用于分析电力系统的装置和方法与流程

本公开涉及一种用于分析电力系统的装置和方法。

背景技术：

根据国民经济增长以及人民生活等级的提高，使用的便利以及电力消耗(其是国民经济增长的发动机)不断增加，并且电力需求的增加使得电力系统复杂、多样化且具有大容量。然而，发生在北美和欧洲的2003大停电是由于初始小规模事故没有被迅速检测和处理以使得电力故障由于电力系统的监控控制和数据采集的系统的弱点而扩散到整个电力系统所造成。因此，针对能量管理系统中电力系统的远程检测控制、系统分析和一般操作状态数据采集的重要性被放大。

此外，用于分析变得复杂、多样化且具有大容量的电力系统的方法的重要性也被放大。

最近，通过使用高压直流(HVDC)系统传输直流(DC)电力的技术正在被积极研究。

另一方面，作为用于分析电力系统的软件工具，PSS/E软件工具和PSCAD软件工具被广泛使用。

PSS/E软件工具，其是用于模拟、分析以及优化电力系统特性(例如在稳定状态条件和动态状态条件下电力传输网络及电生成的评估的软件工具，并可以大致分析整体电力系统。然而由于处理过多的系统数据，错误经常发生。此外，PSS/E软件工具不能够最近地反映例如附加元素(例如HVDC系统或发电机)的数据。

另一方面，PSCAD软件工具是用于通过HVDC建模分析局部电力系统的软件工具，但是其没有与另一个电力系统连接。

因此，综合分析没有被使能用于附加系统(例如HVDC系统或发电机)以及用在使用中的现有电力系统中。

技术实现要素：

实施例提供了一种用于分析电力系统以解决上述和其他限制的装置和方法。

实施例还提供了一种能够减少系统分析中的错误的分析电力系统的装置和方法。

实施例还提供了一种用于分析电力系统以能够反映附加元素(例如发电机)以及易于分析(包括HVDC系统的)整个电力系统的装置和方法。

在一个实施例中，一种用于分析电力系统的方法包括：分析系统数据；基于设置的减少等级而减少所分析的系统数据；对装置以及与装置互连的高压直流(HVDC)系统进行建模；并且将建模结果反映至被减少的系统数据。

在另一个实施例中，一种用于分析电力系统的装置包括：分析单元，其配置为分析系统数据；减少单元，其配置为基于设置的减少等级而减少被分析的系统数据；以及建模模块，其配置为对装置以及与该装置互连的HVDC系统进行建模并且将建模结果反映至被减少的系统数据。

一个或多个实施例的细节在附图以及下面的描述中被阐述。其他特征将从描述和附图以及从权利要求中显而易见。

附图说明

图1是根据实施例分析电力系统的装置的框图。

图2至图7是用于解释系统数据减少单元的操作的示例性屏幕。

图8是根据实施例分析电力系统的方法的流程图。

具体实施方式

现在将为本公开的实施例做出详细地参考，其示例在附图中被说明。

从上述可以看出，上面所描述的实施例不限于前面所描述的实施例的方法和配置，但是该实施例的全部或部分可以配置为选择性地结合以使得可以实现实施例的各种修改。

现在将为本公开的实施例做出详细地参考，其示例在附图中被说明，其中，相同的参考标号自始至终指代相同的元素，并且重复的解释将被省略。在下面的描述中，用于指称元素的后缀(例如“模块”、“部分”或“单元”)的使用仅仅是为了方便本发明的解释，其本身不具有任何重要的意义。在下面的描述中，众所周知的功能或结构的详细描述将被省略，因为它们将以不必要的细节掩盖本发明。此外，附图是用来帮助容易地理解本发明的技术思想，并且应该理解的是，本发明的思想不限于附图。本发明不应被解释为限于特定的公开形式，并且本发明的范围和精神应被理解为包含各种修改、等同物和替换。

