CN105576660A - 地区配电网在线仿真分析装置及*** - Google Patents

地区配电网在线仿真分析装置及*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种地区配电网在线仿真分析装置及***，包括：主配网建模单元，根据主电网数据和配电网数据建立主配网一体化模型；联络开关选择单元，选择配电网中合环操作的两条合环线路及联络开关；拓扑构成单元，根据合环线路和联络开关形成合环联络线路的拓扑关系；参数输入单元，输入电网参数；合环点选择单元，根据参数选择合环点；潮流计算单元，根据合环联络线路的拓扑关系，结合潮流数据计算合环点的合环开关两侧的潮流分布；合环电流计算单元，根据所述潮流分布计算合环冲击电流和稳态电流；判断提示单元，将合环冲击电流和稳态电流计算结果与合环条件比较，给出是否进行合环操作的提示信息。本发明使得配电网的运行安全性好、可靠性高。

Description

地区配电网在线仿真分析装置及***
技术领域
本发明涉及电力***配电网领域，特别涉及一种地区配电网在线仿真分析装置及***。
背景技术
随着现代电力***电网结构的不断完善，电力运行方式日益增加，为进一步提高电网运行科可靠性，降低网损，提高网络的带负载能力和利用效率，使互供能力更强，在当前电力***中建立了大量的环网，使配电网络能满足各种运行方式的需要。
配电网进行合环操作时两侧电源一般处于***运行状态，常常因合环点开关两侧母线或线路电压差的存在，使得合环操作中产生的环流过大引起过流保护误动。
为了保证重要用户的不间断供电，了解配网潮流的变化情况，避免不必要的过负荷或者意外事故，需要对合环电流进行详细的分析和计算，这有助于运行人员对地区电力网络的运行方式进行适当的调整，从而保证用户利益，减少停电损失。
我国城市中压配电网广泛采用闭环设计、开环运行的供电方式，即具有双电源供电甚至多电源供电的结构，这提高了供电的灵活性，也为允许执行合环操作提供了基本条件。因此，当某个母线、开关、馈线或者相关二次变需要检修的时候，通过合环操作，将该母线、开关或馈线上的负荷不停电地转移到与之相连的其他母线或馈线上，可以提高供电可靠性。但有些情况下，若执行合环操作会产生较大的合环电流，从而可能导致保护装置误动或超设备额定值，影响到配电网的安全可靠运行。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种配电网运行安全性好、可靠性高的地区配电网在线仿真分析装置及***。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：
一种地区配电网在线仿真分析装置，包括：
主配网建模单元，用于根据通过EMS***导出的主电网数据，通过PMS***导出的配电网数据，建立主配网一体化模型；所述主配网一体化模型至少包括主电网的网络拓扑关系；
联络开关选择单元，用于选择配电网中需要进行合环操作的两条合环线路及对应的联络开关；
拓扑构成单元，用于根据选择的所述合环线路和联络开关形成合环联络线路的拓扑关系；
参数输入单元，用于输入电网参数，所述参数至少包括需要合环的联络开关的相关联络线路、变电站和上一电压等级的线路；
合环点选择单元，用于根据所述参数选择合环点；
潮流计算单元，用于根据所述合环联络线路的拓扑关系，结合主电网的潮流数据计算所述合环点的合环开关两侧的潮流分布；
合环电流计算单元，用于根据所述合环开关两侧的潮流分布计算合环冲击电流和稳态电流的大小；
判断提示单元，用于将所述合环冲击电流和稳态电流计算结果与合环条件比较，根据比较结果给出是否进行合环操作的提示信息。
优选的，该地区配电网在线仿真分析装置还包括：数据校验单元，用于校验所述EMS***导出的主电网数据，以及所述PMS***导出的配电网数据的准确性。
所述合环电流计算单元具体用于根据牛顿-拉夫逊法计算合环稳态电流，在联络开关两侧线路上的负荷相加，联络开关两侧的节点视为同一节点，网络的拓扑随之改变，在经过潮流计算之后，根据网络合环电压和支路阻抗求得合环之后的稳态电流。
所述判断提示单元将所述合环冲击电流和稳态电流计算结果与合环条件比较，根据比较结果给出是否进行合环操作的提示，具体为：校验计算得到的合环稳态电流和合环冲击电流，若其中一个超过电流上线阈值，则给出不进行合环操作的提示。
优选的，地区配电网在线仿真分析装置还包括：显示单元，用于显示所述主电网的网络拓扑关系、合环联络线路的拓扑关系、是否进行合环操作的提示信息中的至少一个。
