一种超大规模电力网络同步安全校核系统设计方法与流程

本发明属于电力系统调度自动化，具体讲涉及一种超大规模电力网络同步安全校核系统设计方法。

背景技术：

目前已逐渐形成了以特高压、高压交直流电网为基础的电力输送格局，彻底打破了传统区域内发输配一体的独立电网结构。全新电力系统能够解决国内电源、负荷分布区域严重不平衡、能源利用效率低下的局面，但新的运行方式也对电力系统计划业务编制满足安全导则要求电网基态及开端线路稳定导则提出了新的挑战。

基于传统安全校核约束阻塞算法，无法充分了考虑海量数据接收发送及欲处理、多级用户参与、信息本地共享方式解耦，数据自适应计算等技术要求。急需一种全面周到的系统设计方案，能够保证系统功能最终实现及稳定高效运行。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提出一种解决在复杂结构大规模电力网络进行多层级用户参与同步静态安全校核系统（以下简称大电网同步安全校核）设计方法。大电网同步安全校核需要具备以下条件：1、较强同步处理海量计划数据能力；2、快速生成校核日全天计算断面；3、计算过程准确快速；4、结果展示全面清晰，检索信息方便快速；5、全程考虑多层级用户协同参与特点。

基于上述技术要求，为保证达到实用化水平要求，系统设计时应至少包含一下内容：

1、数据库表设计及规范、商业数据同步交换方案；

2、校核用数据预校验功能；

3、校核参数设置及计算控制功能；

4、结果告警信息集中分析功能；

5、全日校核断面潮流集中查询功能；

6、全系统本地、共享方式下信息解耦功能。

此外系统设计还需整体考虑海量计算源数据中可能出现局部数据质量恶化及多地多层级网络通信稳定性等问题。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种超大规模电力网络同步安全校核系统设计方法，其特征在于，所述方法包括：

（1）收集数据；

（2）进行校验；

（3）生成大电网同步安全校核计算数据校验处理日志；

（4）对校核计算数据进行预校验和修正；

（5）快速计算。

优选的，所述步骤（1）包括收集上级调度中心下发的大电网同步安全校核所需数据。

优选的，所述数据包括输电断面限额、输电断面组成元件、设备停电计划、系统负荷预测、分机组调度计划、母线负荷预测和分省总交换计划七大类数据。

优选的，所述步骤（2）包括以下步骤：

a、建立基本校验规则知识库；

b、建立复杂数据校验规则知识库；

c、针对曲线型负荷的数据预处理。

进一步地，所述步骤a包括校验七类数据是否均已上报和各类数据的内容是否齐全。

进一步地，所述步骤b包括曲线型的数据校验规则和非曲线型的数据校验规则；

曲线型数据包括系统负荷预测、母线负荷预测、联络线计划和机组调度计划；

非曲线型的数据包括输电断面限额表、输电断面组成元件表和设备停电计划表。

进一步地，所述步骤c包括对曲线类数据缺失和数据突变进行数据预处理。

优选的，所述步骤（5）包括：

Ⅰ、交流潮流计算；

Ⅱ、计算平衡节点的不平衡有功功率；

Ⅲ、计算各区域不平衡有功功率。

进一步地，所述不平衡功率绝对值小于收敛标准，则修正可调节机组和负荷的有功功率，返回步骤Ⅱ，否则潮流收敛，利用潮流结果进行N-1和故障集计算。

与现有技术比，本发明的有益效果为：

本发明基于传统安全校核约束阻塞算法，充分了考虑海量数据接收发送及预处理、多级用户参与、信息本地共享方式解耦，数据自适应计算等技术要求提出了全面周到的系统解决方案，设计能够保证功能最终实现及稳定高效运行。

1、面向复杂结构超大规模电力网络，基于基础数据及计算断面发受电平衡性预校验的自适应联络线协调断面功率的日前静态安全校核计算控制同步静态安全校核功能。本发明提出了一整套能够解决国内大规模复杂电力网络日前计划潮流风险评估方法，同时考虑到在获得的计划数据质量不高的情况下，系统根据预校验结果能够进行联络线自适应潮流计算，调整后计划潮流的计算结果准确性较以往有了明显提高，可以满足系统实用化要求；

