CN105322541A - 一种变电站仿真潮流计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变电站仿真潮流计算方法，属于电力***运行与控制技术领域。本发明首先读取变电站内一次设备信息和拓扑关系信息，然后根据一次设备信息和拓扑关系生成拓扑岛信息；最后根据功率平衡计算拓扑岛内一次设备的潮流数据。本发明通过识别母线的接线方式与运行方式，根据变电站的拓扑连接关系，在每个拓扑岛内根据功率平衡计算岛内的各线路的功率、功率因素、相电流；对于母联运行、主变并列运行等运行方式下的潮流也做了相应计算，符合变电站潮流数据特征，为变电站监控***或仿真培训***提供了潮流数据。

Description

一种变电站仿真潮流计算方法

技术领域

本发明涉及一种变电站仿真潮流计算方法，属于电力***运行与控制技术领域。

背景技术

变电站监控***测试、验收过程中，需要潮流数据检验画面刷新、组态、数据统计等功能，通常有两种测试方法。第一种方法是通过测试仪给测控装置接入电压、电流模拟量；当装置较多时，需要逐个装置接线，调试工作量大；其次，每次只能给其中的几个装置接入模拟量，不能同时检测全站的遥测数据刷新情况；第二种方法是通过模拟设备与监控***通讯，上送电压、电流、功率等数据，但这种方法所产生的潮流数据往往是随机数，数据间无关联性，数据变化随机性较大，不符合变电站运行过程中的潮流数据特征，无法全面的校验变电站监控***的功能。

潮流数据也是变电站仿真培训***中必不可少的一部分，符合变电站运行特征的潮流数据能逼真的模拟变电站潮流变化场景，增强培训效果；培训过程中的断路器操作、故障后保护动作等开关变位后的潮流相应随之改变，这都需要有依据接线形式和运行方式变化而动态的潮流计算。

目前的潮流计算是面向电网的潮流计算，需要电网的拓扑结构和各线路的阻抗参数，计算过程中将变电站看作电网中的一个节点，计算出的潮流数据都是电网节点的潮流数据。而变电站内的潮流计算可以看作是零阻抗的潮流计算，变电站线路众多，运行方式多变，现有面向电网的潮流计算方法无法满足站内潮流计算要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种变电站仿真潮流计算方法，以实现对变电站内仿真潮流的计算。

本发明为解决上述技术问题提供了一种变电站仿真潮流计算方法，该计算方法包括以下步骤：

1)获取变电站内一次设备信息和一次设备拓扑连接关系；

2)根据一次设备拓扑连接关系和开关状态生成拓扑岛信息；

3)以功率平衡为基础，建立功率平衡表达式，结合拓扑岛内电源线路功率值、负荷线路负荷比例和潮流方向计算各线路的有功功率、无功功率、功率因素，结合拓扑岛所处的电压等级计算相电流；

4)在开关变位后或电源线路潮流改变时重复步骤1)-3)，对变电站的潮流进行重新计算。

所述拓扑岛指相连接的一次设备集合，拓扑岛中以母线为中心，将母线看作各线路连接节点，对于母线并列运行方式，母联开关所连接的母线合并成一个节点；对于母线分列运行方式，母联开关所连接的母线各自作为独立的节点。

所述步骤3)的潮流计算过程中，当主变并列运行时，主变间的功率按照主变容量比例分配；当主变分列运行时，各自独立计算。

所述步骤3)的潮流计算过程中，对于变压器，功率损耗认为为0，主变各侧功率满足功率平衡要求；对于双绕组变压器，主变一侧的功率计算完成后，另一侧功率值设置为已计算侧的功率值，符号相反；对于三绕组变压器，计算完两侧的功率后，根据功率平衡计算第三侧的功率。

所述步骤3)的潮流计算过程中，母联处于合位时，通过计算母联所连接的其中一段母线上的线路功率和计算母联断路器的功率；对于3/2接线，每串上的断路器电流按照基尔霍夫电流定律计算。

