CN104268693A - 一种电网调度决策的方法和*** - Google Patents

Abstract

一种电网调度决策的方法和***，涉及电网调度仿真方法及***，目前电网故障常常受外界环境因素影响，在极端天气条件下，只能被动的等待故障或事故的发生或发展，无法依靠各种信息，主动对调度风险进行提前预判与预防。本发明从电网SCADA/EMS***获取电网结构与拓扑信息，自动生成备自投信息，并结合检修计划，调整备自投设备状态信息；能与气象信息结合起来，计算设备停运概率的变化，并针对越限设备和停电设备，计算切负荷量，针对较大的风险变化，给出预警。本技术方案使得调度员能够及时发现电网运行过程中的各类风险。

Description

一种电网调度决策的方法和***

技术领域

本发明属于电网调度仿真计算领域，特别涉及一种电网调度决策的方法和***。

背景技术

电网故障常常受外界环境因素影响，极端天气常常引起电网故障的增多，如何做好极端天气条件下的电网调度决策，提前做好相关预案，减少停电损失一直是各级供电企业努力追求的目标。

目前电网调度员只能依靠调度自动化***获得电网量测与拓扑信息来判断电网运行状态，由于自动化***传上来的信息是离散的，是基于采集点的量测信息，调度员无法获取更多的有关天气等外部影响信息，不能有效评估天气对电网故障的影响，在极端天气条件下，只能被动的等待故障或事故的发生或发展，无法依靠各种信息，主动对调度风险进行提前预判与预防，客观上需要一种满足电网调度决策的方法和***。

发明内容

本发明主要解决调度员无法在极端天气条件下主动对电网风险进行提前预判的技术问题，为此，本发明采取以下技术方案。

一种电网调度决策的方法，其特征在于包括以下步骤：

1)从电网SCADA/EMS***获取电网结构与拓扑信息；

2)根据电网结构数据，自动生成备自投信息；

3)结合设备检修计划，调整备自投状态信息；

4)定期获取不同类型的气象信息，对元件进行概率计算，给出元件停运概率值；

5)对元件进行模拟开断，计算后果，给出越限设备和停电设备；

6)对于越限设备根据灵敏度转换为切负荷量；

7)进行停电风险计算和可靠性指标计算，计算包括：负荷削减概率、电力不足期望值、电量不足期望值、电压越限风险和元件过载风险；

8)比较风险指标变化，当风险等级发生较大变化时，给出预警。

一种电网调度决策的***，其特征在于包括以下单元：

实时数据接口单元：从电网SCADA/EMS中获取电网量测与结构信息；

备自投生成单元：根据电网拓扑，生成备自投信息；

备自投确认单元：结合设备检修计划，调整备自投状态；

气象信息获取单元：读取气象信息；对元件进行概率计算，给出元件概率值；气象信息，如台风信息、雷电信息等；

电网分析单元：对元件进行模拟开断，计算后果，给出越限设备和停电设备；

后果分析单元：对越限设备根据灵敏度转换为切负荷量；

指标计算单元：进行停电风险计算和可靠性指标计算，计算包括：负荷削减概率、电力不足期望值、电量不足期望值、电压越限风险和元件过载风险；

预警单元：比较风险指标变化，当风险等级发生较大变化时，给出预警。

有益效果：本技术方案根据电网SCADA/EMS中电网模型与拓扑信息，结合检修信息，气象信息，实时分析因天气原因造成的电网风险变化，对较大的风险进行及时预警，使调度员拥有一种能够发现并识别电网风险变化的有效技术手段。

附图说明

图1是本发明流程图。

图2是本发明的***结构图

图1中.S1读取电网结构与拓扑，S2.生成备自投信息，S3.调整备自投状态信息，S4.计算元件停运概率，S5.计算越限或停运设备，S6.计算元件停运切负荷量，S7.对风险指标进行计算，S8.对风险进行预警。

图2中1.实时数据接口单元，2.备自投生成单元，3.备自投确认单元，4.气象信息获取单元，5.电网分析单元，6.后果分析单元，7.指标计算单元，8.预警单元。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。

如图1所示，包括以下步骤：

S1、读取电网结构和拓扑结构；首先需要从SCADA/EMS平台中获得电网的模型和量测，此处的电网结构包含变电站、站内设备(母线、母联/母分、主变)、站外线路，发电机。

所述的电网结构包含设备间的连接关系，此处的连接关系为逻辑联接关系，拓扑为实际电气联络关系。

所述的获取电网模型采用CIM/XML方式，电网量测采用CIM/E文件方式。

S2、生成备自投信息，备自投信息的准确与否直接影响到负荷损失量的计算精度，需要根据SCADA/EMS电网结构信息生成备自投设备信息。

S3、调整备自投状态信息；备自投设备的实际状态可能受检修运行方式的影响有所偏差，必须根据实际的运行方式对备自投状态信息进行调整。

元件停运包括强迫停运、共同模式故障停运、环境相依停运、老化失效停运、半强迫停运各种停运要素，需要计算总的基础停运概率。

对于配电网元件可以包括:发电机、线路、变压器、断路器、电容电抗器、隔离开关、和母线。在实际处理中，线路断路器和隔离开关的故障概率计入线路，主变断路器和隔离开关计入主变，母联开关要独自建立。另外负荷模型也包括在***元件模型中。

