專利名稱：基于動態(tài)拓撲的低頻減載實時監(jiān)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬電網(wǎng)調(diào)度領(lǐng)域，更準確地說本發(fā)明涉及在電網(wǎng)模型改變后如何通過動態(tài)拓撲關(guān)系實時監(jiān)測和統(tǒng)計低頻減載裝置數(shù)據(jù)的方法。
背景技術(shù)：
為了提高供電質(zhì)量，保證重要用戶供電的可靠性，當系統(tǒng)中出現(xiàn)有功功率缺額引 起頻率、電壓下降時，根據(jù)頻率、電壓下降的程度，自動斷開一部分用戶，阻止頻率、電壓下 降，以使頻率、電壓迅速恢復到正常值，這種裝置叫自動低頻、電壓減負荷裝置。它不僅可以 局部的保證對重要用戶的供電，而且可以避免頻率、電壓下降引起的系統(tǒng)瓦解事故，但全局 性的低頻減載功能目前還是空白。近年來，隨著電網(wǎng)的不斷擴大和電力市場的出現(xiàn)，電力 系統(tǒng)的運行環(huán)境更加復雜，與此同時，對電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的要求也越來越高。在這種需求 下，要求調(diào)度員實時監(jiān)控各輪次值，及時控制末端負荷值。但是，由于目前電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓撲復 雜，因此目前的EMS系統(tǒng)中尚不能對各輪值根據(jù)實際拓撲關(guān)系實時計算，特別是當電網(wǎng)網(wǎng) 絡(luò)拓撲關(guān)系改變后，只能手工改變公式重新計算，這樣費時費力?；趧討B(tài)拓撲的低頻減載 實時監(jiān)測實現(xiàn)了對各地區(qū)、220kV變電站、500kV供區(qū)實際控制負荷以及低頻減載各輪次值 (49Ηζ，0·5"，48. 75Ηζ，0· 5"，48. 5Ηζ，0. 5"，48. 25Hz，0. 5 “，48Ηζ，0·5"，47. 5Ηζ，0. 5"， 49Ηζ，20"，48·5Ηζ，20〃 )的實時監(jiān)測。本發(fā)明是基于國電南瑞科技股份有限公司的‘‘0PEN-3000”基礎(chǔ)上開發(fā)出來的， 0PEN-3000系統(tǒng)是目前國內(nèi)在調(diào)度自動化領(lǐng)域運用最廣的系統(tǒng)平臺，國內(nèi)的市場占有率達 百分之六十以上，大量運用于網(wǎng)調(diào)，省調(diào)及市調(diào)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明目的是1、電網(wǎng)設(shè)備拓撲結(jié)構(gòu)越來越復雜，電網(wǎng)建設(shè)越來越快，導致拓撲的改變越來越頻 繁，需要將電網(wǎng)設(shè)備的拓撲結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為程序設(shè)計語言中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，進而可以方便有效的 訪問這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；2、由于電網(wǎng)設(shè)備的拓撲基本成網(wǎng)狀或者環(huán)狀結(jié)構(gòu)，需要將這些結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為樹狀結(jié) 構(gòu)，可以方便的利用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的遍歷方法將所有有關(guān)的設(shè)備都搜索一邊，在遍歷算法中 有廣度優(yōu)先算法和深度優(yōu)先算法，究竟選擇哪種算法更為迅速，有效。3、獲得動態(tài)拓撲數(shù)據(jù)后，需要參考到一些設(shè)備實際運行狀態(tài)，特殊情況，以及需要 將人為干預的因素考慮進去，那么要建立一個合理有效的計算公式進行統(tǒng)計，而且這些統(tǒng) 計結(jié)構(gòu)要可以實時，清晰的展示出來。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是采取以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)的一種基于動態(tài)拓撲的低頻減載實時監(jiān)測方法，其特征在于，包括下列步驟1)采用EMS系統(tǒng)的實時電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)，進行實時電網(wǎng)拓撲分析，確定220kV物理母 線所帶負荷的區(qū)域；