图1是根据实施例分析电力系统的装置的框图。

参考图1，根据实施例分析电力系统的装置包括系统数据分析单元10、系统数据减少单元20、建模模块30以及数据库40。

在此，系统数据分析单元10可以包括第一软件工具，系统数据减少单元20可以包括第二软件工具，并且建模模块30可以包括第三软件工具，但实施例不限于此。

例如，第一软件工具可以是PSS/E软件工具，第二软件工具可以是E-TRAN软件工具，并且第三软件工具可以是PSCAD软件工具，但实施例不限于此。

系统数据分析单元10可以使用第一软件工具来分析系统数据。

系统数据分析单元10可以分析可从电力系统收集的所有系统数据。电力系统可以包括22.9千伏电力系统、154千伏电力系统、345千伏电力系统以及765千伏电力系统。

系统数据可以包括发电机相关的数据、变压器相关的数据、母线相关的数据以及负载相关的数据。例如，各自相关的数据可以包括类型、容量和特性等。

系统数据分析单元10可以分析从电力系统所收集的所有系统数据。

如上面所描述的，针对其中安装了HVDC系统的母线，流量计算、短路容量或故障电流等在所收集的系统数据的基础上可以被分析。此外，需求和供给针对负载的母线以及发电机的母线的负载量和输出量可以被分析。

通过前面提到的，分析针对状态稳定性和暂态稳定性可以被使能。状态稳定性包括流量计算、故障电流计算以及短路容量计算。暂态稳定性用于分析同步器例如HVDC/FACTS(柔性交流输电系统)/发电机的动态特性。

由系统数据分析单元10所分析的系统数据可以存储在数据库40中。

系统数据减少单元20可以减少由系统数据分析单元10分析的系统数据。

用于减少的系统数据可以从系统数据分析单元10被提供至系统数据减少单元20，或者由系统数据分析单元10分析的系统数据可以存储在数据库40中，并且然后响应来自系统数据减少单元20的请求被提供至系统数据减少单元20。然而，实施例不限于此。

系统数据减少单元20将参考图2被详细描述。

图2是用于解释系统数据减少单元的操作方法的流程图。

参考图2，系统数据减少单元20设置其自身的版本(操作S21)。

首先，在系统数据分析单元10中安装及操作的第一软件工具的版本可以被选择和输入。如图3所示，当在系统数据分析单元10中安装以及操作的PSS/E软件工具的版本是V33时，V33可以被选择和输入。

然后，在系统数据分析单元10中安装的第二软件工具的版本可以使用在系统数据分析单元10中安装及操作的第一软件工具的版本被设置。例如，在系统数据减少单元10中提供的E-TRAN软件工具的版本可以使用在系统数据分析单元10中安装及操作的PSS/F软件工具的版本(例如，V33)被设置。

当在系统数据减少单元20中提供的第二软件工具的版本与在系统数据分析单元10中安装及操作的第一软件工具的版本不同时，在系统数据减少单元20中的系统数据减少文件可以不由安装在建模模块30中的第三软件工具模拟。

再次参考图2，系统数据减少单元20输入用于系统数据减少的数据(操作S23)。

由于用于系统数据减少的数据，在系统数据分析单元10中分析的系统数据可以被选择和输入，或动态数据可以被选择和输入。动态数据可以意味着具有动态特性的装置的系统数据。

如图4所示，在系统数据分析单元10中分析的系统数据可以被输入至选择PSS/E负载流量输入文件项(Select PSS/E Load flow Input File item)，并且动态数据可以被输入至选择PSS/E动态输入文件项(Select PSS/E Dynamic Input File item)。

此外，系统配置的序列数据可以针对每个故障类型的精确故障分析而被输入。序列数据可以被输入至选择PSS/E序列输入文件项(Select PSS/E Sequence Input File item)，如图4所示。这样的输入可以针对暂态稳定分析被省略，但实施例不限于此。

暂态稳定分析可以意味着执行分析以允许发电机保持相对于突变变化(例如发电机断开、快速负载变化、接地故障或短路)的稳定状态。此外，可以执行稳定性分析以分析同步器(例如HVDC/FACTS/发电机)的动态特性。