所述步骤1)中一次设备拓扑连接关系是通过图形组态工具生成的一次设备拓扑信息，每条拓扑信息是一个节点信息，包括该节点所连接的一次设备ID和端子号。

所述步骤1)中的一次设备信息包括一次设备ID号、一次设备类型和一次设备关联的潮流数据。

本发明的有益效果是:本发明首先读取变电站内一次设备信息和拓扑关系信息，然后根据一次设备信息和拓扑关系生成拓扑岛信息；最后根据功率平衡计算拓扑岛内一次设备的潮流数据。本发明通过识别母线的接线方式与运行方式，根据变电站的拓扑连接关系，在每个拓扑岛内根据功率平衡计算岛内的各线路的功率、功率因素、相电流；对于母联运行、主变并列运行等运行方式下的潮流也做了相应计算，符合变电站潮流数据特征，为变电站监控***或仿真培训***提供了潮流数据。

附图说明

图1是本发明变电站仿真潮流计算方法的总体流程图；

图2是潮流计算模块的实现流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。

1.读取一次设备信息，对不同类型的设备根据其特征读取相关信息.

一次设备信息包括设备ID号、设备类型、设备关联的潮流数据；设备类型指不同连接方式下的开关类型、刀闸类型，能够反应接线特征。例如：对于双母线接线形式，隔离刀闸类型包括出线侧刀闸、I母隔离刀闸，II母隔离刀闸；对于断路器分为普通断路器、母联断路器，3/2接线I母断路器，3/2接线联络断路器，3/2接线II母断路器等；一次设备信息用于不同接线形式和运行方式的自动识别和计算。一次设备信息由建模工具完成，存储于数据库中。

2.读取全站一次设备拓扑关系信息。

一次设备拓扑连接关系是通过图形组态工具生成的一次设备拓扑数据信息,每条拓扑信息是一个节点信息，包括该节点所连接的一次设备ID号和端子号。

3.根据一次设备信息和拓扑关系生成拓扑岛信息。

拓扑岛指相连接的一次设备集合，拓扑岛中以母线为中心，将母线看作各线路(包括主变一侧)连接节点，对于母线并列运行(母联开关处于合位)方式，母联开关所连接的母线合并成一个节点；对于母线分列运行(母联开关处于分位)方式，母联开关所连接的母线各自作为独立的节点。每个拓扑岛是以母线为连接节点的各线路的集合，各线路的开关均处于合位。对于有母联断路器的母线，如果母联断路器处于合位，与母联断路器连接的母线合并成一条母线；母联断路器处于分位，各母线独立计算；对于断路器处于分位的线路，该线路的潮流数据中除电压外均为0。

3.根据功率平衡计算拓扑岛内的潮流数据。

拓扑岛内潮流计算以功率平衡为基础，建立功率平衡表达式，结合拓扑岛内的已知条件(电源线路功率值、负荷线路负荷比例和潮流方向)计算各线路的有功功率、无功功率、功率因素；结合拓扑岛所处的电压等级可以计算相电流。

在进行潮流计算之前，需配置以下信息：

1)电压等级信息：变电站一次设备的全部电压等级电压值。

2)母线接线形式：各电压等级的母线接线信息，包括单母线、单母分段、双母线、双母分段和3/2接线等常见接线形式。

3)线路信息定义：线路信息包括线路类型、负荷比例和线路潮流方向。线路类型包括电源线路和负荷线路两种，电源线路是变电站的潮流源，该类线路的潮流值是潮流计算的初始条件之一；负荷线路是指潮流未知的线路(或主变一侧)；负荷比例是指负荷线路的功率值比重；线路潮流方向是指预先设置的线路潮流方向。