2、面向复杂结构超大规模电力网络基于专家知识库的上下级一体化同步静态安全校核计算数据预处理功能。大电网同步安全校核系统面向全国电网进行校验，收集到的各类计划基础数据数量大，传输环节多，存在难以避免的质量波动，本设计方法考虑了计划数据可能出现的数据漏报，掉点及错点等问题，能够根据专门建立的专家知识库策略进行自动辨识智能修正，并产生出后续计算系统能够辨识的校验日志文件，实现全流程数据校验闭环控制，有效避免了因数据质量问题导致的计算错误等问题。

附图说明

图1为本发明提供的大电网同步安全校核系统设计功能流程图。

图2为本发明提供的复杂数据同步校验流程图。

图3为本发明提供的基于专家知识库安全校核数据校验方法。

图4为本发明提供的区间潮流联络线控制方法。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

本发明所提大电网同步安全校核系统设计功能流程如附图1所示，主要包含对数据库表设计及规范、商业数据同步交换方案、校核用数据预校验功能、校核参数设置及计算控制功能、结果告警信息集中分析功能、全日校核断面潮流集中查询功能和全系统本地、共享方式下信息解耦功能的设计实现。其中对于海量计划数据校验功能设计如附图2所示。

下面结合附图1对本方案所提系统设计作进一步说明：

首先，为保证系统适应在不同地区、多用户同步运行的要求，需统一设计系统运行所需数据库表、相关数据规范及数据同步交换方案。

其次，需设计能够对海量计算所需数据处理并进行校验处理的校核用数据预校验功能。

考虑到大电网同步安全校核所需数据量巨大，成分多样，来源复杂，直接使用极易造成计算结果精度差甚至导致计算过程不收敛无效解的现象产生，故需在计算前对收集到的源数据进行校验，同时产生后期计算程序能够辨析的数据校验告警信息。

该功能设计主要包含：

1.收集上级调度中心下发的大电网同步安全校核所需数据；

2.分别对不同类别数据按照数据规范要求进行校验；

3.生成相关校验结果告警信息报告，供后期计算程序读取使用；

4.使用专用画面向用户显示数据校验结果及可能对计算结果产生的影响。

为实现上述设计要求，引入基于专家知识库的上下级一体化同步静态安全校核计算数据预处理功能设计。具体步骤如下：

步骤1：建立基于计划数据基本校验规则专家知识库。其中包括

（1）七类数据是否均已上报。各网省调应按规定上报了七类数据。

（2）每类数据的内容是否齐全。

一是上报数据的设备名称是否和D5000基础模型设备名称一致；

二是上报数据是否覆盖管辖范围内的全部设备；国调会统计各网省上报的七类数据的时间和上报条数。每一类数据的上报条数不能超出专家库里各类数据上报的最大最小范围。

步骤2：建立复杂数据基本校验规则专家知识库。其中包括：

1）曲线型的数据校验规则。曲线型数据包括系统负荷预测、母线负荷预测、联络线计划、机组调度计划，需要校验的内容有：

（1）曲线型的数据是否存在缺点情况。

（2）系统负荷预测最大、最小和变动率不超过限值（网调上报的系统负荷预测最大值不超过3亿千瓦，最小值不低于2000万千瓦，相邻两点之间的变动率绝对值不超过3000万千瓦）。(3)机组计划出力值不得高于机组最大技术出力。

2）非曲线型的数据校验规则，需要校验的内容有：非曲线型的数据分为输电断面限额表、输电断面组成元件表、设备停电计划表，主要包括

（1）检修机组计划出力非0，设备停电计划中处于停电状态的机组，停电时段的计划值必须为0。

（2）断面限额必须有相应的成员定义。“输电断面限额表”中的断面名称都必须在“输电断面组成元件表”中找到相应的成员定义。

考虑电网功率平衡特性，加入综合校验规则主要指发受用电平衡校核。由于安全校核针对的是220千伏及以上的电压等级，因此需要校验220千伏及以上电压等级的发电、受电和用电是否平衡。