2)對每個監(jiān)測的變電站，建立系統(tǒng)監(jiān)測的低壓負荷對象模型；3)以一條220kV物理母線為單位，實時計算8個輪次的實際控制負荷、投入率、實際投入套數(shù)和裝置投入率。前述的基于動態(tài)拓撲的低頻減載實時監(jiān)測方法，其特征在于，在所述步驟1)中， 利用廣度優(yōu)先算法動態(tài)搜索末端負荷所連單位母線，具體步驟為21)在EMS系統(tǒng)狀態(tài)估計應(yīng)用計算結(jié)束后，利用拓撲程序、狀態(tài)估計維護好的邏輯 節(jié)點bs及邏輯支路bch記錄(一個bch有兩個邏輯節(jié)點，分別是首端節(jié)點和末端節(jié)點)，進 行從220KV邏輯母線到低電壓等級邏輯母線的搜索(廣度優(yōu)先搜索方法)；22)假定需要搜索一個IOkV負荷的電源點，其負荷為ri;則先找到此負荷對應(yīng)的 邏輯節(jié)點號(bs的下標，假定為bs
)，在邏輯支路bch中遍歷有端節(jié)點為bs
的支路， 保存其對端節(jié)點號為搜索的第二層記錄，并標志其搜索過標志為true ；23)對第二層的bs記錄繼續(xù)搜索與其相連的支路的對端節(jié)點(搜索過標志應(yīng)為 false)存儲到第三層記錄中，并置其搜索過標志為true，直至找到一個邏輯節(jié)點對應(yīng)的電 壓類型為220kV為止；24)搜索結(jié)束后，查詢此220kV邏輯節(jié)點對應(yīng)的物理母線，即為此IOkV負荷對應(yīng)的 電源點母線。前述的基于動態(tài)拓撲的低頻減載實時監(jiān)測方法，其特征在于，在所述步驟2)中， 對象模型信息包括負荷與所連接的低壓IOkV或35kV母線的關(guān)聯(lián)關(guān)系，即35kV和IOkV低 壓線路必須建模到變電站的具體某一段母線，確保220kV母線到35kV和IOkV低壓線路模 型的完整性；負荷所關(guān)聯(lián)的開關(guān)、刀閘設(shè)備信息；負荷所關(guān)聯(lián)的低頻減載裝置的關(guān)聯(lián)信息；低頻減載裝置的屬性，包括輪次、計劃投入套數(shù)α，網(wǎng)供負荷β，要求值Y ；低頻減載的遙信點信息，包括裝置實際運行狀態(tài) (0或1)、投入/退出狀態(tài)h (0 或1)，動作狀態(tài)Ci (0或1)，所述實際運行狀態(tài)直接取值該線路開關(guān)位置狀態(tài)和裝置實際投 入狀態(tài)的邏輯“與”，在沒有裝置投入信號關(guān)聯(lián)時(即SCADA系統(tǒng)沒有接入裝置投入信號情 況)，默認把“裝置實際投入狀態(tài)”為“投入”。


圖1為本發(fā)明的電力系統(tǒng)設(shè)備樹狀模型圖；圖2為本發(fā)明的電力設(shè)備廣度搜索邏輯圖。
具體實施例方式在本發(fā)明中，披露了采用層次庫的概念，對于電力設(shè)備進行建模。由于電網(wǎng)設(shè)備管 理的特點，如圖1，我們就不能采樣目前比較常用的關(guān)系數(shù)據(jù)庫模型為設(shè)備建模，為了遍于 下步對于電力設(shè)備的遍歷和計算，需要將電力設(shè)備的信息轉(zhuǎn)換為以下的具有層次庫特征的 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Struct bs_opposite_stru//與一條邏輯母線通過支路相連的邏輯母線結(jié)構(gòu){ Int bs_no ；// 邏輯母線號
Vector<int>opposite_bs_no ；//與其相連的邏輯母線號數(shù)組}
