測系統(tǒng)部署后臺程序，以1分鐘為一個周期從數(shù)據(jù)庫中將最新裝 置采集數(shù)據(jù)導(dǎo)出成標(biāo)準(zhǔn)E格式文件，文件名與文件內(nèi)容均包含數(shù)據(jù)采集時標(biāo)，每個裝置對應(yīng) 一條數(shù)據(jù)記錄。文件以FTP方式推送到調(diào)控系統(tǒng)III區(qū)WEB服務(wù)器的指定目錄下，經(jīng)由反向隔 離裝置傳送到II區(qū)動態(tài)增容服務(wù)器對應(yīng)目錄下。動態(tài)增容服務(wù)器上部署常駐文件接口程 序，對文件進(jìn)行檢測、解析，寫入實(shí)時數(shù)據(jù)庫，同時調(diào)用采樣接口將數(shù)據(jù)寫入歷史數(shù)據(jù)庫。數(shù) 據(jù)接入流程圖如附圖3所示。
[0067] 對統(tǒng)一接入調(diào)控系統(tǒng)的外部數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與辨識，包括缺失數(shù)據(jù)補(bǔ)充、風(fēng)向角轉(zhuǎn) 換、異常數(shù)據(jù)修正等，具體包括以下方面：
[0068] 1)當(dāng)導(dǎo)線溫度、環(huán)境溫度單個量測數(shù)據(jù)缺失時，利用這些數(shù)據(jù)緩慢變化的特性，以 歷史采樣數(shù)據(jù)的移動平均值來進(jìn)行補(bǔ)充。以導(dǎo)線溫度為例，設(shè)裝置數(shù)據(jù)時刻n的數(shù)據(jù)^缺 失，從歷史數(shù)據(jù)庫中取出這個裝置數(shù)據(jù)的前10個采樣值Xn-i-Xn-iO,計(jì)算其平均值 I = (U ，將其作為該裝置時刻n的采集數(shù)據(jù)。
[0069] 2)裝置采集的風(fēng)向角是以正北方向?yàn)榛?，需轉(zhuǎn)換成與導(dǎo)線走向的夾角。首先對 線路桿塔進(jìn)行建模，維護(hù)其與前后桿塔的角度（以正北方向?yàn)榛鶞?zhǔn)），并維護(hù)裝置與桿塔的 隸屬關(guān)系。接收到風(fēng)向角數(shù)據(jù)后，根據(jù)裝置對應(yīng)的桿塔模型計(jì)算風(fēng)向與前后導(dǎo)線的相對夾 角(轉(zhuǎn)換成銳角），最后選擇正弦值較小的角度作為最終的風(fēng)向角數(shù)據(jù)。
[0070] 3)以線路為單位，將裝置數(shù)據(jù)按類型進(jìn)行整合。以導(dǎo)線溫度數(shù)據(jù)類型為例，假設(shè)線 路i有n個溫度監(jiān)測裝置，則整合得到一組n個導(dǎo)線溫度數(shù)據(jù)。對這組數(shù)據(jù)，采用平均值偏離 法對其中的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行剔除。首先計(jì)算n個數(shù)據(jù)的平均值，并設(shè)定偏離門檻值(如20%)， 當(dāng)某個數(shù)據(jù)偏離平均值達(dá)到門檻值時，將該數(shù)據(jù)從組中剔除，每次剔除一個數(shù)據(jù)，重復(fù)該步 驟，直到組中沒有異常數(shù)據(jù)，此時共剔除k個數(shù)據(jù)。
[0071]經(jīng)過數(shù)據(jù)辨識處理后，每種數(shù)據(jù)類型有n-k個數(shù)據(jù)，根據(jù)每種數(shù)據(jù)類型對于導(dǎo)線載 流量的貢獻(xiàn)，分別選擇使載流量和設(shè)備狀態(tài)最保守的數(shù)值，作為線路i數(shù)據(jù)辨識的最終結(jié) 果。各種數(shù)據(jù)類型選值原則如表2所示：
[0072]表2不同數(shù)據(jù)的取值原則
[0074] 步驟3:使用辨識后的數(shù)據(jù)進(jìn)行輸電線路動態(tài)載流量計(jì)算;根據(jù)電網(wǎng)斷面定義，對 包含動態(tài)增容線路的斷面進(jìn)行動態(tài)功率限額計(jì)算；
[0075] 線路動態(tài)載流量和斷面動態(tài)功率限額計(jì)算技術(shù)
[0076]經(jīng)過數(shù)據(jù)處理辨識，每條動態(tài)增容線路形成一組完整的計(jì)算和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。根據(jù)導(dǎo) 線熱穩(wěn)定平衡方程分別計(jì)算導(dǎo)線允許溫度為70 °C和80 °C時對應(yīng)的動態(tài)載流量。其中70 °C對 應(yīng)了電網(wǎng)正常運(yùn)行條件下的線路電流限值，用于正常情況下的線路安全監(jiān)控以及動態(tài)增容 預(yù)測分析中；80°C則對應(yīng)了電網(wǎng)故障狀態(tài)下的線路電流限值，用于計(jì)算電網(wǎng)斷面動態(tài)功率 限額以及增容過程中N-1靜態(tài)安全評估。