本发明实施例还一种地区配电网在线仿真分析***，包括：
服务器，包括上述的地区配电网在线仿真分析装置；
配电终端，用于发送请求信息到所述服务器，根据所述服务器返回的提示信息指导操作人员是否进行配电网的合环操作；其中所述请求信息与配电网的合环操作相关。
优选的，所述服务器和所述配电终端在J2EE下以B/S架构实现。
优选的，所述配电终端通过浏览器方式访问所述服务器发送所述请求信息或获取所述提示信息。
优选的，所述服务器包括第一无线收发单元，所述配电终端包括对应的第二无线收发单元。
优选的，所述第一无线收发单元和第二无线收发单元为GPRS通信单元、3G通信单元或4G通信单元。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明实现主、配网电网数据一体化建模，改变了以往主配网计算模型分立的方式，结合潮流数据和配网参数计算合环冲击电流和稳态电流的大小，并将合环冲击电流和稳态电流计算结果与合环条件比较，根据比较结果给出是否进行合环操作的提示信息，从而为在合环的过程中最大限度的保护线路和设备，最大程度的降低合环电流，避免电力***保护设备的误动作提供保证，使得配电网的运行安全性好、可靠性高。
附图说明
图1是本发明实施例一中的地区配电网在线仿真分析装置示意图；
图2是本发明实施例中的暂态冲击电流计算第一模型图；
图3是本发明实施例中的暂态冲击电流计算第二模型图；
图4本发明实施例中的合环操作分析过程示意图；
图5是本发明实施例二中的地区配电网在线仿真分析***示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
本发明实施例一提供一种地区配电网在线仿真分析装置，参看图1，包括：
主配网建模单元，用于根据通过EMS***导出的主电网数据，通过PMS***导出的配电网数据，建立主配网一体化模型；所述主配网一体化模型至少包括主电网的网络拓扑关系；
联络开关选择单元，用于选择配电网中需要进行合环操作的两条合环线路及对应的联络开关；
拓扑构成单元，用于根据选择的所述合环线路和联络开关形成合环联络线路的拓扑关系；
参数输入单元，用于输入电网参数，所述参数至少包括需要合环的联络开关的相关联络线路、变电站和上一电压等级的线路；
合环点选择单元，用于根据所述参数选择合环点；
潮流计算单元，用于根据所述合环联络线路的拓扑关系，结合主电网的潮流数据计算所述合环点的合环开关两侧的潮流分布；
合环电流计算单元，用于根据所述合环开关两侧的潮流分布计算合环冲击电流和稳态电流的大小；
判断提示单元，用于将所述合环冲击电流和稳态电流计算结果与合环条件比较，根据比较结果给出是否进行合环操作的提示信息。
本发明实现主、配网电网数据一体化建模，改变了以往主配网计算模型分立的方式，结合潮流数据和配网参数计算合环冲击电流和稳态电流的大小，并将合环冲击电流和稳态电流计算结果与合环条件比较，根据比较结果给出是否进行合环操作的提示信息，从而为在合环的过程中最大限度的保护线路和设备，最大程度的降低合环电流，避免电力***保护设备的误动作提供保证，使得配电网的运行安全性好、可靠性高。
具体的，本实施例中配网数据源收集以PMS***数据为基础通过表格导入，拓扑图编辑等交互方式实现配电网计算模型数据源的收集。以EMS***为基础，将EMS主网拓扑与配网数据通过重叠数据进行数据拼接，实现主、配网电网数据一体化建模，改变了以往主配网计算模型分立的方式。以主网EMS拓扑、量测及设备参数为数据源，通过计算机图形算法直接建立计算模型的基础上，实现配电计算模型建模。
该地区配电网在线仿真分析装置还包括：数据校验单元，用于校验所述EMS***导出的主电网数据，以及所述PMS***导出的配电网数据的准确性。面对配电网络庞大数据收集过程中可能存在的误差，本发明研究通过不同的计算方法，不同的数据录入方式实现数据的交叉核对。通过将计算结果与主网馈入支路实测电压、电流进行核对，进一步的验证配网数据建模的准确性。
所述合环电流计算单元具体用于根据牛顿-拉夫逊法计算合环稳态电流，在联络开关两侧线路上的负荷相加，联络开关两侧的节点视为同一节点，网络的拓扑随之改变，在经过潮流计算之后，根据网络合环电压和支路阻抗求得合环之后的稳态电流。
潮流计算是电力***各种安全分析和计算的基础,为了提高电力***自动化操作的准确性及快速性,并能***、安全地进行实时动态分析,配电网潮流变化的信息是必不可少的资源,因此进行配电网潮流计算是现今潮流计算的发展趋势。本发明在配电网各种潮流计算方法分析比较的基础上,结合准确性和收敛性两方面条件,提出了电路计算与牛顿拉夫逊相结合的三相潮流计算方法。在该方法的基础上建立了配电网各元件的详细数学模型,为了全面体现网络结构的真实性,针对变压器的不同接线方法分别进行了不同的节点导纳矩阵模型建立,完善了模型的建立。