恒定的设备故障率无法描述运行条件和外部天气变化对设备停运率的影响，实际概率计算时主要考虑雷击、大风、外力、鸟害等因素。即

计算雷击概率时可以采用：λ_thuderi＝λ_AREAI*L_AREAI*M

M为天气因子，雷雨天气为1，否则为0，λ_AREAI为雷电统计区域的线路雷击故障率，单位为次/(100km*1雷电日)，L_AREAI为处在该区域内的线路长度，单位km。

在实际计算大风引起的线路停运率时可以按照下式来算：

${\mathrm{\&lambda;}}_{\mathrm{wind}}=\left\{\begin{array}{c}0,\mathrm{\&omega;}\left(t\right)<{\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{cri}}\\ {\mathrm{\&lambda;}}_{\mathrm{base}}\&times;C_p\&times;(\frac{\mathrm{\&omega;}{\left(t\right)}^2}{{{\mathrm{\&omega;}}^2}_{\mathrm{cri}}}-1),\mathrm{\&omega;}\left(t\right)\&GreaterEqual;{\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{cri}}\end{array}\right.$

λ_windi＝λ_wind*L

L为线路在该气候区内的长度，λ_base为正常天气情况下的失效率，风速，ω_cri为临界风速；C_p为尺度参数。ω_cri由统计值获得，大风警报风速。由于缺少消息的统计数据，ω_cri为21m/s，尺度参数C_p取3586。

在实际计算外力时可以采用下式：

λ_forcei＝λ_force*Lforce

L_force为线路处于外力破坏区域的长度，若线路不在外力破坏区域取值为0。λ_force为外力引发的线路故障。

在实际计算鸟害时可以采用下式：

λ_birdi＝λ_bird*L_bird

L_bird为线路处于鸟害地区的长度，若线路不在鸟害区域取值为0。λ_bird为鸟害引发的线路故障率，单位为次/(100km*日)，其值根据月份变化而变化，可由下式计算得到。

在实际计算设备本身原因引起时可以采用下式：

λ_devicei＝λ_device*Y_device*L_device

L_device为线路的长度，λ_device为设备引发的线路故障率，单位为次/(100km*日)，可由下式计算得到。

总体的设备元件停运概率为：

λi＝λ_thunderi+λ_windi+λ_devicei+λ_birdi+λ_forcei+λ_base

式中，λ_base为其他输配电线的基础停运率。

S4、计算元件停运概率；在概率计算完成后，需要计算因元件停运所造成的越限或停运设备。

S5、计算越限或停动设备；计算越限或停运设备时主要采用预想故障集技术，进行故障集除N-1故障外，还需考虑多重故障的情况，用蒙特卡罗法可以考虑多重故障的情况，但是蒙特卡罗法的速度无法达到实用的程度，因此，还需要使用解析法来进行计算，那么我们必须在进行计算前得到一个可以覆盖所有危险点的故障集，使得我们的风险评估结果是有用的。

多重故障集自动生成主要考虑两方面的因素，一是对电网进行拓扑分析，并对电网进行分区，一是考虑故障的影响域。

S6、计算元件停运切负荷量，在进行元件停运切负荷量主要扫描方法进行计算，针对预想故障集的故障，寻找失电的10kV负荷母线。对于每个失电的10kV母线，寻找其在配网模型中供电的用户，判断该用户是否会失电或者降级，开断每一条馈线段，寻找受影响的用户，判断该用户是否会失电，给出风险等级。

S7、对风险指标进行计算，风险指标从各个维度来表明风险的后果，此处主要采用与负荷相关的电网可靠性指标：LOLP(负荷削减概率)、EDNS(电力不足期望值)、EENS(电量不足期望值)、ROVV(电压越限风险)、ROLV(元件过载风险)，对各种方式下的电网供电能力进行充裕度和安全性评估。

1)负荷削减概率LOLP，说明的是在评估期间发生削减负荷的可能性有多大

$\mathrm{LOLP}=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{NL}}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left(\underset{s\&Element;\mathrm{Fi}}{\mathrm{\&Sigma;}}{p}_{\left(s\right)}\right)\frac{T_i}{T}---(4-1)$

