浙江电网智能分析与决策支持系统—陈祎

浙江电网智能分析与决策支持系统陈祎1，郭瑞鹏1，叶琳2，孙维真2（1.浙江大学电气工程学院，浙江省杭州市310027；2.浙江电力调度通信中心，浙江省杭州市310007）TheIntelligentAnalysisandDecisionSupportSystemofZhejiangPowerGridCHENYi1,GUORui-peng1,YELin2,SUNWei-zhen2(SchoolofElectricalEngineering,ZhejiangUniversity,Hangzhou310027,China;2ZhejiangPowerDispatch&TelecommunicationCenter,Hangzhou310007,China）ABSTRACT:ThemainfunctionsandfeaturesoftheintelligentanalysisanddecisionsupportsystemofZhejiangPowerGridareintroduced.ThissystemsupportstheimportandexportofBPA、CIM、PSASP、PSSEfiles.Itseparatelymanagestheversionsofpowergridstructure,loadandoutput,maintenanceplan,andthenformsvariouskindsofoperationmodestroughmergence.Afterthat,thissystemcandopowerflowcalculation,short-circuitcalculation,transientcalculation,andalsocananalyzethesecurityandstabilityofthepowergrid’soperationthroughthestaticvoltagestabilityanalysis,calculationofthetransmissioninterface’sthermalcapability,securitycheckandsoon.Thedetailsofcalculationandanalysisareshowedbytreereports,prompts、warningsandaidstrategyaregiventoguidethesecurityoperationofthepowergrid.KEYWORD:gridmanagement;operationmodesmanagement;intelligentcalculation;securityanalysis;securitycheck;decisionsupport摘要：介绍了浙江电网智能分析与决策支持系统的主要功能和特点，本系统支持BPA、CIM、PSASP、PSSE文件的导入导出，系统将电网网架版本，负荷及出力版本，检修计划版本分开管理，通过拼接生成各种运行方式，进行电网的潮流，短路及暂态稳定计算，并可以对电网进行静态电压稳定分析，断面热稳定限额计算，做年、月、周、日运行方式下的安全校核等，对电网的安全稳定运行情况进行分析，最后以树状报表形式给出详细分析结果，做出提示和警告，并提供辅助决策指导电网安全运行控制。关键词：网架管理，运行方式管理，智能计算，安全分析，安全校核，决策支持0前言随着电网规模的日益增大和结构的日趋复杂，电网智能或自动计算越来越受到人们的重视。电网潮流稳定计算软件现在有很多，国内通常使用的是BPA、PSASP和PSSE。这些离线分析软件为保障电网的安全稳定运行发挥了重要作用，是电网运行分析的重要工具[1~5]。由于各离线分析软件间各有优缺点，许多电网分析部门会使用多种离线计算工具进行安全稳定计算。由于各软件间的数据格式存在着较大差异，电网分析人员不得不为每个分析工具维护一个电网模型，造成了数据维护工作量的大大增加。此外，现有的离线分析软件在预想故障分析及热稳定极限计算等方面仍不够完善，分析计算时需要大量的重复性手工劳动。在实际电网计算时一般由分析人员凭经验进行预想故障的选择，分析结果具有一定的不确定性，甚至可能因分析人员的经验不足或疏忽导致分析计算时遗漏重要的预想故障，给电网的安全稳定运行带来隐患。为了解决这些问题，开发了浙江电网智能分析与决策支持系统，对电网结构、参数、出力负荷等计算边界条件进行管理，自动进行潮流平衡优化，帮助运方人员快速建立各种方式，在此基础上进行电网运行方式的安全分析和电网安全校核，并交互式地给出运行方式调整优化建议。有效的对电网潮流稳定计算软件进行了管理，降低了电网运行分析人员的工作强度，提高了分析计算效率，保证了电网的安全稳定运行。1系统方案1.1系统硬件架构本系统位于安全三区，外部数据源通过综合信息平台获得，计算服务器可以多台，自动分配资源。其硬件结构大致如下图1所示计划处工作站系统处工作站计算服务器1安全三区计算服务器2综合数据平台图1智能分析与决策支持系统硬件结构图Fig1ThehardwareconfigurationoftheintelligentanalysisanddecisionsupportSystem1.2系统软件架构系统软件体系是一个C/S架构，部署在管理信息大区，通过远程计算服务平台，减少客户端计算负载，架构见图2，模块主要有：数据库管理（包含图形、模型以及图形和模型的版本），多用户计算管理（结果可独立保存或上载到数据库共享），利用BPA等计算软件数据做电网潮流、暂态和短路电流计算，电压稳定计算和预防策略，断面热稳定限额计算，电网安全校核，报表管理等。