一种基于时间序列的电网潮流仿真控制方法
【专利摘要】本发明提供一种基于时间序列的电网潮流仿真控制方法，包括以下步骤：进行潮流计算；记录潮流存储信息；进行潮流控制；装载潮流断面信息；对潮流断面信息进行分析并显示。本发明提供的基于时间序列的电网潮流仿真控制方法，能够解决传统的电网潮流分析软件缺乏对连续时间序列潮流控制及设备连续时间信息的可视化展示的缺点，实现了连续潮流数据的可控制、可观察、可分析。
【专利说明】-种基于时间序列的电网潮流仿真控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明电力系统仿真【技术领域】，具体涉及一种基于时间序列的电网潮流仿真控制 方法。
【背景技术】
[0002] 在对含有分布式电源（Distributed Energy Resources, DER)的主动式配电网 (Active Distribution Networks, ADN)进行仿真模拟时，由于DER的出力具有不稳定性 及间歇性的特点，在对电网进行仿真分析时需要对一些特定连续时间内的潮流进行动态分 析，挖掘含有多种DER的AND网络运行的特点及规律。但由于传统电力系统仿真计算的连 续及实时性的特点，其仿真输出的潮流断面信息并不带时标，在对电网仿真分析时往往只 能观察到某一实时断面的潮流信息，很难对一系列连续时间潮流数据进行可控且可视化观 察，难以满足AND网络特性分析的需要，需要研究一种新的仿真潮流控制分析方法。
[0003] 电力系统数据标记语言一E语言规范（以下简称"E语言"）是在IEC61970 - 301 电力系统公用数据模型CIM(Common Information Model)的面向对象抽象基础上，将电力 系统传统的面向关系的数据描述方式与面向对象的CIM相结合，既保留了面向关系方法的 高效率，继承了其长期的研究成果，又吸收了面向对象方法的优点（如类的继承性等），具 有简洁、高效和适用于电力系统的特点。利用其特点，仿真系统可以方便的输出并记录带时 标的潮流断面数据，可以很好的解决连续时间序列的电网潮流断面数据的记录问题。
【发明内容】
[0004] 为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于时间序列的电网潮流仿真控 制方法，能够解决传统的电网潮流分析软件缺乏对连续时间序列潮流控制及设备连续时间 信息的可视化展示的缺点，实现了连续潮流数据的可控制、可观察、可分析。
[0005] 为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
[0006] 本发明提供一种基于时间序列的电网潮流仿真控制方法，所述方法包括以下步 骤：
[0007] 步骤1 :进行潮流计算；
[0008] 步骤2 :记录潮流存储信息；
[0009] 步骤3 :进行潮流控制；
[0010] 步骤4 :装载潮流断面信息；
[0011] 步骤5 :对潮流断面信息进行分析并显示。
[0012] 所述步骤1中，读入配电网CM模型，装载分布式电源的运行特性、负荷特性和区 域特性，主动式配电网潮流仿真控制系统按照连续时间顺序依次对分布式电源进行潮流计 算。
[0013] 所述分布式电源包括发电设备和储能装置，所述发电设备包括风力发电设备、光 伏发电设备、火力发电设备和水力发电设备，所述储能装置包括蓄电池储能装置、蓄冰储能 装置和飞轮储能装置等。
[0014] (1)所述风力发电设备的运行特性包括风机的发电出力特性和风机与电网电能交 换特性；
[0015] 风机的发电出力特性具体为考虑风机所处地理环境，结合数值气象预报数据考虑 实时风速和风向的变化时风机的发电出力特性；
[0016] 风机与电网电能交换特性具体为考虑风机启动、运行和停机状态改变期间风机与 电网电能交换特性；
[0017] (2)光伏发电设备的运行特性具体为考虑光伏发电设备的安装地理环境、季节、天 气及时间因数对光照强度的影响情况下光伏设备的发电出力特性；
[0018] (3)火力发电设备的运行特性具体为不受天气、季节及时间影响的配电网络中的 自备柴油发电机、燃气发电机组的发电出力特性；
[0019] (4)水力发电设备的运行特性具体为受降雨和区域水流影响，无大坝支撑的小型 水电机组的发电出力特性；
[0020] (5)储能装置的运行特性具体为在用电低谷期间进行储能，用电高峰期间释放能 量具有消峰填谷功能的可控储能系统的运行特性。
[0021] 负荷特性包括柔性负荷特性和用电负荷特性；区域特性包括地理信息、气象信息 和仿真时间。
[0022] 所述步骤2中，主动式配电网潮流仿真控制系统将每个潮流断面按E语言规范的 要求依次进行存储，形成时间序列的潮流断面流文件。
[0023] 所述步骤3中，利用主动式配电网潮流仿真控制系统选择需要分析观察的潮流数 据，按分析控制策略依次提取相应的潮流断面数据。
