專利名稱：電網(wǎng)結(jié)構(gòu)脆弱性實(shí)時(shí)評(píng)估系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)安全運(yùn)行評(píng)估技術(shù)，特別涉及電網(wǎng)結(jié)構(gòu)脆弱性的量化及可視化展示技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著電網(wǎng)互聯(lián)進(jìn)程的繼續(xù)推進(jìn)，電網(wǎng)規(guī)模日益龐大。大電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式更加復(fù)雜，不可預(yù)見的因素增多，電網(wǎng)的脆弱特性變得愈加難以掌控。從電網(wǎng)調(diào)度人員的角度，如何掌握大電網(wǎng)的全局結(jié)構(gòu)脆弱特性，了解大電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，制定正確的調(diào)度模式，保證大電網(wǎng)的安全運(yùn)行，是迫切之需。因此，如何提出有效的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)脆弱性量化指標(biāo)并能可視化展示電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)脆弱性，已經(jīng)成為電網(wǎng)安全性領(lǐng)域的研究焦點(diǎn)。
電網(wǎng)結(jié)構(gòu)脆弱性評(píng)估方法的研究，主要基于故障類型，不同的故障類型所采用的評(píng)估方法不同。目前，電網(wǎng)的故障類型主要分為確定性的故障類型和不確定性的故障類型，基于以上故障分類，目前的研究思路主要從三個(gè)方面展開:(I)基于風(fēng)險(xiǎn)理論的結(jié)構(gòu)脆弱性評(píng)估方法；(2)基于復(fù)雜系統(tǒng)理論的結(jié)構(gòu)脆弱性評(píng)估方法；(3)基于能量函數(shù)的結(jié)構(gòu)脆弱性評(píng)估方法。第一種的研究思路主要從概率的角度來評(píng)估電網(wǎng)結(jié)構(gòu)脆弱的可能性，是屬于不確定性故障情況下的脆弱性研究，第(2)、(3)種主要從確定性的故障類型角度來展開結(jié)構(gòu)脆弱性評(píng)估研究。第(2)種思路基于復(fù)雜系統(tǒng)理論來構(gòu)建評(píng)估指標(biāo)，是單純的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)脆弱性的評(píng)估。第(3)種思路基于能量函數(shù)來構(gòu)建評(píng)估指標(biāo)，側(cè)重于考慮電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的結(jié)構(gòu)脆弱性評(píng)估。目前，這些研究思路通過實(shí)驗(yàn)室仿真驗(yàn)證，都證明了其在評(píng)估大電網(wǎng)結(jié)構(gòu)脆弱性的適用性，但都較少進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用。
以滿足電力系統(tǒng)廣域數(shù)據(jù)的在線和實(shí)時(shí)采集為目標(biāo)的WAMS (廣域測(cè)量系統(tǒng)WideArea Measurement System),其發(fā)展和應(yīng)用，能提高大電網(wǎng)的監(jiān)測(cè)水平和安全監(jiān)控能力。對(duì)現(xiàn)有廣域測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)其高級(jí)應(yīng)用，更是當(dāng)前現(xiàn)場(chǎng)和研究人員思考的熱點(diǎn)問題。因此，基于WAMS對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行過程的實(shí)時(shí)記錄、動(dòng)態(tài)監(jiān)視，結(jié)合現(xiàn)有電網(wǎng)結(jié)構(gòu)脆弱性研究成果的實(shí)際應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)脆弱性的實(shí)時(shí)評(píng)估，提高調(diào)度可靠性水平，具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
目前已有的電力系統(tǒng)安全性評(píng)估系列軟件，大多數(shù)處于離線應(yīng)用階段，作為近十幾年才展開的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)脆弱性研究，其研究成果更是還未能形成完整的軟件系統(tǒng)。基于此現(xiàn)狀，本發(fā)明致力于結(jié)合WAMS信息，將電網(wǎng)結(jié)構(gòu)脆弱性的研究成果應(yīng)用于實(shí)時(shí)評(píng)估中，進(jìn)一步提高電力系統(tǒng)的安全性評(píng)估的實(shí)際應(yīng)用水平。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，就是針對(duì)現(xiàn)有電網(wǎng)結(jié)構(gòu)脆弱性研究成果只能離線分析未能可視化的局限性，結(jié)合WAMS的優(yōu)勢(shì)以及各種評(píng)估算法的優(yōu)點(diǎn)，提供一種電網(wǎng)結(jié)構(gòu)脆弱性實(shí)時(shí)評(píng)估系統(tǒng)，對(duì)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)脆弱性進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)估和分析。
