CN112749489B - 一种基于拼接技术的电网模型生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于拼接技术的电网模型生成方法，其包括以下步骤，S1，通过省调全模型网络分析应用读取国调中心QS文件的外网模型；S2，通过省调全模型网络分析应用读取省内电网模型；S3，对步骤S1和步骤S2的电网模型进行拼接；S4，对拼接后的电网模型进行状态估计计算；S5，计算完成后保存当前结果为历史断面。本发明使得拼接后生成的电网模型结构更加准确、完整，提升静态安全分析、调度员潮流等应用计算结果的准确性，保证电网的安全稳定运行。

Description

一种基于拼接技术的电网模型生成方法

技术领域

本发明属于电力***自动化技术领域，尤其涉及一种基于拼接技术的电网模型生成方法。

背景技术

随着特高压交直流混联大电网快速形成以及现代化生产对电能质量的要求日益严格，电力***的运行和控制变得越来越复杂。智能电网调度控制***的网络分析应用包括状态估计、静态安全分析、调度员潮流、短路电流计算、灵敏度分析等功能，其计算结果的准确性直接影响电网运行控制水平。

目前国家电网以特高压电网为主网架，各区域电网之间紧密互联，各省级电网模型只包含本省直调厂站模型，在缺少相邻省网电网模型的情况下势必会影响到计算结果的准确性。

为保证网络分析应用各功能模块计算结果的准确性，提升调控人员驾驭大电网的能力，提供准确、完整的电网模型尤为重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于拼接技术的电网模型生成方法,使得拼接后生成的电网模型结构更加准确、完整，提升静态安全分析、调度员潮流等应用计算结果的准确性，保证电网的安全稳定运行。

为实现上述目的，本发明的技术方案包括以下步骤：其包括以下步骤，

S1，通过省调全模型网络分析应用读取国调中心QS文件的外网模型；

S2，通过省调全模型网络分析应用读取省内电网模型；

S3，对步骤S1和步骤S2的电网模型进行拼接；

S4，对拼接后的电网模型进行状态估计计算；

S5，计算完成后保存当前结果为历史断面。

进一步地，步骤S1中，所述省调全模型网络分析应用通过sftp服务获取国调中心QS文件的外网模型。

进一步地，步骤S1中，所述QS文件是状态估计结果文件，每5分钟更新一次，所述QS文件包括华北、华中和华东的全电网模型和数据。

进一步地，步骤S1中，所述QS文件是国调网络分析开展状态估计计算后产生的状态估计计算结果文件，所述QS文件可为静态安全分析或调度员潮流提供基态潮流。

进一步地，步骤S2中，读取过程为：所述省调全模型网络分析应用读取D5000平台实时库220kV及以上厂站设备信息进行省内的电网模型装载。

进一步地，步骤S2中，省调全模型网络分析应用读取的D5000平台实时库220kV及以上厂站模型信息包含电压等级、主变信息、机组信息、线路信息、母线信息、负荷信息、容抗器信息、开关信息和刀闸信息。

进一步地，步骤S3中，通过省调全模型网络分析应用分别对步骤S1和步骤S2的电网模型进行拼接，拼接时通过省内电网模型500kV和1000kV厂站边界线路拼接外网模型。

进一步地，步骤S3中，拼接通过外网联络线对和省内电网紧密相联的500kV和1000kV厂站加入计算模型，增加外网厂站模型规模根据电网拓扑的紧密程度进行适应性调整。

进一步地，步骤S4中，省调全模型网络分析应用读取省内和省外厂站量测数据进行映射，对拼接后的电网模型开展状态估计计算，若状态估计收敛，则全模型可用。

进一步地，步骤S4中，状态估计计算为对全电网模型进行量测数据的映射，量测数据包括量测信息和状态量信息，所述量测信息包括厂站的电压、电流、有功和无功信息，所述状态量信息包括开关和刀闸信息。