struct search_bs_stru{ //Int lay_n0;//層號，搜索的第幾層Int bs_no ；// 邏輯母線號Int father_bs_no ；//父記錄邏輯母線號Int source_bs_no ；//220Kv 電源邏輯母線號//Vector<int>son_bs_no ；// 子記錄數(shù)組}；struct searched_bs_flag_stru// 是否搜索過標志{ Int bs_no ；// 邏輯母線號Bool searched—flag ；// 叟索過 + 示志}；在本發(fā)明中，披露了利用廣度優(yōu)先算法遍歷所有電力設(shè)備，確定供電范圍。廣度優(yōu) 先算法，即BFS (Breadth First Search)，是一種相當常用的圖算法，其特點是每次搜索指 定點，并將其所有未訪問過的鄰近節(jié)點加入搜索隊列，循環(huán)搜索過程直到隊列為空。應(yīng)用在 本發(fā)明中搜索邏輯如圖2所示，即在EMS系統(tǒng)狀態(tài)估計應(yīng)用計算結(jié)束后，利用拓撲程序、狀 態(tài)估計維護好的邏輯節(jié)點bs及邏輯支路bch記錄(一個bch有兩個邏輯節(jié)點，分別是首端 節(jié)點和末端節(jié)點)，進行從220Kv邏輯母線到低電壓等級邏輯母線的搜索。假定需要搜索一 個IOkV負荷的電源點，其負荷為則先找到此負荷對應(yīng)的邏輯節(jié)點號(bs的下標，假定為 bs
)，在邏輯支路bch中遍歷有端節(jié)點為bs
的支路，保存其對端節(jié)點號為搜索的第二 層記錄，并標志其搜索過標志為true ；對第二層的bs記錄繼續(xù)搜索與其相連的支路的對端
節(jié)點(搜索過標志應(yīng)為false)，存儲到第三層記錄中，并置其搜索過標志為true......知
道找到一個邏輯節(jié)點對應(yīng)的電壓類型為220kV為止。搜索結(jié)束后，查詢此220kV邏輯節(jié)點 對應(yīng)的物理母線，即為此IOkV負荷對應(yīng)的電源點母線。同時，為有效的計算低頻減載數(shù)據(jù)，需要輸入一些基本的設(shè)備參數(shù)，如1.負荷與所連接的低壓IOkV或35kV母線的關(guān)聯(lián)關(guān)系。即35kV和IOkV低壓線路 必須建模到變電站的具體某一段母線，確保220kV母線到35kV和IOkV低壓線路模型的完 整性；2.負荷所關(guān)聯(lián)的開關(guān)、刀閘設(shè)備信息。系統(tǒng)將根據(jù)所關(guān)聯(lián)的開關(guān)、刀閘的實時狀態(tài) 確定該負荷是否要參與總負荷的計算，否則，在停電或者故障狀態(tài)下，原本不能參與計算的 數(shù)據(jù)因子參加了計算，將嚴重干擾計算結(jié)果，引起整個計算模式的瓦解。這些開關(guān)、刀閘的 信息通過SCADA系統(tǒng)獲得，更為及時，及時不能實時采集，也可通過人為設(shè)定干預，提供計 算的準確性；3.負荷所關(guān)聯(lián)的低頻減載裝置的關(guān)聯(lián)信息，包括1)輪次必須人為設(shè)定該低頻減載裝置是參與哪輪計算2)計劃投入套數(shù)α 該值為了計算設(shè)備投入率而事先輸入的，一般該計劃投入套 數(shù)在輸入后改動幾率較少，除非運行方式發(fā)生了改變。3)網(wǎng)供負荷β 該值為了計算負荷投入率而實時計算出的，一般來說，在地區(qū)級的SCADA系統(tǒng)中都需要計算出網(wǎng)供負荷，是由各關(guān)口量相加得出。4)要求值Y 該值為一定時期內(nèi)省調(diào)下發(fā)給地調(diào)的參考值實際控制負荷除以網(wǎng) 供負荷再除以Y %的結(jié)果要控制在90%至120%之間，最好在110%至120%之間，且抖動 越平緩越好。5)裝置實際運行狀態(tài) (0或1)通過遙信狀態(tài)送到SCADA系統(tǒng)，表示該低頻減載 裝置是否正常運行，可以實際判斷裝置狀態(tài)，減少公式計算誤差，如果實時狀態(tài)采集不到， 運行進行人工干預設(shè)置。6)負荷投入/退出狀態(tài)、(0或1)通過遙信狀態(tài)送到SCADA系統(tǒng)，表示該負荷是否正常運行，可以實際負荷狀態(tài)，減少公式計算誤差，如果實時狀態(tài)采集不到，運行進行人