[0024] 所述分析控制策略包括时间控制、ADN设备定制、控制暂停、控制回退和控制重演。
[0025] 所述ADN设备包括分布式电源、柔性负荷、用电负荷和配电网输电设备。
[0026] 所述步骤4包括以下步骤：
[0027] 步骤4-1 :实时下装步骤3中分析控制策略所控制的当前潮流断面以至实时数据 库中，为人机界面分析显示模块提供实时潮流断面数据，并实时更新潮流断面数据；
[0028] 步骤4-2 :将以ADN设备为对象的指定时间段的信息数据下装至人机界面分析显 示模块的指定位置。
[0029] 所述步骤5中，通过人机界面分析显示模块对潮流断面信息进行分析，并将分析 结果进行可视化显示，显示的方式包括潮流图、能效地图、曲线图、饼图和棒图等。
[0030] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
[0031] 1)解决带时标的潮流断面数据流的存储问题，实现连续时间序列潮流数据的时序 化、文件化的大容量存储；
[0032] 2)实现连续时间序列潮流断面数据的灵活控制管理，满足分析人员对连续潮流数 据的灵活调用的需求；
[0033] 3)解决传统的电网潮流分析软件缺乏对连续时间序列潮流控制及设备连续时间 信息的可视化展示的缺点，实现了连续潮流数据的可控制、可观察、可分析。
【专利附图】
【附图说明】
[0034] 图1是基于时间序列的电网潮流仿真控制数据流示意图；
[0035] 图2是基于E语言规范的潮流断面数据结构图；
[0036] 图3是本发明实施例1中连续潮流数据输出流程图；
[0037] 图4是本发明实施例1中连续潮流数据控制流程图；
[0038] 图5是本发明实施例1中连续潮流的人机显示流程图；
[0039] 图6是本发明实施例2中交互式动态潮流运行逻辑图。
【具体实施方式】
[0040] 下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0041] 如图1，本发明提供一种基于时间序列的电网潮流仿真控制方法，所述方法包括以 下步骤：
[0042] 步骤1 :进行潮流计算；
[0043] 步骤2 :记录潮流存储信息；
[0044] 步骤3 :进行潮流控制；
[0045] 步骤4 :装载潮流断面信息；
[0046] 步骤5 :对潮流断面信息进行分析并显示。
[0047] 所述步骤1中，读入配电网CIM模型（模型类别定义参加表1)，装载分布式电源的 运行特性、负荷特性和区域特性，主动式配电网潮流仿真控制系统按照连续时间顺序依次 对分布式电源进行潮流计算。
[0048] 所述分布式电源包括发电设备和储能装置，所述发电设备包括风力发电设备、光 伏发电设备、火力发电设备和水力发电设备，所述储能装置包括蓄电池储能装置、蓄冰储能 装置和飞轮储能装置。
[0049] (1)所述风力发电设备的运行特性包括风机的发电出力特性和风机与电网电能交 换特性；
[0050] 风机的发电出力特性具体为考虑风机所处地理环境，结合数值气象预报数据考虑 实时风速和风向的变化时风机的发电出力特性；
[0051] 风机与电网电能交换特性具体为考虑风机启动、运行和停机状态改变期间风机与 电网电能交换特性；
[0052] (2)光伏发电设备的运行特性具体为考虑光伏发电设备的安装地理环境、季节、天 气及时间因数对光照强度的影响情况下光伏设备的发电出力特性；
[0053] (3)火力发电设备的运行特性具体为不受天气、季节及时间影响的配电网络中的 自备柴油发电机、燃气发电机组的发电出力特性；
[0054] (4)水力发电设备的运行特性具体为受降雨和区域水流影响，无大坝支撑的小型 水电机组的发电出力特性；
[0055] (5)储能装置的运行特性具体为在用电低谷期间进行储能，用电高峰期间释放能 量具有消峰填谷功能的可控储能系统的运行特性。
[0056] 负荷特性包括柔性负荷特性和用电负荷特性；区域特性包括地理信息、气象信息 和仿真时间。
[0057] 所述步骤2中，主动式配电网潮流仿真控制系统将每个潮流断面按E语言规范 (存储格式参见图2)的要求依次进行存储，形成时间序列的潮流断面流文件。
[0058] 所述步骤3中，利用主动式配电网潮流仿真控制系统选择需要分析观察的潮流数 据，按分析控制策略依次提取相应的潮流断面数据。
[0059] 所述分析控制策略包括时间控制、ADN设备定制、控制暂停、控制回退和控制重演。
[0060] 所述ADN设备包括分布式电源、柔性负荷、用电负荷和配电网输电设备。
[0061] 所述步骤4包括以下步骤：
[0062] 步骤4-1 :实时下装步骤3中分析控制策略所控制的当前潮流断面以至实时数据 库中，为人机界面分析显示模块提供实时潮流断面数据，并实时更新潮流断面数据；
[0063] 步骤4-2 :将以ADN设备为对象的指定时间段的信息数据下装至人机界面分析显 示模块的指定位置。