本發(fā)明解決所述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)脆弱性實(shí)時(shí)評(píng)估系統(tǒng)，包括系統(tǒng)管理模塊、數(shù)據(jù)通信模塊、脆弱性可視化模塊、評(píng)估指標(biāo)模塊和數(shù)據(jù)庫模塊；
所述系統(tǒng)管理模塊，包括用戶權(quán)限管理模塊和系統(tǒng)資源配置模塊，用于用戶的權(quán)限管理、安全保護(hù)和各種操作的合法性檢驗(yàn)，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)其它模塊的資源進(jìn)行調(diào)度和配置；
所述數(shù)據(jù)通信模塊，包括UDP數(shù)據(jù)通信模塊、數(shù)據(jù)解析模塊和數(shù)據(jù)采集模塊，通過以太網(wǎng)連接廣域測(cè)量系統(tǒng)中的PMU進(jìn)行通信，接收PMU發(fā)送的UDP報(bào)文，進(jìn)行報(bào)文解析，將數(shù)據(jù)錄入并存于數(shù)據(jù)表；
所述脆弱性可視化模塊，包括評(píng)估指標(biāo)圖形化展示模塊和評(píng)估指標(biāo)GIS展示模塊，用于顯示電網(wǎng)當(dāng)前運(yùn)行狀況，所述評(píng)估指標(biāo)圖形化展示模塊以柱狀圖的形式展示大電網(wǎng)安全狀況的結(jié)構(gòu)脆弱性綜合評(píng)估指標(biāo)及兩種不同指標(biāo)下的評(píng)估:基于復(fù)雜系統(tǒng)理論的結(jié)構(gòu)脆弱性評(píng)估和基于能量函數(shù)的結(jié)構(gòu)脆弱性評(píng)估；
所述評(píng)估指標(biāo)模塊，包括指標(biāo)計(jì)算模塊、指標(biāo)查詢模塊和指標(biāo)配置模塊，指標(biāo)計(jì)算模塊從數(shù)據(jù)庫中提取指標(biāo)模型計(jì)算需要的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)值，通過指標(biāo)模型計(jì)算得到評(píng)估指標(biāo)的計(jì)算值；所述計(jì)算值在脆弱性可視化模塊中以儀表盤、柱狀圖、散點(diǎn)圖以及表格方式顯示；所述實(shí)際運(yùn)行參數(shù)值包括發(fā)電機(jī)和線路的電壓、電流、功角、有功功率和無功功率；所述指標(biāo)查詢模塊采用Ajax技術(shù)，具備查詢、生成對(duì)比柱狀圖以及生成詳細(xì)Excel報(bào)表三種功能；所述指標(biāo)配置模塊具備擴(kuò)展功能，在指標(biāo)體系需要擴(kuò)充或增減時(shí)，可調(diào)用該模塊進(jìn)行指標(biāo)體系的配置或更新，結(jié)果存入指標(biāo)體系庫；
所述數(shù)據(jù)庫模塊包括用戶管理數(shù)據(jù)庫、母線數(shù)據(jù)庫、支路數(shù)據(jù)庫、發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)庫、負(fù)荷數(shù)據(jù)庫、評(píng)估結(jié)果數(shù)據(jù)庫。
具體的，所述數(shù)據(jù)庫模塊采用Access以及My SQL來實(shí)現(xiàn)，具備與數(shù)據(jù)通信模塊通信功能。
具體的，所述數(shù)據(jù)通信模塊的通信符合IEEE C37.118協(xié)議。
進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)采集模塊，包括電壓數(shù)據(jù)采集模塊、電流數(shù)據(jù)采集模塊、有功功率數(shù)據(jù)采集模塊和無功功率數(shù)據(jù)采集模塊、功角數(shù)據(jù)采集模塊、負(fù)荷數(shù)據(jù)采集模塊，主要用于電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的記錄，所述數(shù)據(jù)采集模塊在實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)的同時(shí)還同實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，把動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的寫入數(shù)據(jù)庫，同時(shí)通過訪問數(shù)據(jù)庫對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行瀏覽。
具體的，所述基于復(fù)雜系統(tǒng)理論的結(jié)構(gòu)脆弱性評(píng)估其步驟如下:
I)計(jì)算平均距離；
2)計(jì)算節(jié)點(diǎn)度數(shù)；