所述判断提示单元将所述合环冲击电流和稳态电流计算结果与合环条件比较，根据比较结果给出是否进行合环操作的提示，具体为：校验计算得到的合环稳态电流和合环冲击电流，若其中一个超过电流上线阈值，则给出不进行合环操作的提示。
参看图2和图3，本实施例中合环冲击电流指的是通过并列断路器上主抽头上的电流。在实际的合环过程中，冲击电流一般具有较高的幅值，但是持续的时间较短，在工程计算过程中，合环暂态电流的单相等值电路如图1所示，在配电网络中，线路呈现感性性质，由合环的瞬间到合环完成的整个过程中，***的合环电流是以震荡的方式衰减的，实时的电流相应以微分方程的形式表达出来。在计算的过程中，计算模型中的A相为激励电压，为：
ΔU为合环点两侧电压差,即：△U＝U1-U2电路的非奇次微分方程为α为合环时刻t＝0时E的初始相角,它是由该时刻合环点两侧电压的相角差所决定的。
方程的特解为：
ip(t)＝Asin(wt+α)+Bcos(wt+α)
A＝REmax/R2+w2l2
B＝-wLEmax/R2+w2l2
完全解为特解与通解之和。
合环前瞬间电感上没有电流通过,可以求出C1,从而有冲击电流的完全表达式：
在合环稳态电流的计算过程中通常采用前推回代法或牛顿-拉夫逊法。在前推回代法的应用过程中仅仅可用于辐射状网的潮流计算，应用范围具有较大的局限性。
运用牛顿-拉夫逊法计算合环稳态电流计算合环稳态电流的步骤为，在联络开关两侧线路上的负荷相加，联络开关两侧的节点视为同一节点，网络的拓扑随之改变，在经过潮流计算之后，根据网络合环电压和支路阻抗求得合环之后的稳态电流。
在配电网中进行合环分析就是在潮流计算的基础上，以宿州供电公司城南变、拂晓变和六里变所下挂的十余条10kV的配网合环线路为试点研究对象，对配网进行合环分析计算以及合环条件判定[合环电压差、角度差等]、合环电流的计算及计算结果验证[通过主网馈入线路SCADA测点电流进行验证或与地市采集的配网电量进行对比验证分析]。参看图4，该功能的实现流程为：
a)选择联络开关，根据实际需要，完成合环线路及合环开关的选择。
b)根据合环开关的选择，形成网络拓扑，并对拓扑的完整性和正确性进行判断，形成***的基础数据库。
c)相关参数的输入，包括需要合环的联络开关的相关联络线路，变电站，上一电压等级的线路等相关信息。
d)潮流计算，根据***基础信息库信息和实时采集的潮流信息，计算合环开关两侧的潮流分布。
e)以潮流计算为基础得到***合环过程中的合环冲击电流和合环稳态电流。
f)校验合环稳态电流和合环冲击电流，若相关电流越限，***给出终止命令，不进行合环操作。
在一个实施例中，所述地区配电网在线仿真分析装置还包括：显示单元，用于显示所述主电网的网络拓扑关系、合环联络线路的拓扑关系、是否进行合环操作的提示信息中的至少一个。通过显示可以进行培训，支持培训管理人员自定拟题(例如配电监控异常排查培训、配电事故处理培训、配电操作培训等)，配电值班人员根据选题在***进行模拟仿真学习；支持滚动式动画播放相关培训资料或者***操作培训资料等。本发明具有如下优点：
1、在主网模型的基础上，建立并完善了地区配网拓扑模型和参数。
2、支持多种建模方式对配网模型进行更新、编辑、保存，方便维护管理。
3、以主网实时潮流数据为条件，结合配网铭牌参数，理论推导出配网节点负荷等量测数据。
4、实现多种配网潮流计算方法对主配网建模和相关理论推导准确性的校验。
5、实现配网合环倒闸操作仿真模拟功能，给出合环操作能否成功的判定条件。
本发明为在合环的过程中最大限度的保护线路和设备，最大程度的降低合环电流，避免电力***保护设备的误动作提供保证，使得配电网的运行安全性好、可靠性高。
本发明实施例二提供一种地区配电网在线仿真分析***，包括服务器和配电终端。所述服务器包括上述实施例一中的地区配电网在线仿真分析装置。所述配电终端，用于发送请求信息到所述服务器，根据所述服务器返回的提示信息指导操作人员是否进行配电网的合环操作；其中所述请求信息与配电网的合环操作相关。