[0077]按照本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理方法計(jì)算出來的線路動態(tài)載流量結(jié)果是偏保守的，充分考 慮了調(diào)控系統(tǒng)對于安全的要求。在實(shí)際工程應(yīng)用中，調(diào)控人員對線路動態(tài)載流量按照當(dāng)日 的計(jì)算極小值進(jìn)行控制。
[0078] 基于線路動態(tài)故障載流量計(jì)算結(jié)果(對應(yīng)導(dǎo)線允許溫度為80°C的載流量)進(jìn)行斷 面功率動態(tài)限額計(jì)算。設(shè)斷面第i條線路的動態(tài)故障電流載流量為I f,i，iGSk。其中Sk為斷面 k的輸電線路集合。如該線路不具備動態(tài)增容條件，則If,i直接取靜態(tài)故障電流限值。從If,i， i G Sk中取最小值If ,min作為基準(zhǔn)值，按式V%、/ ,..胃COS# / W將電流折算成斷面功率。其 ， 中UN為額定電壓(kV);c〇Sp為功率因數(shù);w為斷面潮流轉(zhuǎn)移比。
[0079] 步驟4:構(gòu)建電網(wǎng)實(shí)時斷面，基于線路和斷面載流量計(jì)算結(jié)果，對電網(wǎng)進(jìn)行靜態(tài)安 全分析，評估動態(tài)增容過程的電網(wǎng)安全；
[0080] 動態(tài)增容電網(wǎng)安全評估技術(shù)
[0081] 通過斷面動態(tài)功率限額的計(jì)算，能有效監(jiān)控增容過程中重要斷面的安全，但監(jiān)控 范圍仍無法涵蓋電網(wǎng)中的非斷面線路。為保證增容過程中全網(wǎng)的靜態(tài)安全，需要對增容過 程的電網(wǎng)靜態(tài)安全進(jìn)行實(shí)時評估和監(jiān)控。
[0082] 從I區(qū)狀態(tài)估計(jì)應(yīng)用中獲取電網(wǎng)模型和實(shí)時運(yùn)行方式構(gòu)建電網(wǎng)實(shí)時分析斷面，對 于動態(tài)增容線路，使用實(shí)時計(jì)算的線路動態(tài)故障電流限值替代數(shù)據(jù)庫中線路故障靜態(tài)電流 限值，采用計(jì)及安全自動裝置的電網(wǎng)靜態(tài)安全分析方法對電網(wǎng)靜態(tài)安全進(jìn)行分析。如果不 出現(xiàn)線路或斷面越限情況，表明此時增容過程是滿足電網(wǎng)靜態(tài)安全的。動態(tài)增容電網(wǎng)靜態(tài) 安全評估計(jì)算周期為1分鐘。
[0083] 步驟5:基于電網(wǎng)實(shí)時斷面，從省調(diào)獲取計(jì)劃和預(yù)測數(shù)據(jù)，構(gòu)建未來一段時間的多 時段電網(wǎng)預(yù)測斷面，進(jìn)行潮流分析，對各時段線路增容的必要性和可行性進(jìn)行預(yù)測。
[0084] 將動態(tài)增容的時間尺度由實(shí)時層面擴(kuò)展到預(yù)測層面，對電網(wǎng)正常運(yùn)行情況下對未 來一段時間增容必要性和可行性進(jìn)行分析，為調(diào)控人員的操作決策提指導(dǎo)。
[0085] 每15分鐘為一個周期，滾動構(gòu)建未來一小時的4個電網(wǎng)預(yù)測斷面，基于潮流計(jì)算分 析各時段可能出現(xiàn)的線路電流和電網(wǎng)穩(wěn)定斷面越限風(fēng)險(xiǎn)。針對這些風(fēng)險(xiǎn)，采用當(dāng)前氣象條 件(也可接入氣象預(yù)報(bào)信息)進(jìn)行分析，判斷線路動態(tài)載流量或斷面功率限額是否能夠消除 對應(yīng)時段的越限風(fēng)險(xiǎn)。
[0086] 預(yù)測斷面采用實(shí)時電網(wǎng)斷面疊加預(yù)測時段發(fā)電計(jì)劃數(shù)據(jù)、負(fù)荷預(yù)測數(shù)據(jù)、檢修計(jì) 劃數(shù)據(jù)的方式構(gòu)建。主要包括以下幾個步驟：
[0087] 1)首先基于本地服務(wù)總線從I區(qū)狀態(tài)估計(jì)應(yīng)用中獲取電網(wǎng)模型和實(shí)時運(yùn)行方式構(gòu) 建電網(wǎng)實(shí)時斷面作為4個預(yù)測斷面的基態(tài)斷面。