工干預設(shè)置。7)人工動作狀態(tài)Ci (0或1)特地設(shè)的人工干預設(shè)置選項，在實時狀態(tài)錯誤，或者 緊急情況下，通過該數(shù)值強行計算或者根據(jù)實際情況計算，其中0為強行計算，1為根據(jù)實 際情況計算。各參數(shù)計算依據(jù)每條負荷實際負荷=每條負荷所帶負荷邏輯根據(jù)動作狀態(tài)Ci乘上每條負荷裝置 實際運行狀態(tài)ai;投入/退出狀態(tài)、的邏輯與。即Pi = T1C1 = 0(Ia)Pi = Ti=Kai=Kbi) Ci = 1(Ib)式中，ri——單條負荷所帶負荷數(shù)a,——單條負荷裝置實際運行狀態(tài)(0/1)I3i——單條負荷投入/退出狀態(tài)(0/1)Ci——單條負荷人工動作狀態(tài)(0/1)實際控制負荷=同一輪次下，同一母線供電的當前所有參與實際動作的線路實際 負荷總加，即P = Σ Pi(2)式中，Pi——由公式1所得單條負荷實際負荷負荷投入率=10000* (實際控制負荷/網(wǎng)供負荷)/要求值％，即T = 10000*(Ρ/β)/γ % (3)式中，P——由公式⑵所得實際控制負荷β——網(wǎng)供負荷Y——要求值實際投入套數(shù)=同一輪次下，同一母線供電的當前所有參與的運行線路數(shù)量累加 (每條負荷裝置實際運行狀態(tài)ai;投入/退出狀態(tài)bi;動作狀態(tài)Ci的邏輯與)。即X=E (a^b^Ci)(4)式中，a,——單條負荷裝置實際運行狀態(tài)(0/1)I3i——單條負荷投入/退出狀態(tài)(0/1)Ci——單條負荷強制動作狀態(tài)(0/1)裝置投入率=實際投入套數(shù)/計劃投入套數(shù)*100。即0 = Χ/α*100(5)
式中，X——由公式⑷所得實際投入套數(shù)α —計劃投入套數(shù)由以上公式，并且基于電網(wǎng)的 動態(tài)拓撲，實時計算出低頻減載數(shù)據(jù)，通過界面實時展不。以上已以較佳實施例公開了本發(fā)明，然其并非用以限制本發(fā)明，凡采用等同替換 或者等效變換方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種基于動態(tài)拓撲的低頻減載實時監(jiān)測方法，其特征在于，包括下列步驟1)采用EMS系統(tǒng)的實時電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)，進行實時電網(wǎng)拓撲分析，確定220kV物理母線所帶負荷的區(qū)域；2)對每個監(jiān)測的變電站，建立系統(tǒng)監(jiān)測的低壓負荷對象模型；3)以一條220kV物理母線為單位，實時計算8個輪次的實際控制負荷、投入率、實際投入套數(shù)和裝置投入率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于動態(tài)拓撲的低頻減載實時監(jiān)測方法，其特征在于，在所 述步驟1)中，利用廣度優(yōu)先算法，并且根據(jù)電網(wǎng)設(shè)備特有的性質(zhì)，發(fā)明出動態(tài)搜索末端負 荷所連單位母線的算法，具體步驟為21)在EMS系統(tǒng)狀態(tài)估計應(yīng)用計算結(jié)束后，利用拓撲程序、狀態(tài)估計維護好的邏輯節(jié)點 bs及邏輯支路bch記錄，進行從220Kv邏輯母線到低電壓等級邏輯母線的搜索；22)假定需要搜索一個10kV負荷的電源點，其負荷為r”則先找到此負荷對應(yīng)的邏輯 節(jié)點號，即bs的下標，假定為bs
，在邏輯支路bch中遍歷有端節(jié)點為bs