3)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)平均度數(shù)；
4)計(jì)算節(jié)點(diǎn)介數(shù)；
5)計(jì)算節(jié)點(diǎn)介數(shù)累積分布；
6)計(jì)算線路介數(shù)；
7)計(jì)算線路介數(shù)累積分布；
8)網(wǎng)絡(luò)冗余度計(jì)算；
9)脆弱節(jié)點(diǎn)和脆弱支路辨識(shí)；
具體的，所述基于能量函數(shù)的結(jié)構(gòu)脆弱性評(píng)估其步驟如下:
I)計(jì)算支路兩端節(jié)點(diǎn)的相位差；
2)計(jì)算支路兩端節(jié)點(diǎn)的電壓差；
2)計(jì)算支路上傳輸?shù)挠泄β剩?br> 3)計(jì)算支路流通的無功功率；
4)計(jì)算給定故障情況下支路上流通的勢(shì)能；
5)計(jì)算給定故障情況下結(jié)構(gòu)脆弱性評(píng)估指標(biāo)；
5)比較各條支路在特定故障條件下的評(píng)估指標(biāo)大小，辨識(shí)最脆弱支路。
具體的，所述評(píng)估指標(biāo)GIS展示模塊采用地圖展示軟件，將評(píng)估結(jié)果以帶顏色柱狀圖的方式直接顯示在電網(wǎng)地理對(duì)應(yīng)點(diǎn)。
本發(fā)明的有益效果是，基于廣域測(cè)量信息，對(duì)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)脆弱性進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)估，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)中運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時(shí)記錄、實(shí)時(shí)顯示和結(jié)構(gòu)脆弱性評(píng)估等功能。一方面，實(shí)現(xiàn)了接收WAMS裝置傳送來的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，并解析動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)和狀態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)的實(shí)時(shí)記錄；另一方面，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)結(jié)構(gòu)脆弱性評(píng)估及結(jié)果展示，為提高大電網(wǎng)的安全運(yùn)行提供了依據(jù)。


圖1是本發(fā)明的軟件系統(tǒng)功能框圖2是軟件流程圖3是基于能量函數(shù)的結(jié)構(gòu)脆弱性評(píng)估算法的實(shí)現(xiàn)流程圖4是基于復(fù)雜系統(tǒng)理論的結(jié)構(gòu)脆弱性評(píng)估算法的實(shí)現(xiàn)流程圖5是基于能量函數(shù)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)脆弱性評(píng)估方法和基于復(fù)雜系統(tǒng)理論的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)脆弱性評(píng)估方法的綜合評(píng)估實(shí)現(xiàn)流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案。在以下的描述中，已知功能和設(shè)計(jì)的詳細(xì)描述也許會(huì)淡化本發(fā)明的主題內(nèi)容，這些描述在這里將被忽略。
本發(fā)明的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)脆弱性實(shí)時(shí)評(píng)估系統(tǒng)是基于WAMS信息,屬于WAMS系統(tǒng)高級(jí)應(yīng)用的功能。本發(fā)明的軟件系統(tǒng)具有通信接口，可與WAMS系統(tǒng)的主站通信，可充分利用WAMS主站的通信網(wǎng)絡(luò)接收全網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。提供同步的實(shí)時(shí)信息、每秒50幀的速率向WAMS系統(tǒng)主站傳送數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)都打上GPS同步的時(shí)標(biāo)是PMU (Phase Measurement Unit)的突出特點(diǎn)，本發(fā)明利用這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)脆弱性的實(shí)時(shí)評(píng)估以及脆弱區(qū)域動(dòng)態(tài)辨識(shí)，提高電網(wǎng)安全運(yùn)行水平。首先，WAMS系統(tǒng)中的PMU通過GPS同步采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)打包發(fā)送給主站程序，主站程序通過數(shù)據(jù)通信模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，將數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)庫模塊，數(shù)據(jù)庫模塊根據(jù)需要送到系統(tǒng)管理模塊、脆弱性可視化模塊以及評(píng)估指標(biāo)模塊，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，處理過的數(shù)據(jù)再次送回?cái)?shù)據(jù)庫保存，同時(shí)系統(tǒng)管理模塊對(duì)整個(gè)系統(tǒng)資源進(jìn)行調(diào)度，并分配權(quán)限，并根據(jù)用戶的需要來實(shí)施操作數(shù)據(jù)的各種功能。
