一种电网稳态模型的可视化构建方法
【专利摘要】本发明涉及一种电网稳态模型的可视化构建方法，其特征在于：1）对电网进行图像建模，构建三机九节点的电网图像模型；2）采用函数封装对电网模型进行搭建，为每一种电力设备模型建立一个封装函数；3）确定三机九节点的电网图像模型的阻抗值等基本参数，形成节点导纳矩阵参数和发电机功率负荷参数；4）采用牛顿-拉弗森算法，对步骤1）的三机九节点的电网图像模型进行潮流分布计算，求得电网模型参数；5）将步骤4）得出的电网模型参数，融入到步骤1）的电网图像模型，通过OpenGL图形库在电脑屏幕上搭建和显示，形成参数数值显示和潮流的动态流动效果；6）数据更新后，重新执行步骤1）－步骤4），构成可视化电网稳态模型。本发明能准确反映电网的潮流分布情况及直观观察到潮流的动态流动效果。具有节约人力和时间、高效率和准确度高等特点。
【专利说明】一种电网稳态模型的可视化构建方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电网稳态模型的可视化构建方法，属于电力系统中电网设计及设备配置【技术领域】。
【背景技术】
[0002]智能电网就是电网的智能化，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过将现代先进的传感测量技术、网络技术、通讯技术、计算技术、自动化与智能控制技术等与物理电网高度集成而形成的，以实现电网的安全可靠、高效的目的。
[0003]在现代智能电网中，电力系统运行需要人员密切监视并调整电网潮流分布，在监控系统中，绘制电力系统网络拓朴结构图与电网潮流分布图，由维护人员根据实际运行的电网拓朴结构，利用高度系统绘图工具，手动绘制出来，用基于物理接线的图形来描述电网拓朴结构。通过在图形上标注数据，将数据和图形结合起来，能清晰明了地表达出电网的潮流分布情况。
[0004]但是，靠人工绘制电网潮流图的这种方式存在以下缺点:1、随着通信技术的发展，电网拓朴结构越来越复杂，需要投入巨大的人力和时间，且容易出现错误；2、厂站扩容时，需要重新进行潮流图布局，二次维护极其不方便；因此，寻求一种电网模型潮流计算的可视化构建方法成为供电企业共同的需求，给电网的运行和高度带来极大的帮助。
【发明内容】
[0005]本发明的目的，是为了解决上述现有技术的缺陷，提供一种电网模型潮流计算的可视化构建方法，能明确地对三机九节点电网模型进行可视化显示，图形显示清晰、稳定，且能准确反映电网的潮流分布，直观观察到潮流的动态流动效果，能全面对电网监控。
[0006]在较短的运行时间内取得最优电力调度方案，能高效准确对电网进行检测配送，通过显示窗口进行调试状态直观显示。
[0007]本发明的目的可以通过以下技术方案达到:
[0008]一种电网稳态模型的可视化构建方法，其特征在于包括以下步骤:
[0009]I)对电网进行图像建模，构建三机九节点的电网图像模型；
[0010]2)采用函数封装对电网模型进行搭建，为每一种电力设备模型建立一个封装函数；
[0011]3)确定三机九节点的电网图像模型的阻抗值等基本参数，形成节点导纳矩阵参数和发电机功率负荷参数，并通过所述节点导纳矩阵参数和发电机功率负荷参数得到在潮流计算中需要使用的计算参数值；
[0012]4)采用牛顿-拉弗森算法，通过C语言对步骤I)所述三机九节点的电网图像模型进行潮流分布计算，包括对九处母线电压幅值、相角、负载百分比、母线功率和线路损耗的计算，求得电网模型参数；
[0013]5)将步骤4)计算得出的电网模型参数，融入到步骤I)建立的电网图像模型，通过OpenGL图形库在电脑屏幕上搭建和显示，形成参数的数值显示和潮流的动态流动效果；
[0014]6)当数据更新后，重新执行步骤I) 一步骤4)，如此不断循环，构成可视化电网稳态模型。
[0015]本发明的目的还可以通过以下技术方案达到:
[0016]作为一种优选方案，步骤I)所述三机九节点是指三个发电机和九条母线，用圆形表示发电机组，矩形表示变压器，竖条结构表示母线，两条直线以及直线范围内的小圆形表示线路，用箭头表示负荷。
[0017]作为一种优选方案，步骤3)所述节点导纳矩阵参数包括电导值和电纳值，所述发电机功率负荷参数包括发电机负荷值和运算功率值，具体数值如表说明书表1、表2所示。