FACTS通过使用大容量逆变器而快速和准确地控制电力系统，并且可以实现电力系统的稳定性的改进、传输容量的增加、电力质量的改进以及在电力系统中传输成本的降低。

另外，可以输入要被转换的PASCAD数据的版本，并且可以输入PASCAD数据版本至图4的选择PSCAD输出案例文件项(Select PSCAD Output Case File item)。

再次参考图2，系统数据减少单元20设置减少等级(操作S25)。

在设置减少等级时，首先在系统数据分析单元10中分析的系统数据的参考母线被设置，并且然后从参考母线执行系统数据减少至什么等级被设置。

例如，如图5所示，所期望的PSS/E系统数据的母线可以在转换触发电路(Covert Enfire Circuit)窗口上被设置，并且可以在业务返回(Business Back)窗口上设置从参考母线执行系统数据减少至什么等级。

例如，当“3”在业务返回的窗口上被设置时，从参考母线连接至等级3的母线在PASCAD中的减少系统中被详细表示，并且在等级3后的母线可以表示为被减少至发电机的母线以及负载的母线，等等，其反映为短路比(SCR)值。

在此，该等级可以是22.9千伏母线、154千伏母线、345千伏母线以及765千伏母线的一个。例如，等级1可以是765千伏母线，等级2可以是345千伏母线，等级3可以是154千伏母线，并且等级4可以是22.9千伏，但实施例不限于此。

以这种方式，在没有分析所有系统数据的情况下，特定等级被设置并且系统数据的分析和减少基于特定等级内的母线被设置，使得由于分析整个系统数据所造成的错误的限制可以被解决。此外，分析数据所花费的时间使用通过数据减少的分析而不是整体数据分析可以被显着地减少。

再次参考图2，系统数据减少单元20输入模拟相关的时间信息(操作S27)。

如图6所示，模拟相关的时间信息可以包括PSCAD时间步骤、PSCAD完成时间、PSCAD快照时间、PSCAD制图步骤以及基本频率的至少一个。

PSCAD模拟时间步骤为关于什么时候执行模拟的以及关于在什么步骤中表示对应图形的结果值的输入值。例如，当模拟的总时间为10秒并且0.1秒的时间步骤被给至用于绘制10秒的图的点时，一条线可以被绘制。

PSCAD完成时间是总模拟时间(在上面的示例中为10秒)，PSCAD快照时间是在模拟期间用于使用图表检查模拟结果的时间，PSCAD制图步骤是用于表示模拟结果值的图表的时间(在上面的示例中为0.1秒)，以及基本频率是要被模拟的系统的频率(在韩国通常为60赫兹)。

参考图2，以这种方式，系统数据减少单元20基于所选择或输入的数据执行数据减少(操作S29)。通过执行数据减少，PSS/E系统数据被减少并且被转换为PSCAD的文件并且如图7所示，各种类型的文件被产生并且存储在数据库40中。各种类型的文件可以包括，例如，html文件、psc文件以及日志文件。

以这种方式，由系统数据减少单元20所减少的系统数据可以被存储在数据库40中。

此外，以这种方式所减少的系统数据被提供给建模模块30并且由建模模块30分析。

通过系统数据分析可以计算出系统的性能、情况或故障概率。

再次参考图1，建模模块30可以对电机以及与发电机互连的HVDC系统执行建模，并且向被减少的系统数据反应建模结果。

在实施例中，HVDC系统使用了电流类型HVDC系统，并且发电机使用了质量模型发电机，但实施例不限于此。

作为建模结果的数据输出可以是与对应的模型互连的系统的稳定性。例如，与发电机互相连接的HVDC系统的稳定性可以作为建模结果输出。

建模结果被反映至被减少的系统数据，并且装置的鲁棒性和系统稳定性可以被检查。

在此，发电机在与HVDC系统互连的发电厂中被提供。当多个发电厂设置有与其连接的HVDC系统时，次同步谐振(SSR)分析在相应的发电厂和HVDC系统之间是必要的。

由于SSR对大型涡轮发电机的轴系和HVDC系统的整流控制器之间的轴扭转振动的减少施加了不良影响，所以有必要适当调整控制常数并且当轴扭转的振动为坏的时候，需要适当的轴扭转阻尼控制器以添加至HVDC整流控制器作为辅助控制器。换句话说，SSR现象意味着其中电力系统(其包括发电机和输电线路)与机械系统(包括涡轮发电机等)以低于同步频率的频率范围交换能量的状态。以这种方式，SSR主要是由于当系统接收了电气干扰并且能量在传输线路中的系列电容器的静电能量与电感的磁场能量之间交换时，在次同步频率处产生的振动低于在网络中的额定频率的现象所造成。