[0088] 2)從省調(diào)系統(tǒng)獲取日前發(fā)電計(jì)劃、超短期負(fù)荷預(yù)測、檢修計(jì)劃數(shù)據(jù)并解析寫入本 地實(shí)時庫。
[0089] 3)從計(jì)劃和預(yù)測數(shù)據(jù)中抽取對應(yīng)預(yù)測時段的數(shù)據(jù)，根據(jù)省地調(diào)控系統(tǒng)設(shè)備建立的 映射關(guān)系，將解析到的設(shè)備數(shù)據(jù)疊加到基態(tài)斷面中。
[0090] 最后應(yīng)當(dāng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡 管參照上述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:依然 可以對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何 修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)用輸電線路動態(tài)增容方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟： (1) 從輸變電系統(tǒng)中獲取裝置采集數(shù)據(jù)，包括設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)和微氣象數(shù)據(jù)，電網(wǎng)調(diào)控系 統(tǒng)對所述采集數(shù)據(jù)進(jìn)行接收、解析并寫入數(shù)據(jù)庫； (2) 以線路為單位對接收到的裝置數(shù)據(jù)進(jìn)行整合與辨識，根據(jù)不同數(shù)據(jù)類型對于線路 載流量的影響，選擇一組最保守?cái)?shù)據(jù)； (3) 使用辨識后的數(shù)據(jù)實(shí)時進(jìn)行輸電線路動態(tài)載流量計(jì)算;根據(jù)電網(wǎng)斷面定義，對包含 動態(tài)增容線路的斷面進(jìn)行動態(tài)功率限額計(jì)算； (4) 構(gòu)建電網(wǎng)實(shí)時斷面，基于所述電網(wǎng)實(shí)時斷面和輸電線路動態(tài)載流量計(jì)算結(jié)果，對電 網(wǎng)進(jìn)行靜態(tài)安全評估分析，評估動態(tài)增容過程的電網(wǎng)安全； (5) 基于所述電網(wǎng)實(shí)時斷面，從省調(diào)獲取計(jì)劃和預(yù)測數(shù)據(jù)，構(gòu)建未來一段時間的多時段 電網(wǎng)預(yù)測斷面，結(jié)合輸電線路動態(tài)載流量計(jì)算結(jié)果進(jìn)行潮流分析，對各時段線路增容的必 要性和可行性進(jìn)行預(yù)測。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟(1)包括如下步驟： 步驟1-1、將導(dǎo)線狀態(tài)、微氣象從輸變電系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中導(dǎo)出標(biāo)準(zhǔn)E格式數(shù)據(jù)文件，所述E 格式數(shù)據(jù)文件的文件名和文件內(nèi)容都包含了數(shù)據(jù)采集時標(biāo);所述E格式數(shù)據(jù)文件導(dǎo)出周期 為1分鐘； 步驟1-2、將所述E格式文件通過FTP方式上傳到電網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)安全I(xiàn)II區(qū)WEB服務(wù)器指 定目錄下，經(jīng)由反向隔離裝置傳送到電網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)安全I(xiàn)I區(qū)動態(tài)增容服務(wù)器對應(yīng)目錄下； 步驟1-3、動態(tài)增容服務(wù)器上部署文件接口程序，對所述數(shù)據(jù)文件進(jìn)行檢測、解析，基于 調(diào)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲服務(wù)，調(diào)用實(shí)時庫接口將解析結(jié)果寫入實(shí)時數(shù)據(jù)庫，同時調(diào)用采樣接 口將解析數(shù)據(jù)寫入歷史數(shù)據(jù)庫。