[0018]作为一种优选方案，步骤4)所述通过C语言对步骤I)所述三机九节点的电网图像模型进行潮流分布计算，具体步骤如下:
[0019]4-1)给定各节点电压的初值U(Q)，δ (0)
[0020]4-2)求取修正方程式中的误差函数值ΛΡ(°)及AQ(q);
[0021]在含有η个节点的系统中，设PQ节点有m个，平衡节点有I个，I3U节点则有n-(m+1)个。由于各节点已知量不同，则相应的节点方程也有所不同，
[0022]对于PQ节点，Pi及Qi是给定的，记为PiF和QiF，则有
【权利要求】
1.一种电网稳态模型的可视化构建方法，其特征在于包括以下步骤: 1)对电网进行图像建模，构建三机九节点的电网图像模型； 2)采用函数封装对电网模型进行搭建，为每一种电力设备模型建立一个封装函数； 3)确定三机九节点的电网图像模型的阻抗值等基本参数，形成节点导纳矩阵参数和发电机功率负荷参数，并通过所述节点导纳矩阵参数和发电机功率负荷参数得到在潮流计算中需要使用的计算参数值； 4)采用牛顿-拉弗森算法，通过C语言对步骤I)所述三机九节点的电网图像模型进行潮流分布计算，包括对九处母线电压幅值、相角、负载百分比、母线功率和线路损耗的计算，求得电网模型参数； 5)将步骤4)计算得出的电网模型参数，融入到步骤I)建立的电网图像模型，通过OpenGL图形库在电脑屏幕上搭建和显示，形成参数的数值显示和潮流的动态流动效果； 6)当数据更新后，重新执行步骤I)一步骤4)，如此不断循环，构成可视化电网稳态模型。
2.根据权利要求1所述的一种电网稳态模型的可视化构建方法，其特征在于:步骤I)所述三机九节点是指三个发电机和九条母线，用圆形表示发电机组，矩形表示变压器，竖条结构表示母线，两条直线以及直线范围内的小圆形表示线路，用箭头表示负荷。
3.根据权利要求1所述的一种电网稳态模型的可视化构建方法，其特征在于:步骤3)所述节点导纳矩阵参数包括电导值和电纳值，所述发电机功率负荷参数包括发电机负荷值和运算功率值，具体数值如表说明书表1、表2所示。
4.根据权利要求1所述的一种电网稳态模型的可视化构建方法，其特征在于:步骤4)所述通过C语言对步骤I)所述三机九节点的电网图像模型进行潮流分布计算，具体步骤如下: 4-1)给定各节点电压的初值U(°)，δ (0) 4-2)求取修正方程式中的误差函数值ΛΡ(°)及AQto)； 在含有η个节点的系统中，设PQ节点有m个，平衡节点有I个，I3U节点则有n_(m+1)个。由于各节点已知量不同，则相应的节点方程也有所不同， 对于PQ节点，Pi及Qi是给定的，记为PiF和QiF，则有
5.根据权利要求1所述的一种电网稳态模型的可视化构建方法，其特征在于:步骤5)所述通过OpenGL图形库在电脑屏幕上搭建和显示，形成参数的数值显示和潮流的动态流动效果，是采用openGL中idle回调函数的形式来实现,先用idle回调函数改变重绘需要的参数，调入绘图缓冲区进行绘图，完成之后，使用OpenGL库内置函数glutSwapBuffers O将该绘图缓冲区得到的画面在显示缓冲区中显示。
6.根据权利要求1所述的一种电网稳态模型的可视化构建方法，其特征在于:步骤5)所述通过OpenGL图形库在电脑屏幕上搭建和显示，形成参数的数值显示和潮流的动态流动效果，是采用键盘上回车触发的方式，设置一个键盘触发的函数，当键盘输入的值是回车键时，调用封装好的潮流计算函数，计算完成后，调用idle回调函数，结合计算出的数据进行模型的重绘。
7.根据权利要求5或6所述的一种电网稳态模型的可视化构建方法,其特征在于:定义一个单精度浮点型(float)的theta变量,通过theta值的正负来确定潮流的流向，theta的大小来实现位置的改变；根据潮流计算的结果值，正方向运动时，theta为正值,并且每次重绘加上一个常量；负方向运动，theta为负值,并且每次重绘减去一个常量,从而产生动态流动的效果。`
【文档编号】G06F19/00GK103823969SQ201410052431
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年2月15日 优先权日:2014年2月15日
【发明者】吴丹, 陈志坚, 解文艳, 吉小恒, 吴润东, 盛斌, 冯冬涵 申请人:中国能源建设集团广东省电力设计研究院