进一步地，步骤S5中，省调全模型网络分析应用将全模型从RealTimeModel实时库镜像到RealTime实时库，对拼接后的电网模型开展状态估计周期计算，计算完成后保存当前结果为历史断面。

本发明积极效果如下：

1)通过外网模型拼接，电网结构更加完整，提高潮流计算准确性；

2)实时数据衔接更加全面流畅，减少可控误差，提高了容错率；

3)增加跨省电网模型，为调控人员分析边界潮流提供依据；

4)模型自动拼接，减少***维护工作量。

本发明通过CIM/E标准接口，采用sftp服务获取国调中心的QS文件，读取量测数据映射国调部分模型。基于D5000平台实时库接口，读取SCADA应用实时采集量测映射本省电网模型部分，计算状态估计检测模型是否可用，完成状态估计计算。通过检查合格率检查是否收敛，如果结果发散则停止，如果结果收敛，则导入实时库。通过拼接外网模型，能够显著提升状态估计合格率，为智能电网调度控制***的网络分析中静态安全分析、调度员潮流、短路电流计算、灵敏度分析提供更加精准的模型和数据，保证计算结果的准确性，提升调控人员驾驭大电网的能力，保证电网的安全性。

附图说明

图1是本发明的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

发明提供了一种基于拼接技术的电网模型生成方法，其包括以下步骤，

S1，通过省调全模型网络分析应用读取国调中心QS文件的外网模型；

S2，通过省调全模型网络分析应用读取省内电网模型；

S3，对步骤S1和步骤S2的电网模型进行拼接；

S4，对拼接后的电网模型进行状态估计计算；

S5，计算完成后保存当前结果为历史断面。

对各个步骤进行进一步地说明。

S1，通过省调全模型网络分析应用读取国调中心QS文件的外网模型。

国调中心，即国家电力调度控制中心，也简称为国调。

步骤S1中，所述省调全模型网络分析应用是指具备对省内和省外电网模型拼接功能网路分析应用。

步骤S1中，所述省调全模型网络分析应用通过sftp服务获取国调中心QS文件的外网模型。

步骤S1中，所述QS文件是状态估计结果文件，每5分钟更新一次，所述QS文件包括华北、华中和华东的全电网模型和数据。

步骤S1中，所述QS文件是国调网络分析开展状态估计计算后产生的状态估计计算结果文件，所述QS文件可为静态安全分析或调度员潮流提供基态潮流。

状态估计根据电网模型参数、接线连接关系和一组有冗余的遥测量测值和遥信断路器状态，求解描述电网稳态运行情况的状态量——母线电压幅值和相角的估计值，并求解出量测的估计值，检测和辨识量测中的不良数据，为其他应用功能提供一套完整、准确的电网实时运行方式数据。

省调全模型网络分析应用通过sftp服务从D5000网关机获取国调中心最新QS模型和数据文件，按照CIM/E标准格式，实现本省外网的电网拓扑模型导入。该QS文件是状态估计结果文件，每5分钟更新一次。网络分析应用获取当前时刻QS文件后，读取省内电网相邻的500kV和1000kV厂站的模型进行装载。

全模型网络分析应用所获取的QS文件，是国调网络分析开展状态估计计算后产生的状态估计计算结果文件，包含华北、华东和华中电网220kV及以上厂站模型信息和量测信息，该文件可为静态安全分析、调度员潮流等应用提供基态潮流文件。省调只对本省220kV及上厂站建模，并采集相关量测信息，故省调模型只含有本省的220kV及以上电网模型，但是并不包含与本省电网相邻的500kV及以上电网模型信息，因此为提升状态估计合格率、静态安全分析和调度员潮流计算结果的准确性，需要对外网模型进行拼接。