具体的，参看图5，所述服务器和所述配电终端在J2EE下以B/S架构实现。J2EE可应用于多层体系的开发和部署，其开发的架构为企业级的。本***是在J2EE的框架下以B/S架构实现的，多层的架构简化了***的操作过程。所述配电终端通过浏览器方式访问所述服务器发送所述请求信息或获取所述提示信息。所述服务器包括第一无线收发单元，所述配电终端包括对应的第二无线收发单元。所述第一无线收发单元和第二无线收发单元为GPRS通信单元、3G通信单元或4G通信单元。服务器与配电终端通过无线通信方式通信。当然也可以是其他无线通信方式。
配电网是电力***中唯一直接与用户相连的部分。配电网的供电直接对线路的供电可靠性造成影响。社会高度发展的今天，用户对供电质量提出了更高的要求。研究和发展配电网的管理效率显得尤为重要。在配电网络中以高实时性提供停电信息是停电管理的运行目标。在这种背景下，该***可在供电企业中大范围的应用，有助于缩短停电时间，提高用户满意度，减少供电企业成本，增加企业运行经济效益。
本***依据合环基本理论，合环操作应注意事项未依据，提出了是否允许执行合环操作的决策方案，阐明了不能合环的原因，揭示了合环后电流过大的机理，并给出应对措施，该***的实现，证明了该方案可为电力***的合环提供辅助决策，进而提高供电可靠性。
上面结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细说明，但本发明并不限制于上述实施方式，在不脱离本申请的权利要求的精神和范围情况下，本领域的技术人员可以作出各种修改或改型。

Claims (10)

1.一种地区配电网在线仿真分析装置，其特征在于，包括：
主配网建模单元，用于根据通过EMS***导出的主电网数据，通过PMS***导出的配电网数据，建立主配网一体化模型；所述主配网一体化模型至少包括主电网的网络拓扑关系；
联络开关选择单元，用于选择配电网中需要进行合环操作的两条合环线路及对应的联络开关；
拓扑构成单元，用于根据选择的所述合环线路和联络开关形成合环联络线路的拓扑关系；
参数输入单元，用于输入电网参数，所述参数至少包括需要合环的联络开关的相关联络线路、变电站和上一电压等级的线路；
合环点选择单元，用于根据所述参数选择合环点；
潮流计算单元，用于根据所述合环联络线路的拓扑关系，结合主电网的潮流数据计算所述合环点的合环开关两侧的潮流分布；
合环电流计算单元，用于根据所述合环开关两侧的潮流分布计算合环冲击电流和稳态电流的大小；
判断提示单元，用于将所述合环冲击电流和稳态电流计算结果与合环条件比较，根据比较结果给出是否进行合环操作的提示信息。
2.根据权利要求1所述的地区配电网在线仿真分析装置，其特征在于，还包括：
数据校验单元，用于校验所述EMS***导出的主电网数据，以及所述PMS***导出的配电网数据的准确性。
3.根据权利要求1所述的地区配电网在线仿真分析装置，其特征在于，所述合环电流计算单元具体用于根据牛顿-拉夫逊法计算合环稳态电流，在联络开关两侧线路上的负荷相加，联络开关两侧的节点视为同一节点，网络的拓扑随之改变，在经过潮流计算之后，根据网络合环电压和支路阻抗求得合环之后的稳态电流。
4.根据权利要求1所述的地区配电网在线仿真分析装置，其特征在于，所述判断提示单元将所述合环冲击电流和稳态电流计算结果与合环条件比较，根据比较结果给出是否进行合环操作的提示，具体为：
校验计算得到的合环稳态电流和合环冲击电流，若其中一个超过电流上线阈值，则给出不进行合环操作的提示。
5.根据权利要求1所述的地区配电网在线仿真分析装置，其特征在于，还包括：
显示单元，用于显示所述主电网的网络拓扑关系、合环联络线路的拓扑关系、是否进行合环操作的提示信息中的至少一个。
6.一种地区配电网在线仿真分析***，其特征在于，包括：
服务器，包括权利要求1-5任一项所述的地区配电网在线仿真分析装置；
配电终端，用于发送请求信息到所述服务器，根据所述服务器返回的提示信息指导操作人员是否进行配电网的合环操作；其中所述请求信息与配电网的合环操作相关。
7.根据权利要求6所述的地区配电网在线仿真分析***，其特征在于，所述服务器和所述配电终端在J2EE下以B/S架构实现。
8.根据权利要求6或7所述的地区配电网在线仿真分析***，其特征在于，所述配电终端通过浏览器方式访问所述服务器发送所述请求信息或获取所述提示信息。
9.根据权利要求8所述的地区配电网在线仿真分析***，其特征在于，所述服务器包括第一无线收发单元，所述配电终端包括对应的第二无线收发单元。
10.根据权利要求9所述的地区配电网在线仿真分析***，其特征在于，所述第一无线收发单元和第二无线收发单元为GPRS通信单元、3G通信单元或4G通信单元。
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