[0064] 所述步骤5中，通过人机界面分析显示模块对潮流断面信息进行分析，并将分析 结果进行可视化显示，显示的方式包括潮流图、能效地图、曲线图、饼图和棒图。
[0065] 主动式配电网潮流仿真控制系统是为实现含大量分布式电源的配电网络的模拟 仿真、特性分析的仿真分析控制系统，该系统充分考虑主动配电网中的各种DER、柔性负荷 与ADN所处环境、气候、时间等因数的关联特性，利用仿真计算模块对指定时间区间的电网 进行连续时间仿真计算，同时输出并记录带时标的连续潮流断面数据流文件；通过潮流控 制模块提取所需分析时段的连续潮流数据并与实时数据库、人机界面分析显示模块协同配 合共同实现连续时间序列潮流信息的可视化展示，满足AND网络分析的需要。
[0066]表 1
【权利要求】
1. 一种基于时间序列的电网潮流仿真控制方法，其特征在于：所述方法包括以下步 骤： 步骤1 :进行潮流计算； 步骤2 :记录潮流存储信息； 步骤3 :进行潮流控制； 步骤4 :装载潮流断面信息； 步骤5 :对潮流断面信息进行分析并显示。
2. 根据权利要求1所述的基于时间序列的电网潮流仿真控制方法，其特征在于：所述 步骤1中，读入配电网CIM模型，装载分布式电源的运行特性、负荷特性和区域特性，主动式 配电网潮流仿真控制系统按照连续时间顺序依次对分布式电源进行潮流计算。
3. 根据权利要求2所述的基于时间序列的电网潮流仿真控制方法，其特征在于：所述 分布式电源包括发电设备和储能装置，所述发电设备包括风力发电设备、光伏发电设备、火 力发电设备和水力发电设备，所述储能装置包括蓄电池储能装置、蓄冰储能装置和飞轮储 能装置。
4. 根据权利要求3所述的基于时间序列的电网潮流仿真控制方法，其特征在于： (1) 所述风力发电设备的运行特性包括风机的发电出力特性和风机与电网电能交换特 性； 风机的发电出力特性具体为考虑风机所处地理环境，结合数值气象预报数据考虑实时 风速和风向的变化时风机的发电出力特性； 风机与电网电能交换特性具体为考虑风机启动、运行和停机状态改变期间风机与电网 电能交换特性； (2) 光伏发电设备的运行特性具体为考虑光伏发电设备的安装地理环境、季节、天气及 时间因数对光照强度的影响情况下光伏设备的发电出力特性； (3) 火力发电设备的运行特性具体为不受天气、季节及时间影响的配电网络中的自备 柴油发电机、燃气发电机组的发电出力特性； (4) 水力发电设备的运行特性具体为受降雨和区域水流影响，无大坝支撑的小型水电 机组的发电出力特性； (5) 储能装置的运行特性具体为在用电低谷期间进行储能，用电高峰期间释放能量具 有消峰填谷功能的可控储能系统的运行特性。
5. 根据权利要求3所述的基于时间序列的电网潮流仿真控制方法，其特征在于：负荷 特性包括柔性负荷特性和用电负荷特性；区域特性包括地理信息、气象信息和仿真时间。
6. 根据权利要求1所述的基于时间序列的电网潮流仿真控制方法，其特征在于：所述 步骤2中，主动式配电网潮流仿真控制系统将每个潮流断面按E语言规范的要求依次进行 存储，形成时间序列的潮流断面流文件。
7. 根据权利要求1所述的基于时间序列的电网潮流仿真控制方法，其特征在于：所述 步骤3中，利用主动式配电网潮流仿真控制系统选择需要分析观察的潮流数据，按分析控 制策略依次提取相应的潮流断面数据。
8. 根据权利要求6所述的基于时间序列的电网潮流仿真控制方法，其特征在于：所述 分析控制策略包括时间控制、ADN设备定制、控制暂停、控制回退和控制重演。
9. 根据权利要求7所述的基于时间序列的电网潮流仿真控制方法，其特征在于：所述 ADN设备包括分布式电源、柔性负荷、用电负荷和配电网输电设备。
10. 根据权利要求1所述的基于时间序列的电网潮流仿真控制方法，其特征在于：所述 步骤4包括以下步骤： 步骤4-1 :实时下装步骤3中分析控制策略所控制的当前潮流断面以至实时数据库中， 为人机界面分析显示模块提供实时潮流断面数据，并实时更新潮流断面数据； 步骤4-2 :将以ADN设备为对象的指定时间段的信息数据下装至人机界面分析显示模 块的指定位置。
11. 根据权利要求1所述的基于时间序列的电网潮流仿真控制方法，其特征在于：所述 步骤5中，通过人机界面分析显示模块对潮流断面信息进行分析，并将分析结果进行可视 化显示，显示的方式包括潮流图、能效地图、曲线图、饼图和棒图。
【文档编号】G06F17/50GK104091014SQ201410313654
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月2日 优先权日:2014年7月2日
【发明者】葛贤军, 蒲天骄, 陈乃仕, 杨占勇, 林静怀, 刘克文, 刘广一, 谢巧云, 江凡, 陈端云 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院, 国网福建省电力有限公司