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟(2)包括如下步驟： 步驟2-1、對所述裝置數(shù)據(jù)中的缺失數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充，當(dāng)導(dǎo)線溫度、環(huán)境溫度單個量測數(shù) 據(jù)缺失時，利用這些數(shù)據(jù)緩慢變化的特性，以歷史采樣數(shù)據(jù)的移動平均值來進(jìn)行補(bǔ)充； 步驟2-2、對風(fēng)向角數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換； 步驟2-3、以線路為單位，將裝置數(shù)據(jù)按類型進(jìn)行整合，計(jì)算每種類型數(shù)據(jù)的平均值，并 設(shè)定偏離門檻值，當(dāng)某個數(shù)據(jù)偏離平均值達(dá)到門檻值時，將該數(shù)據(jù)從組中剔除，每次剔除一 個數(shù)據(jù)，重復(fù)該步驟，直到組中沒有異常數(shù)據(jù)，即完成裝置數(shù)據(jù)辨識處理； 步驟2-4、經(jīng)過數(shù)據(jù)辨識處理后，根據(jù)每種數(shù)據(jù)類型對于導(dǎo)線載流量的貢獻(xiàn)，分別選擇 使載流量和設(shè)備狀態(tài)最保守的數(shù)值，作為線路數(shù)據(jù)辨識的最終結(jié)果。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述方法，其特征在于，所述步驟2-2包括如下步驟： 步驟2-2-1、對線路桿塔進(jìn)行建模，以正北方向?yàn)榛鶞?zhǔn)，維護(hù)其與前后桿塔的角度，并維 護(hù)裝置與桿塔的隸屬關(guān)系； 步驟2-2-2、接收到風(fēng)向角數(shù)據(jù)后，根據(jù)裝置對應(yīng)的桿塔模型計(jì)算風(fēng)向與前后導(dǎo)線的相 對夾角，轉(zhuǎn)換成銳角； 步驟2-2-3、選擇正弦值較小的角度作為最終的風(fēng)向角數(shù)據(jù)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟3包括如下步驟： 步驟3-1、采用所述數(shù)據(jù)辨識后的完整線路數(shù)據(jù)，根據(jù)導(dǎo)線熱穩(wěn)定平衡方程分別計(jì)算導(dǎo) 線允許溫度為70 °C和80 °C時對應(yīng)的動態(tài)載流量，其中70 °C對應(yīng)了電網(wǎng)正常運(yùn)行條件下的線 路電流限值，用于正常情況下的線路安全監(jiān)控以及動態(tài)增容預(yù)測分析中；80°C則對應(yīng)了電 網(wǎng)故障狀態(tài)下的線路電流限值，用于計(jì)算電網(wǎng)斷面動態(tài)功率限額以及增容過程中N-1靜態(tài) 安全評估； 步驟3-2、使用線路動態(tài)故障載流量計(jì)算結(jié)果替代靜態(tài)故障電流限值，按式 P = _ cos供/ W將電流折算成斷面功率，式中，UN為額定電壓，單位為kv，COSp為功 ， 率因數(shù);W為斷面潮流轉(zhuǎn)移比，P為斷面功率，If,min表示取斷面所有線路動態(tài)故障載流量中的 最小值;所述線路動態(tài)故障載流量計(jì)算結(jié)果為所述電網(wǎng)故障狀態(tài)下的線路電流限值的計(jì)算 結(jié)果。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟4包括如下步驟： 步驟4-1、從電網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)安全I(xiàn)區(qū)調(diào)控系統(tǒng)高級應(yīng)用的狀態(tài)估計(jì)應(yīng)用中獲取電網(wǎng)模型 和實(shí)時運(yùn)行數(shù)據(jù)構(gòu)建所述電網(wǎng)實(shí)時斷面； 步驟4-2、對于動態(tài)增容線路，使用實(shí)時計(jì)算的線路動態(tài)故障電流限值替代數(shù)據(jù)庫中線 路故障靜態(tài)電流限值； 步驟4-3、采用調(diào)控系統(tǒng)高級應(yīng)用模塊中的電網(wǎng)靜態(tài)安全分析方法對電網(wǎng)靜態(tài)安全進(jìn) 行分析，若不出現(xiàn)線路或斷面越限情況，則表明此時增容過程是滿足電網(wǎng)靜態(tài)安全的。