S2，通过省调全模型网络分析应用读取省内电网模型。

步骤S2中，读取过程为：所述省调全模型网络分析应用读取D5000平台实时库220kV及以上厂站设备信息进行省内的电网模型装载。

步骤S2中，省调全模型网络分析应用读取的D5000平台实时库220kV及以上厂站模型信息包含电压等级、主变信息、机组信息、线路信息、母线信息、负荷信息、容抗器信息、开关信息和刀闸信息。

省调全模型网络分析应用读取D5000平台实时库220kV及以上厂站设备信息进行省内的电网模型装载。对省内模型，通过D5000平台实时库接口，读取D5000中省内电网模型数据，导入内网拓扑模型。

全模型网络分析应用读取的D5000平台实时库220kV及以上厂站模型信息，包含电压等级、主变信息、机组信息、线路信息、母线信息、负荷信息、容抗器信息、开关信息和刀闸信息。

S3，对步骤S1和步骤S2的电网模型进行拼接。

步骤S3中，通过省调全模型网络分析应用分别对步骤S1和步骤S2的电网模型进行拼接，拼接时通过省内电网模型500kV和1000kV厂站边界线路拼接外网模型。

步骤S3中，拼接通过外网联络线对和省内电网紧密相联的500kV和1000kV厂站加入计算模型，增加外网厂站模型规模根据电网拓扑的紧密程度进行适应性调整。

步骤S2的目的是获取省内电网模型，步骤S1的目的是获取和步骤S2的省相邻省的电网模型，步骤S1外网模型中的省是相对步骤S2省的外省。

步骤S3中，紧密相联指的是指步骤S2所涉省相邻的步骤S1外省，这里面紧密相联限定的是“相邻”。

通过本省和相邻省的拼接，通过拼接外网模型，能够显著提升状态估计合格率。

具体增加外网厂站模型规模可根据电网拓扑的紧密程度进行适当调整。

S4，对拼接后的电网模型进行状态估计计算。

步骤S4中，省调全模型网络分析应用读取省内和省外厂站量测数据进行映射，对拼接后的电网模型开展状态估计计算，若状态估计收敛，则全模型可用。

步骤S4中，状态估计计算为对全电网模型进行量测数据的映射，量测数据包括量测信息和状态量信息，所述量测信息包括厂站的电压、电流、有功和无功信息，所述状态量信息包括开关和刀闸信息。

S5，计算完成后保存当前结果为历史断面。

步骤S5中，省调全模型网络分析应用将全模型从RealTimeModel实时库镜像到RealTime实时库，对拼接后的电网模型开展状态估计周期计算，计算完成后保存当前结果为历史断面。

如果基于全模型的状态估计计算结果发散，则本周期状态估计计算停止。

以河北南部电网为例，总体流程是，河北省调全模型网络分析应用通过sftp服务从D5000网关机获取国调中心最新QS模型和数据文件，读取D5000平台实时库220kV及以上厂站设备信息进行省内的电网模型装载。省调全模型网络分析应用分别对省内和省外的电网模型开展拼接，读取省内和省外厂站量测数据进行映射，对拼接后的电网模型开展状态估计计算，计算完成后保存当前结果为历史断面。外网以省间联络线划分，主要拼接京津唐电网、山西电网、山东电网和内蒙古电网的500kV和1000kV厂站电网模型。

QS文件相关设备属性描述如表1所示：

表1 QS文件设备属性描述

完成状态估计计算后，调度员可开展调度员潮流、静态安全分析、短路电流、灵敏度分析等计算。

调度员潮流是在实时网络状态分析的基础上，根据已知的母线模型和各母线注入功率，或者采用预测或历史数据来源，调整运行方式，应用全牛顿-拉夫逊法、解藕法和及p-q快速分解法等潮流计算方法，计算出各母线电压和相角的唯一解。

静态安全分时是根据电网模型参数、电网运行方式数据进行快速故障扫描，确定有害故障子集，对扫描阶段发现的有潜在危害的故障做进一步研究，用交流潮流计算出全部母线电压幅值和角度，支路有功和无功以及机组的有功和无功，确定各种故障下的全部越限元件及越限程度，引起某一种类型元件越限的全部故障。