參見圖1，本發(fā)明的功能模塊包括以下部分:
(I)系統(tǒng)管理功能模塊，主要實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)脆弱性評(píng)估系統(tǒng)的安全保護(hù)、用戶的權(quán)限管理和檢驗(yàn)各種操作的合法性，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)其它模塊的相關(guān)資源進(jìn)行調(diào)度、配置。
(2)數(shù)據(jù)通信模塊，包括UDP數(shù)據(jù)通信模塊、數(shù)據(jù)解析模塊和數(shù)據(jù)采集模塊，主要實(shí)現(xiàn)與WAMS之間的通信，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)解析及電網(wǎng)數(shù)據(jù)記錄功能。通過以太網(wǎng)，接收來自WAMS的UDP報(bào)文，并解析WAMS的基本信息，然后將數(shù)據(jù)錄入并存于數(shù)據(jù)表。數(shù)據(jù)通信模塊通過GUI繪制線程與接收數(shù)據(jù)線程共用一個(gè)數(shù)據(jù)鏈表的方法，共享并保存最新數(shù)據(jù)。
(3)脆弱性可視化模塊，包括評(píng)估指標(biāo)圖形化展示模塊和評(píng)估指標(biāo)GIS(地理信息系統(tǒng) Geographic Information System)展不模塊，分別米用 Jfreechart (JAVA 的一個(gè)圖表繪制類庫)技術(shù)和GIS技術(shù)，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)和評(píng)估結(jié)果的友好直觀展示?？梢暬@示模塊將以下數(shù)據(jù)以帶顏色柱狀圖或者表的形式實(shí)時(shí)顯示于界面上，包括:支路有功功率、無功功率，發(fā)電機(jī)的電壓、電流、功角、頻率、有功功率、無功功率、評(píng)估指標(biāo)等數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示。可視化顯示模塊同時(shí)還同數(shù)據(jù)庫進(jìn)行通信，把動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的寫入數(shù)據(jù)庫，同時(shí)可以通過訪問數(shù)據(jù)庫對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行瀏覽和顯示。
(4)評(píng)估指標(biāo)模塊，包括指標(biāo)計(jì)算模塊、指標(biāo)查詢模塊和指標(biāo)配置模塊，主要實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)脆弱性的評(píng)估指標(biāo)計(jì)算、查詢和指標(biāo)擴(kuò)展功能。指標(biāo)計(jì)算模塊從數(shù)據(jù)庫中提取指標(biāo)模型計(jì)算需要的系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)際參數(shù)值，通過指標(biāo)模型計(jì)算得到評(píng)估指標(biāo)的計(jì)算值；指標(biāo)查詢模塊采用Ajax技術(shù)，具備三種功能:一是查詢某一時(shí)間電網(wǎng)所有區(qū)域的脆弱性指標(biāo)值，以表格的形式顯示，二是生成某兩時(shí)刻之間的對(duì)比柱狀圖，三是生成詳細(xì)的Excel報(bào)表。指標(biāo)配置模塊根據(jù)用戶需求對(duì)評(píng)估體系進(jìn)行配置和維護(hù)，在指標(biāo)體系需要擴(kuò)充或增減時(shí)，需要調(diào)用該模塊進(jìn)行指標(biāo)體系的配置或更新，結(jié)果存入指標(biāo)體系庫。
(5)數(shù)據(jù)庫模塊，包括用戶管理數(shù)據(jù)庫、母線數(shù)據(jù)庫、支路數(shù)據(jù)庫、發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)庫、負(fù)荷數(shù)據(jù)庫以及評(píng)估結(jié)果數(shù)據(jù)庫，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶數(shù)據(jù)、電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以及評(píng)估結(jié)果數(shù)據(jù)的保存，方便其它模塊對(duì)其調(diào)用和查詢數(shù)據(jù)。由于本系統(tǒng)涉及的數(shù)據(jù)量大而且需要密集操作，因此采用My SQL來實(shí)現(xiàn)。該模塊可與數(shù)據(jù)通信模塊通信，接收其傳來的數(shù)據(jù)并保存。