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟5包括如下步驟： 步驟5-1、從電網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)安全I(xiàn)區(qū)調(diào)控系統(tǒng)高級應(yīng)用的狀態(tài)估計(jì)應(yīng)用中獲取電網(wǎng)模型 和實(shí)時運(yùn)行數(shù)據(jù)構(gòu)建電網(wǎng)實(shí)時斷面作為基態(tài)斷面； 步驟5-2、從省調(diào)系統(tǒng)獲取日前發(fā)電計(jì)劃、超短期負(fù)荷預(yù)測、檢修計(jì)劃數(shù)據(jù)并解析寫入 本地實(shí)時庫； 步驟5-3、以η分鐘為一個斷面周期，從計(jì)劃和預(yù)測數(shù)據(jù)中抽取未來一段時間的數(shù)據(jù)，根 據(jù)省地調(diào)控系統(tǒng)設(shè)備建立的映射關(guān)系，將解析到的設(shè)備數(shù)據(jù)疊加到基態(tài)斷面中，形成m個預(yù) 測斷面； 步驟5-4、對構(gòu)建的m個預(yù)測斷面進(jìn)行潮流計(jì)算，分析各時段出現(xiàn)的線路電流和電網(wǎng)穩(wěn) 定斷面的越限風(fēng)險(xiǎn)； 步驟5-5、針對所述越限風(fēng)險(xiǎn)，采用當(dāng)前氣象條件進(jìn)行分析，判斷線路動態(tài)載流量或斷 面功率限額是否能夠消除對應(yīng)時段的越限風(fēng)險(xiǎn)，若能夠消除越限，則表示該線路具備動態(tài) 增容條件，給出具體的增容時段和可增容量;否則表示該線路仍存在越限風(fēng)險(xiǎn)，給出預(yù)警。8. -種電網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)用輸電線路動態(tài)增容系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)處理 模塊、實(shí)時計(jì)算模塊、增容分析模塊和圖形可視化模塊； 所述數(shù)據(jù)處理模塊，用于輸變電系統(tǒng)中獲取裝置采集數(shù)據(jù)，包括設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)和微氣 象數(shù)據(jù)，電網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)對所述采集數(shù)據(jù)進(jìn)行接收、解析并寫入數(shù)據(jù)庫；以線路為單位對接收 到的裝置數(shù)據(jù)進(jìn)行整合與辨識，將辨識后的線路參數(shù)實(shí)時發(fā)送到所述實(shí)時計(jì)算模塊； 所述實(shí)時計(jì)算模塊，用于使用辨識后的數(shù)據(jù)實(shí)時進(jìn)行輸電線路動態(tài)載流量計(jì)算;根據(jù) 電網(wǎng)斷面定義，對包含動態(tài)增容線路的斷面進(jìn)行動態(tài)功率限額計(jì)算，將線路動態(tài)載流量計(jì) 算結(jié)果發(fā)送到所述增容分析模塊； 所述增容分析模塊，用于對電網(wǎng)進(jìn)行靜態(tài)安全評估分析以及對各時段線路增容的必要 性和可行性進(jìn)行預(yù)測，并將其結(jié)果數(shù)據(jù)發(fā)送到所述圖形可視化展示模塊； 所述圖形可視化展示模塊，基于基礎(chǔ)平臺的圖形功能對靜態(tài)安全評估分析結(jié)果和各時 段線路增容的預(yù)測結(jié)果進(jìn)行可視化展示;基于WEB基礎(chǔ)服務(wù)對動態(tài)增容畫面和功能進(jìn)行發(fā) 布，省地調(diào)度系統(tǒng)通過電網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)安全I(xiàn)II區(qū)中的WEB客戶端登錄進(jìn)行查看。
【文檔編號】H02J3/00GK105958474SQ201610279433
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月28日
【發(fā)明人】王勇, 馮樹海, 姚建國, 朱斌, 楊勝春, 蘇大威, 於益軍, 霍雪松, 張明, 吳海偉, 劉俊, 湯必強(qiáng), 王禮文, 石飛, 潘玲玲
【申請人】中國電力科學(xué)研究院, 國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)江蘇省電力公司, 國網(wǎng)江蘇省電力公司南京供電公司