4)功率正向定义：功率按流入母线为负，流出母线为正。

5)实时信息：包括断路器、隔离开关位置，每次计算前可从实时库中获取。

A.线路功率计算，包括有功功率、无功功率、功率因素。

根据母线上的有功功率平衡：

$\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{P}_i=0$

其中P_i为拓扑岛中第i条线路总有功功率；n为拓扑岛中线路条数。

根据电源线路有功功率值、负荷线路负荷比例值和潮流方向，计算各线路有功功率P_i。同理，根据母线上的无功功率平衡

$\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{Q}_i=0$

式中，Q_i为拓扑岛中第i条线路总无功功率；n为拓扑岛中线路条数。

根据电源线路无功功率值、负荷线路负荷比例值和潮流方向，计算出各线路的无功功率Q_i。

根据线路的总有功功率、总无功功率计算线路的功率因素

B.相电流的计算

根据线路的总有功功率、母线电压、功率因素计算相电流

其中U为该电压等级下的额定相电压。

计算母联断路器或分段断路器上的电流和功率

对于单母分段或双母线母联运行时，母联开关功率P_conn计算：

$P_{conn}=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}Pi$

P_i为拓扑岛中I母所连接的线路总有功功率。

对于3/2接线，每串上的断路器电流按照基尔霍夫电流定律计算。对于变压器，功率损耗认为为0，主变各侧功率满足功率平衡。对于双绕组变压器，主变一侧的功率计算完成后，对于另一侧功率值设置为已计算侧的功率值，符号相反；对于三绕组变压器，计算完两侧的功率后，根据功率平衡计算第三侧的功率。

潮流计算过程中，主变并列运行时，主变间的功率按照主变容量比例分配；主变分列运行时，各自独立计算。

潮流计算过程中，对于变压器，功率损耗认为为0，主变各侧功率满足功率平衡要求。对于双绕组变压器，主变一侧的功率计算完成后，另一侧功率值设置为已计算侧的功率值，符号相反；对于三绕组变压器，计算完两侧的功率后，根据功率平衡计算第三侧的功率。

潮流计算过程中，母联处于合位时，通过计算母联所连接的其中一段母线上的线路功率和计算母联断路器的功率；对于3/2接线，每串上的断路器电流按照基尔霍夫电流定律计算。

4.将得到的潮流计算数据更新至实时库。

5.当开关变位后或电源线路潮流改变时重复上述步骤。

Claims (7)

1.一种变电站仿真潮流计算方法，其特征在于，该计算方法包括以下步骤：

1)获取变电站内一次设备信息和一次设备拓扑连接关系；

2)根据一次设备拓扑连接关系和开关状态生成拓扑岛信息；

3)以功率平衡为基础，建立功率平衡表达式，结合拓扑岛内电源线路功率值、负荷线路负荷比例和潮流方向计算各线路的有功功率、无功功率、功率因素，结合拓扑岛所处的电压等级计算相电流；

4)在开关变位后或电源线路潮流改变时重复步骤1)-3)，对变电站的潮流进行重新计算。

2.根据权利要求1所述的变电站仿真潮流计算方法，其特征在于，所述拓扑岛指相连接的一次设备集合，拓扑岛中以母线为中心，将母线看作各线路连接节点，对于母线并列运行方式，母联开关所连接的母线合并成一个节点；对于母线分列运行方式，母联开关所连接的母线各自作为独立的节点。

3.根据权利要求2所述的变电站仿真潮流计算方法，其特征在于，所述步骤3)的潮流计算过程中，当主变并列运行时，主变间的功率按照主变容量比例分配；当主变分列运行时，各自独立计算。

4.根据权利要求2所述的变电站仿真潮流计算方法，其特征在于，所述步骤3)的潮流计算过程中，对于变压器，功率损耗认为为0，主变各侧功率满足功率平衡要求；对于双绕组变压器，主变一侧的功率计算完成后，另一侧功率值设置为已计算侧的功率值，符号相反；对于三绕组变压器，计算完两侧的功率后，根据功率平衡计算第三侧的功率。

5.根据权利要求2所述的变电站仿真潮流计算方法，其特征在于，所述步骤3)的潮流计算过程中，母联处于合位时，通过计算母联所连接的其中一段母线上的线路功率和计算母联断路器的功率；对于3/2接线，每串上的断路器电流按照基尔霍夫电流定律计算。

6.根据权利要求3所述的变电站仿真潮流计算方法，其特征在于，所述步骤1)中一次设备拓扑连接关系是通过图形组态工具生成的一次设备拓扑信息，每条拓扑信息是一个节点信息，包括该节点所连接的一次设备ID和端子号。

7.根据权利要求3所述的变电站仿真潮流计算方法，其特征在于，所述步骤1)中的一次设备信息包括一次设备ID号、一次设备类型和一次设备关联的潮流数据。