圖2是本發(fā)明的軟件流程圖，用戶首先通過登錄、身份驗(yàn)證成功之后，才可以獲得相應(yīng)身份的權(quán)限對(duì)軟件進(jìn)行操作，軟件操作分為實(shí)時(shí)和離線兩大類，實(shí)時(shí)通信成功建立后，對(duì)WAMS主站發(fā)送過來的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，提供給用戶進(jìn)行相應(yīng)的操作，主要包括電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)信息。脆弱性評(píng)估主要通過兩種方法進(jìn)行分析，分別是基于能量函數(shù)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)脆弱性評(píng)估算法和基于復(fù)雜系統(tǒng)理論的結(jié)構(gòu)脆弱性評(píng)估算法。離線功能不需要同WAMS主站通信，可直接訪問數(shù)據(jù)庫對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行離線分析，離線分析也通過兩種方法進(jìn)行，分別是基于能量函數(shù)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)脆弱性評(píng)估算法和基于復(fù)雜系統(tǒng)理論的結(jié)構(gòu)脆弱性評(píng)估算法。兩大類操作分析出來的數(shù)據(jù)都會(huì)保存到數(shù)據(jù)庫中。
圖3是基于能量函數(shù)的結(jié)構(gòu)脆弱性評(píng)估算法的實(shí)現(xiàn)流程圖。該圖是根據(jù)工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)以及該算法本身的應(yīng)用特點(diǎn)構(gòu)建，是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)脆弱性評(píng)估的框架。能量函數(shù)自身計(jì)算快速的優(yōu)點(diǎn)使其在在線應(yīng)用方面具有優(yōu)勢(shì)，另一方面，可容多種系統(tǒng)參數(shù)于同一模型框架中又使其在作為量化指標(biāo)方面具有應(yīng)用潛力。該指標(biāo)首先從WAMS主站獲取能量函數(shù)模型計(jì)算所需要的參數(shù)，進(jìn)行支路能量的計(jì)算，比傳統(tǒng)基于潮流計(jì)算獲取模型參數(shù)的方法計(jì)算速度更快。另外，來自WAMS主站的數(shù)據(jù)，無限接近系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行，基于此求取評(píng)估指標(biāo)，評(píng)估結(jié)果更精確。
圖4是基于復(fù)雜系統(tǒng)理論的結(jié)構(gòu)脆弱性評(píng)估算法的實(shí)現(xiàn)流程圖。第一步，依次計(jì)算電網(wǎng)的平均距離、節(jié)點(diǎn)介數(shù)和度數(shù)的計(jì)算、節(jié)點(diǎn)介數(shù)累積分布計(jì)算、支路介數(shù)和度數(shù)的計(jì)算、支路介數(shù)累積分布計(jì)算；第二步，計(jì)算電網(wǎng)的冗余度；第三步，判斷有無系統(tǒng)故障，系統(tǒng)無故障發(fā)生，單純從結(jié)構(gòu)的角度給出脆弱區(qū)域的辨識(shí)結(jié)果，如果有故障發(fā)生，則重復(fù)第一步，并給出脆弱區(qū)域辨識(shí)結(jié)果。能夠重復(fù)多次辨識(shí)同一故障下的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)脆弱區(qū)域是本算法的一個(gè)特點(diǎn)。
圖5是基于能量函數(shù)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)脆弱性評(píng)估方法和基于復(fù)雜系統(tǒng)理論的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)脆弱性評(píng)估方法的綜合評(píng)估思路的實(shí)現(xiàn)流程圖。第一步，調(diào)用電網(wǎng)拓?fù)浜瓦\(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)；第二步，給定故障類型，計(jì)算支路和節(jié)點(diǎn)的能量大小并基于復(fù)雜系統(tǒng)；第三步，以所計(jì)算的各支路和節(jié)點(diǎn)的能量值作為對(duì)應(yīng)支路和節(jié)點(diǎn)的權(quán)重，計(jì)算節(jié)點(diǎn)介數(shù)和支路介數(shù)及其累積分布；第四步，計(jì)算電網(wǎng)冗余度；第五步，根據(jù)電網(wǎng)冗余度辨識(shí)脆弱區(qū)域。綜合評(píng)估結(jié)合了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)凸現(xiàn)電網(wǎng)拓?fù)涞膬?yōu)勢(shì)和能量函數(shù)綜合體現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的優(yōu)勢(shì)，比使用單一的評(píng)估指標(biāo)更準(zhǔn)確。