远程计算服务平台暂态稳定计算多用户计算管理用户1用户2用户3BPA等计算软件电压稳定计算断面热稳定限额计算安全校核潮流计算短路电流计算报表管理图形管理模型管理用户管理图2智能分析与决策支持系统软件结构图Fig2ThesoftwareconfigurationoftheintelligentanalysisanddecisionsupportSystem2系统主要功能浙江电网智能分析与决策支持系统从功能上大致可分为网架管理和图形管理，运行方式管理，智能计算，应用功能。2.1网架管理和图形管理网架管理是其他功能模块的基础。通过参数库管理，网架版本管理，投运计划管理，和对于运行方式生成和智能计算使用的公共参数的统一设置，维护电网的网络架构工作。2.1.1模型管理和参数维护模型的管理包括历史态、实时态和未来态的管理。参数需要存储浙江省内的网架和华东在浙江的电厂。参数库中包括：各设备参数，各设备的连接关系，各设备的详细参数，各设备的地理位置信息；计算参数能够根据设备参数进行自动计算。本系统的模型导入导出支持CIM格式、E文件格式、BPA格式、PSSE格式。模型导入方式支持实时态模型的导入，设备参数的导入，计算文件模型的导入。导入工作主要是用于确定基模型和实时态计算。实时态模型（即SCADA/EMS的CIM模型和实时数据）的导入以基于IEC61970的电网资源模型文件为主，设备参数的导入以参数管理系统和BPA为主，并将各种参数进行计算为电网计算所需要的参数。计算文件模型的导入主要是导入边界模型，由于在实时态模型中边界模型大都采用等值方式来进行，所以需要计算文件模型中的边界模型来补充[6]。生成BPA文件时选择到某一电压等级，则该电压等级下的负荷要进行等值。2.1.2图形管理图形管理遵循SVG的图形交互规范（QZDJ48—2006）标准。系统所有图形需要外部导入或者自动生成，不需要系统维护。系统可导入SVG图形或基于经纬度的CIMXML文件自动生成SVG图形，主要包括EMS系统图、EMS一次接线图、BPA系统图、地理图、站内拓扑图，并与模型相对应，支持编辑和信息层次显示[7~8]。能够在图形上有选择的显示设备参数、量测、计算结果信息和检修计划信息，进行运行方式的调整，检修计划的设置和未来态的编制。2.1.3网架版本管理版本包括模型、图形、动态数据（可来源于历史数据或实时数据或机组计划或负荷预测），需要在数据库中进行保存。在版本管理时按照每个用户管理，并有一个公共版本发布区。对每个版本可以保存完整的模型和全部的图形，也可以基于某一个基态来保存模型的增量文件和修改及增加的图形文件，同时也将该版本对应的数据或计算结果保存在数据文件中。负荷及出力版本管理以时间为轴，即在不同的时间点可以有不同的负荷和出力，同时这个负荷和出力可以在附注中关联运行方式，由用户自己注释。负荷有年、月/周、日负荷管理。设置负荷参数，包括四季和一周的分配比例，系统有功负荷大小，腰荷、低谷比例，及高峰、腰荷、低谷功率因数。负荷可以读入实时的负荷数据，已经编制好的一个负荷版本，或者是地调手动输入的负荷数据；出力可以读入本月的机组检修计划，将该部分出力自动清零，同时可以设置联络线约束条件，设置高峰、腰荷、低谷受电计划，设置各联络线交换功率值。这些设置好后，进行潮流自动平衡，自动潮流平衡是指在计算时，调整内网某几个区域的负荷（由倍数设定），调整后可以自动调节外网各区域发电和负荷系数以及内网的机组，以求达到潮流收敛。通过建立节点潮流平衡方程和联络线约束条件，运用非线性规划内点法求解。2.1.4投运计划管理版本以工程为管理阶段，有“按地区”和“按年度”两种管理方式。可以通过文件导入投运计划集，也可以根据实时情况对投运计划项目进行添加，修改和删除。在工程中以型号输入为主，用典型参数生成投运计划中设备的参数，存成投运计划版本管理。对于投运项目的创建信息主要包括：（1）、创建变电站，确定电压等级、主变台数和容量。（2）、创建电厂，确定电压等级、发电机容量和台数，基准电压以及升压变容量。（3）、新增母线，给定母线基准电压和电压上下限及其它负荷出力限制。（4）、新增主变，确定主变类型和各侧节点、起始和紧急过载倍数，用典型参数（可选容量180、240、750、1000、1200MVA）生成具体设备参数，包括高、中、低压侧的额定容量、额定电压、电阻电抗等；可手动输入相关数据包括零序电阻电抗等，电抗值也可以根据容量及高中低压侧间短路电压百分比等数据计算。（5）、新增线路，给定线路长度并确定线路导线数据。可以直接填写线路相关信息，也可以根据数据库或本地参数文件中的典型参数信息，选择导线型号自动生成线路的电阻、电抗、电纳以及最大电流和短时载流量数据，并可根据导线不同型号将线路分段确定线路信息。（6）、新增发电机，确定机端电压，正序、负序、零序电抗，额定及最大有功，额定容量，直轴次暂态电抗的饱和及不饱和值。（7）、母线间新增小支路，确定线路电阻、电抗、电纳以及最大电流和短时载流量数据，零序电阻、电抗。（8）、新增小电源，确定基准电压，正序、零序电抗。2.1.5检修计划管理版本系统提供检修计划excel表格导入，在导入过程中，可以在图形上做针对该检修方式的运行方式调整，可以添加，删除和修改检修设备，决定设备是否参与计算并设定优先级来进行版本管理。2.1.6报表管理报表管理主要是以报表形式展示相关计算功能的结果数据，包括潮流结果、短路结果、断面限额结果及网架同杆结果等。结果数据可以以E文件方式或者EXCEL方式导出。2.2运行方式生成和调整2.2.1模型拆分和拼接本系统将上级调度文件拆分成浙江省网和外网两部分，抛弃省网部分，将外网存入版本，作为基础外网模型。系统能与外网进行拼接，也能够与地调模型拼接。与外网的拼接以联络线为拼接点，与地调模型的拼接以主变为拼接点[9]。2.2.2运行方式生成将外网模型、参数库中的内网模型以及负荷出力版本进行拼接可形成计算模型文件并作为网架版本保存。系统将投运计划，负荷及出力，检修计划版本分开管理，可根据要求将基本网架不同版本、检修计划和负荷及出力版本，拼接生成年、月、周、日运行方式计算模型文件。基本网架可以来自于参数库，或者是已保存在数据库中的相关版本，也可以是已知的文件。对年度运行方式（含检修计划）计