短路电流是指在电路中，由于短路而在电气元件上产生的不同于正常运行值的电流。

灵敏度分析是以一次偏导数矩阵的形式，描述组成电力***潮流各种量之间，如母线注入功率、支路功率和母线电压之间相互影响的程度。常用的包括线路潮流对机组有功功率的灵敏度、母线电压对机组无功功率的灵敏度和母线电压对变压器抽头灵敏度。

本发明通过整合省内电网模型和省外电网模型，能够显著提升模型的完整性，从而提高状态估计合格率，为静态安全分析、调度员潮流、短路电流、灵敏度分析等应用计算结果的准确性，进一步提升了调控人员驾驭大电网的能力，保证了电网安全稳定运行。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种基于拼接技术的电网模型生成方法，其特征在于：其包括以下步骤，

S1，通过省调全模型网络分析应用读取国调中心QS文件的外网模型；

S2，通过省调全模型网络分析应用读取省内电网模型；

S3，对步骤S1和步骤S2的电网模型进行拼接；

S4，对拼接后的电网模型进行状态估计计算；

S5，计算完成后保存当前结果为历史断面；

步骤S3中，拼接通过外网联络线对和省内电网紧密相联的500kV和1000kV厂站加入计算模型，增加外网厂站模型规模根据电网拓扑的紧密程度进行适应性调整。

2.根据权利要求1所述的一种基于拼接技术的电网模型生成方法，其特征在于：

步骤S1中，所述省调全模型网络分析应用通过sftp服务获取国调中心QS文件的外网模型；

步骤S1中，所述QS文件是状态估计结果文件，每5分钟更新一次，所述QS文件包括华北、华中和华东的全电网模型和数据。

3.根据权利要求1所述的一种基于拼接技术的电网模型生成方法，其特征在于：

步骤S1中，所述QS文件是国调网络分析开展状态估计计算后产生的状态估计计算结果文件，所述QS文件可为静态安全分析或调度员潮流提供基态潮流。

4.根据权利要求1所述的一种基于拼接技术的电网模型生成方法，其特征在于：

步骤S2中，读取过程为：所述省调全模型网络分析应用读取D5000平台实时库220kV及以上厂站设备信息进行省内的电网模型装载。

5.根据权利要求1所述的一种基于拼接技术的电网模型生成方法，其特征在于：

步骤S2中，省调全模型网络分析应用读取的D5000平台实时库220kV及以上厂站模型信息包含电压等级、主变信息、机组信息、线路信息、母线信息、负荷信息、容抗器信息、开关信息和刀闸信息。

6.根据权利要求1所述的一种基于拼接技术的电网模型生成方法，其特征在于：

步骤S3中，通过省调全模型网络分析应用分别对步骤S1和步骤S2的电网模型进行拼接，拼接时通过省内电网模型500kV和1000kV厂站边界线路拼接外网模型。

7.根据权利要求1所述的一种基于拼接技术的电网模型生成方法，其特征在于：

步骤S4中，省调全模型网络分析应用读取省内和省外厂站量测数据进行映射，对拼接后的电网模型开展状态估计计算，若状态估计收敛，则全模型可用。

8.根据权利要求1所述的一种基于拼接技术的电网模型生成方法，其特征在于：

步骤S4中，状态估计计算为对全电网模型进行量测数据的映射，量测数据包括量测信息和状态量信息，所述量测信息包括厂站的电压、电流、有功和无功信息，所述状态量信息包括开关和刀闸信息。

9.根据权利要求1所述的一种基于拼接技术的电网模型生成方法，其特征在于：

步骤S5中，省调全模型网络分析应用将全模型从RealTimeModel实时库镜像到RealTime实时库，对拼接后的电网模型开展状态估计周期计算，计算完成后保存当前结果为历史断面。

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