盡管上面對(duì)本發(fā)明說明性的具體實(shí)施方式
進(jìn)行了描述，但應(yīng)當(dāng)清楚，本發(fā)明不限于具體實(shí)施方式
的范圍，對(duì)本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，只要各種變化在權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)，這些變化是顯而易見的，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.電網(wǎng)結(jié)構(gòu)脆弱性實(shí)時(shí)評(píng)估系統(tǒng)，包括系統(tǒng)管理模塊、數(shù)據(jù)通信模塊、脆弱性可視化模塊、評(píng)估指標(biāo)模塊和數(shù)據(jù)庫模塊； 所述系統(tǒng)管理模塊，包括用戶權(quán)限管理模塊和系統(tǒng)資源配置模塊，用于用戶的權(quán)限管理、安全保護(hù)和各種操作的合法性檢驗(yàn)，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)其它模塊的資源進(jìn)行調(diào)度和配置； 所述數(shù)據(jù)通信模塊，包括UDP數(shù)據(jù)通信模塊、數(shù)據(jù)解析模塊和數(shù)據(jù)采集模塊，通過以太網(wǎng)連接廣域測(cè)量系統(tǒng)中的PMU進(jìn)行通信，接收PMU發(fā)送的UDP報(bào)文，進(jìn)行報(bào)文解析，將數(shù)據(jù)錄入并存于數(shù)據(jù)表； 所述脆弱性可視化模塊，包括評(píng)估指標(biāo)圖形化展示模塊和評(píng)估指標(biāo)GIS展示模塊，用于顯示電網(wǎng)當(dāng)前運(yùn)行狀況，所述評(píng)估指標(biāo)圖形化展示模塊，以柱狀圖的形式展示大電網(wǎng)安全狀況的結(jié)構(gòu)脆弱性綜合評(píng)估指標(biāo)及兩種不同指標(biāo)下的評(píng)估:基于復(fù)雜系統(tǒng)理論的結(jié)構(gòu)脆弱性評(píng)估和基于能量函數(shù)的結(jié)構(gòu)脆弱性評(píng)估； 所述評(píng)估指標(biāo)模塊，包括指標(biāo)計(jì)算模塊、指標(biāo)查詢模塊和指標(biāo)配置模塊，指標(biāo)計(jì)算模塊從數(shù)據(jù)庫中提取指標(biāo)模型計(jì)算需要的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)值，通過指標(biāo)模型計(jì)算得到評(píng)估指標(biāo)的計(jì)算值；所述計(jì)算值在脆弱性可視化模塊中以儀表盤、柱狀圖、散點(diǎn)圖以及表格方式顯示；所述實(shí)際運(yùn)行參數(shù)值包括發(fā)電機(jī)和線路的電壓、電流、功角、有功功率和無功功率；所述指標(biāo)查詢模塊采用Ajax技術(shù)，具備查詢、生成對(duì)比柱狀圖以及生成詳細(xì)Excel報(bào)表三種功能；所述指標(biāo)配置模塊具備擴(kuò)展功能，在指標(biāo)體系需要擴(kuò)充或增減時(shí)，可調(diào)用該模塊進(jìn)行指標(biāo)體系的配置或更新，結(jié)果存入指標(biāo)體系庫； 所述數(shù)據(jù)庫模塊包括用戶管理數(shù)據(jù)庫、母線數(shù)據(jù)庫、支路數(shù)據(jù)庫、發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)庫、負(fù)荷數(shù)據(jù)庫、評(píng)估結(jié)果數(shù)據(jù)庫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)脆弱性實(shí)時(shí)評(píng)估系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)庫模塊采用Access以及My SQL來實(shí)現(xiàn)，具備與數(shù)據(jù)通信模塊通信功能。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)脆弱性實(shí)時(shí)評(píng)估系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)通信模塊的通信符合IEEE C37.118協(xié)議。