的支路，保存 其對端節(jié)點號為搜索的第二層記錄，并標志其搜索過標志為true ；23)對第二層的bs記錄繼續(xù)搜索與其相連的支路的對端節(jié)點存儲到第三層記錄中，并 置其搜索過標志為true，直至找到一個邏輯節(jié)點對應(yīng)的電壓類型為220kV為止；24)搜索結(jié)束后，查詢此220kV邏輯節(jié)點對應(yīng)的物理母線，即為此10kV負荷對應(yīng)的電源 點母線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于動態(tài)拓撲的低頻減載實時監(jiān)測方法，其特征在于，在 所述步驟2)中，對象模型信息包括負荷與所連接的低壓10kV或35kV母線的關(guān)聯(lián)關(guān)系，即35kV和10kV低壓線路必須建 模到變電站的具體某一段母線，確保220kV母線到35kV和10kV低壓線路模型的完整性； 負荷所關(guān)聯(lián)的開關(guān)、刀閘設(shè)備信息； 負荷所關(guān)聯(lián)的低頻減載裝置的關(guān)聯(lián)信息；低頻減載裝置的屬性，包括輪次、計劃投入套數(shù)a，網(wǎng)供負荷0，要求值Y ； 低頻減載的遙信點信息，包括裝置實際運行狀態(tài)％ (0或1)、投入/退出狀態(tài)、(0或1)， 動作狀態(tài)Ci (0或1)，所述實際運行狀態(tài)直接取值該線路開關(guān)位置狀態(tài)和裝置實際投入狀態(tài) 的邏輯“與”，在沒有裝置投入信號關(guān)聯(lián)時，默認把“裝置實際投入狀態(tài)”為“投入”。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于動態(tài)拓撲的低頻減載實時監(jiān)測方法，其特征在于，在所 述步驟3)中，具體計算公式為每條負荷實際負荷=每條負荷所帶負荷邏輯根據(jù)動作狀態(tài)Ci乘上每條負荷裝置實際 運行狀態(tài)％，投入/退出狀態(tài)h的邏輯與，即 Pi = Ti Ci = 0(la)Pi = ri*(ai*bi) Ci = 1(lb)式中，A——單條負荷所帶負荷數(shù) ——單條負荷裝置實際運行狀態(tài)(0/1) h——單條負荷投入/退出狀態(tài)(0/1) Ci——單條負荷人工動作狀態(tài)(0/1) 實際控制負荷=同一輪次下，同一母線供電的當前所有參與實際動作的線路實際負荷總加，即P=EPi(2)式中，Pi——由公式1所得單條負荷實際負荷負荷投入率=10000* (實際控制負荷/網(wǎng)供負荷)/要求值％，即T = 10000*(P/^)/y %(3)式中，P——由公式(2)所得實際控制負荷3——網(wǎng)供負荷 Y-要求值實際投入套數(shù)=同一輪次下，同一母線供電的當前所有參與的運行線路數(shù)量累加(每 條負荷裝置實際運行狀態(tài)％，投入/退出狀態(tài)bp動作狀態(tài)Ci的邏輯與)，即 X = E (a^b^Ci)(4)式中，ai——單條負荷裝置實際運行狀態(tài)(0/1) h——單條負荷投入/退出狀態(tài)(0/1) Ci——單條負荷人工動作狀態(tài)(0/1) 裝置投入率=實際投入套數(shù)/計劃投入套數(shù)*100，即 0 = X/a*100(5)式中，X——由公式(4)所得實際投入套數(shù) a——計劃投入套數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于動態(tài)拓撲的低頻減載實時監(jiān)測方法，其特征在于，包括下列步驟1)采用EMS系統(tǒng)的實時電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)，進行實時電網(wǎng)拓撲分析，確定220kV物理母線所帶負荷的區(qū)域；2)對每個監(jiān)測的變電站，建立系統(tǒng)監(jiān)測的低壓負荷對象模型；3)以一條220kV物理母線為單位，實時計算8個輪次的實際控制負荷、投入率、實際投入套數(shù)和裝置投入率。采用本發(fā)明的方法，解決了目前電網(wǎng)調(diào)度生產(chǎn)中尚不能實現(xiàn)基于動態(tài)拓撲，特別是當電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓撲關(guān)系改變后對低頻減載的實時監(jiān)測。
文檔編號H02J13/00GK101873006SQ20101020425
公開日2010年10月27日 申請日期2010年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月21日
發(fā)明者佘勇, 馬潔 申請人:國電南瑞科技股份有限公司