步骤3：针对曲线型负荷的数据预处理。

由于数据质量直接影响了安全校核计算结果的准确性，因此仅仅有数据校验是不够的。对于曲线型负荷，数据缺失和数据突变对安全校核的结果影响很大。本文为了提高数据质量，对曲线类数据基于上述的规则进行了校验，并对校验出的曲线型数据进行了数据预处理，实现缺失数据的修补和不良数据的平滑处理。

步骤4：形成大电网同步安全校核计算数据校验处理日志。

日志的格式要求可以被后续计算程序解析。日志内需详细记录在各类数据上实施的校验规则的结果情况，通过日志信息可以快速定位问题。日志信息也可以通过远程服务的方式被下级调度查看，以便及时了解上报数据的质量情况并更正错误。

在完成数据收集及预校验之后，需设计包含有校核参数设置及计算控制功能的复杂结构电力网络静态安全校核快速计算功能。考虑到我国“三华”（华东、华北、华中）骨干电网结构复杂，电气节点繁多，安全校核所需的母线负荷预测等计划数据准确程度尚不能满足计算所需，故需要引入基于基础数据及计算断面发受电平衡性预校验的自适应联络线协调断面功率的日前静态安全校核计算控制方法。如图4所示，其具体步骤说明如下：

步骤5：开始校核计算前对各网省上报的数据及区域间联络线断面功率计划值进行预校验和修正；

步骤6：进行交流潮流计算，然后计算平衡节点的不平衡有功功率，计算各区域不平衡有功功率；

步骤7：如果不平衡功率绝对值小于收敛标准，则修正可调节机组和负荷的有功功率，返回步骤6，否则潮流收敛，利用潮流结果进行N-1和故障集计算。

根据步骤5中，设大电网分为N个区域，每个区域和其他区域的所有联络线有功功率之和为其区域的联络线断面，设在第i个区域的联络线断面功率为pi，联络线断面功率计划初始值为则可知所有区域的联络线断面功率之和为零：

对区域间联络线断面功率计划值的预校验方法：

计算计划初始值总和Δp：

如果Δp等于0，则各联络线断面功率计划初始值通过预校验：

式中为潮流计算采用的联络线断面功率计划值。

如果Δp不等于0，则区域联络线断面功率计划初始需要修正，修正方法为：

可知，

根据步骤6中，首先使用未来的发电计划和母线负荷预测进行基本潮流计算，总不平衡功率集中在平衡节点上，设其值为Δps。

各区域不平衡有功功率为：

式中，Pjk为支路jk的有功功率，jk∈Li为区域i的联络线断面内的成员支路集合。

根据步骤7中，设平衡节点所在区域为a，当满足以下条件的时候：

式中，ε为收敛标准，G为区域集合。

此时根据可知，可认为区域a的联络线断面功率也符合收敛标准。

完成用户侧计算后需全日校核断面潮流集中查询及全日校核断面潮流集中查询功能，方便参与计算各方查看比对校核告警及潮流结果信息。考虑到该系统运行时预计参与用户较多，故需在上述功能设计时考虑本地及同步两种数据状态，即采用多种技术手段清楚直观的区分当前显示的数据是本地计算结果还是其他参与单位计算结果，方便使用者进行结果的比对分析工作。

总体方案设计基于本地通过多地数据同步获取全电网计划数据后，经安全校核分析产生结果再经过数据同步至其余参与联合计算用户处，实现了多用户，多层次，异地同步进行复杂结构大电网同步静态安全校核系统功能。

本发明提出的大规模复杂电力网络日前计划潮流风险评估方法，同时考虑到在获得的计划数据质量不高的情况下，系统根据预校验结果能够进行联络线自适应潮流计算，调整后计划潮流的计算结果准确性较以往有了明显提高，可以满足系统实用化要求。

大电网同步安全校核系统面向全国电网进行校验，收集到的各类计划基础数据数量大，传输环节多，存在难以避免的质量波动，本设计方法考虑了计划数据可能出现的数据漏报，掉点及错点等问题，能够根据专门建立的专家知识库策略进行自动辨识智能修正，并产生出后续计算系统能够辨识的校验日志文件，实现全流程数据校验闭环控制，有效避免了因数据质量问题导致的计算错误等问题。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。