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)脆弱性實(shí)時(shí)評(píng)估系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集模塊，包括電壓數(shù)據(jù)采集模塊、電流數(shù)據(jù)采集模塊、有功功率數(shù)據(jù)采集模塊和無功功率數(shù)據(jù)采集模塊、功角數(shù)據(jù)采集模塊、負(fù)荷數(shù)據(jù)采集模塊，主要用于電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的記錄，所述數(shù)據(jù)采集模塊在實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)的同時(shí)還同實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，把動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的寫入數(shù)據(jù)庫，同時(shí)通過訪問數(shù)據(jù)庫對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行瀏覽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)脆弱性實(shí)時(shí)評(píng)估方法，其特征在于，所述基于復(fù)雜系統(tǒng)理論的結(jié)構(gòu)脆弱性評(píng)估其步驟如下: O計(jì)算平均距離； 2)計(jì)算節(jié)點(diǎn)度數(shù)； 3)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)平均度數(shù)； 4)計(jì)算節(jié)點(diǎn)介數(shù)； 5)計(jì)算節(jié)點(diǎn)介數(shù)累積分布； 6)計(jì)算線路介數(shù)； 7)計(jì)算線路介數(shù)累積分布； 8)網(wǎng)絡(luò)冗余度計(jì)算；9)脆弱節(jié)點(diǎn)和脆弱支路辨識(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)脆弱性實(shí)時(shí)評(píng)估系統(tǒng)，其特征在于，所述基于能量函數(shù)的結(jié)構(gòu)脆弱性評(píng)估其步驟如下: 1)計(jì)算支路兩端節(jié)點(diǎn)的相位差； 2)計(jì)算支路兩端節(jié)點(diǎn)的電壓差； 2)計(jì)算支路上傳輸?shù)挠泄β剩? 3)計(jì)算支路流通的無功功率； 4)計(jì)算給定故障情況下支路上流通的勢(shì)能； 5)計(jì)算給定故障情況下結(jié)構(gòu)脆弱性評(píng)估指標(biāo)； 5)比較各條支路在特定故障條件下的評(píng)估指標(biāo)大小，辨識(shí)最脆弱支路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)脆弱性實(shí)時(shí)評(píng)估系統(tǒng)，其特征在于，所述評(píng)估指標(biāo)GIS展示模塊采用地圖展示軟件，將評(píng)估結(jié)果以帶顏色柱狀圖的方式直接顯示在電網(wǎng)地理對(duì)應(yīng)點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及電網(wǎng)結(jié)構(gòu)脆弱性的量化及可視化展示技術(shù)。本發(fā)明公開了一種電網(wǎng)結(jié)構(gòu)脆弱性實(shí)時(shí)評(píng)估系統(tǒng)，對(duì)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)脆弱性進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)估和分析。本發(fā)明的技術(shù)方案是，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)脆弱性實(shí)時(shí)評(píng)估系統(tǒng)，包括系統(tǒng)管理模塊、數(shù)據(jù)通信模塊、脆弱性可視化模塊、評(píng)估指標(biāo)模塊和數(shù)據(jù)庫模塊。本發(fā)明基于廣域測(cè)量信息，對(duì)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)脆弱性進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)估，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)中運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時(shí)記錄、實(shí)時(shí)顯示和結(jié)構(gòu)脆弱性評(píng)估等功能。一方面，實(shí)現(xiàn)了接收WAMS傳送來的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，并解析動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)和狀態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)的實(shí)時(shí)記錄；另一方面，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)結(jié)構(gòu)脆弱性評(píng)估及結(jié)果展示，為提高大電網(wǎng)的安全運(yùn)行提供了依據(jù)。
文檔編號(hào)G06Q50/06GK103150687SQ201310092688
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月22日
發(fā)明者劉群英, 劉起方, 田貴云, 胡志遠(yuǎn), 廖永鋒, 田云翔 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)