实施例可以使能HVDC系统或与HVDC系统连接的发电机的建模结果被反映至被减少的系统数据并且使能基于以这种方式所反映的系统数据的SSR分析。

图8是根据实施例分析电力系统的方法的流程图。

参考图1和图8，首先，系统数据分析单元10基于预先收集的系统数据执行系统数据分析(操作S111)。

系统数据可以是可从电力系统收集的所有数据。电力系统可以包括22.9千伏电力系统、154千伏电力系统、345千伏电力系统以及765千伏电力系统。

例如，系统数据可以包括发电机相关的数据、变压器相关的数据、母线相关的数据以及负载相关的数据。例如，相关的数据可以包括类型、容量和特性等。

然后系统数据减少单元20可以设置用于系统数据减少及减少等级的母线(操作S113)。

如图2所示，系统数据减少单元20可以设置系统数据减少单元20的版本并且接收模拟相关的时间。

由系统数据分析单元10分析的系统数据可以存储在数据库40中。

系统数据减少单元20可以设置期望在所分析的系统数据中执行系统数据减少的母线，并且设置期望从母线执行系统数据减少的等级。

以这种方式，当母线和减少等级被设置时，基于设置的减少等级内的母线可以执行系统数据减少。以这种方式，系统数据减少的范围可以通过调整减少等级而不同。

例如，当345千伏等级被设置时，对连接至345千伏或更高(例如，345千伏系统和765千伏系统)类别的母线执行系统数据减少，并且不对例如345千伏或更低(例如，154千伏系统)类别的母线执行系统数据减少。

系统数据减少单元20可以允许第二软件工具的版本被设置为用于系统数据分析的第一软件工具的版本，并且可以接收要被转换的PSCAD数据的版本。

系统数据减少单元20基于以这种方式设置的系统数据减少等级和母线而执行数据减少(操作S115)。

系统数据减少结果可以被转换为PSCAD数据版本，并且各种类型的文件(例如html文件，psc文件以及日志文件)可以被产生并且被存储在数据库40中。

建模模块30可以对发电机以及与发电机互连的HVDC系统执行建模(操作S117)。

HVDC建模和发电机建模可以通过使用第三软件工具执行。

与发电机互连的HVDC系统的稳定性可以作为模拟结果被输出。

建模模块30将发电机建模的结果以及HVDC建模的结果反映至被减少的系统数据(操作S119)。

建模结果被反映至被减少的系统数据，并且可以检查系统稳定性和装置的鲁棒性。

发电机装置的鲁棒性以及HVDC系统的稳定性可以由上述SSR分析所检查。

根据至少一个实施例，由于在不分析所有系统数据的情况下，系统数据减少和分析基于对应于特定降低等级的母线被执行，所以由于整体系统数据的数据分析而发生的错误的局限性可以被解决，并且通过数据减少的分析而不是整体数据的分析可以被使能，并且数据分析所花费的时间可以被显著地减少。

此外，根据至少一个实施例，电力系统的普遍性和适用性可以在不仅发电机上而且在与发电机互连的HVDC系统上通过执行系统分析而被放大。

虽然实施例参考其中的许多说明性的实施例已被描述，应该理解的是，将落入本公开的原则的范围和精神内的许多其他的修改和实施例可以由那些本领域的技术人员所设计。更具体地，在本公开、附图和所附权利要求的范围内，可以对所讨论的组合排列的组成部分和/或排列方式进行各种变化和修改。除了对组成部分和/或排列方式进行各种变化和修改，其他用途也将对那些本领域的技术人员是显而易见的。