双电源用户停电LOLP(特级、一级、二级每种用户一个停电LOLP)；

双电源用户降级LOLP(特级、一级、二级每种用户一个降级LOLP)；

单电源用户停电LOLP(临时重要用户、普通用户每种用户一个停电LOLP)；

综合LOLP(双电源用户降级也会造成短时停电)。

2)电力不足期望值EDNS，说明的是在评估期间削减的平均负荷是多大。

$\mathrm{EDNS}=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{NL}}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left(\underset{s\&Element;\mathrm{Fi}}{\mathrm{\&Sigma;}}P\left(s\right)C\left(s\right)\right)\frac{T_i}{T}---(4-2)$

分类EDNS(双电源停电或降级、单电源)；

综合EDNS(双电源用户降级也会造成短时停电)。

3)电量不足期望值(期望缺供电量)EENS(单位为兆瓦时)，说明的是评估期间由于切负荷损失的电量是多大。

$\mathrm{EENS}=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{NL}}{\mathrm{\&Sigma;}}}(\underset{s\&Element;F_i}{\mathrm{\&Sigma;}}P\left(s\right)\&CenterDot;C\left(s\right))\&CenterDot;T_i---(4-3)$

分类EDNS(双电源停电或降级、单电源)；

综合EDNS(双电源用户降级也会造成短时停电)。

4)元件过载风险ROLV，说明的是评估期间发生元件或***过载的风险有多大。

${\mathrm{ROCV}}_{\mathrm{Ni}}=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{NL}}{\mathrm{\&Sigma;}}}(\underset{s\&Element;L_i}{\mathrm{\&Sigma;}}P\left(s\right)\&CenterDot;{\left(\frac{\mathrm{\&Delta;I}\left(j\right)}{I\left(j\right)}\right)}^2)\frac{T_i}{T}---(4-4)$

${\mathrm{ROCV}}_s=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{NL}}{\mathrm{\&Sigma;}}}(\underset{s\&Element;L_i}{\mathrm{\&Sigma;}}P\left(s\right)\&CenterDot;\left(\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\left(\frac{\mathrm{\&Delta;I}\left(j\right)}{I\left(j\right)}\right)}^2\right))\frac{T_i}{T}---(4-5)$

5)用户平均停电时间AIHC：

用户在统计期间内的平均停电小时数；

用户平均停电时间＝Σ(每户每次停电时间)/总用户数

＝Σ(每次停电持续时间×每次停电用户数)/总用户数。

6)用户平均停电次数AITC：

统计范围内低压用户在统计期间内的平均停电次数；

用户平均停电次数＝Σ(每次停电用户数)/总用户数。

所述的风险等级主要采用国务院599号令中所规定的五级标准，星级越高，风险越大。

S8、对风险进行预警；当风险等级变化时，需要进行预警。

与之相对应，电网调度决策的***,如图2所示，至少包括：

实时数据接口单元1：从电网SCADA/EMS中获取电网量测与结构信息；

备自投生成单元2：根据电网拓扑，生成备自投信息；

备自投确认单元3：结合设备检修计划，调整备自投状态；

气象信息获取单元4：读取气象信息，如台风信息，雷电信息；对元件进行概率计算，给出元件概率值；

电网分析单元5：对元件进行模拟开断，计算后果，给出越限设备和停电设备；

后果分析单元6：对越限设备根据灵敏度转换为切负荷量；

指标计算单元7：进行停电风险计算和可靠性指标计算，计算包括：负荷削减概率、电力不足期望值、电量不足期望值、电压越限风险和元件过载风险；

预警单元8：比较风险指标变化，当风险等级发生较大变化时，给出预警。

Claims (2)

1.一种电网调度决策的方法，其特征在于包括以下步骤：

1)从电网SCADA/EMS***获取电网结构与拓扑信息；

2)根据电网结构数据，自动生成备自投信息；

3)结合设备检修计划，调整备自投状态信息；

4)定期获取不同类型的气象信息，对元件进行概率计算，给出元件停运概率值；

5)对元件进行模拟开断，计算后果，给出越限设备和停电设备；

6)对于越限设备根据灵敏度转换为切负荷量；

7)进行停电风险计算和可靠性指标计算，计算包括：负荷削减概率、电力不足期望值、电量不足期望值、电压越限风险和元件过载风险；

8)比较风险指标变化，当风险等级发生较大变化时，给出预警。

2.一种电网调度决策的***，其特征在于包括以下单元：

实时数据接口单元：从电网SCADA/EMS中获取电网量测与结构信息；

备自投生成单元：根据电网拓扑，生成备自投信息；

备自投确认单元：结合设备检修计划，调整备自投状态；

气象信息获取单元：读取气象信息，如台风信息、雷电信息；对元件进行概率计算，给出元件概率值；

电网分析单元：对元件进行模拟开断，计算后果，给出越限设备和停电设备；

后果分析单元：对越限设备根据灵敏度转换为切负荷量；

指标计算单元：进行停电风险计算和可靠性指标计算，计算包括：负荷削减概率、电力不足期望值、电量不足期望值、电压越限风险和元件过载风险；

预警单元：比较风险指标变化，当风险等级发生较大变化时，给出预警。