一种可图形化编程调试的电网仿真系统的制作方法

本发明属于可视化编程领域，尤其涉及一种可图形化编程调试的电网仿真系统。

背景技术：

随着我国城市化进程不断加快，热点地区的区域中心城市面积在不断的增长，导致用电量激增，旧有的电网系统，由于缺乏有效的调配模型，从而导致发电调配系统无法满足日益增长的发电量需求，突出体现在城市新扩容地区需要分区域限电来解决电力调配需求，而这些地方往往是生产、物流型企业，限电会造成较大的经济损失。

而电网升级改造需要投入大量成本，尤其是在电网升级改造过程中的设计和验证阶段，由于现有的编程手段单一，导致验证修改工期长，成本高。

技术实现要素：

针对以上问题的提出，本发明提出的一种可图形化编程调试的电网仿真系统，包括：

存储表示电网内部各组件图形元素的元素存储单元、设定并记录组件图形元素具体参数值的参数设定单元以及编辑界面单元；

通过调取元素存储单元中的组件图形元素，在所述编辑界面单元中组合，通过参数设定单元完成电力调配系统的制作；

还具有设定组件图形元素具体参数的参数设定单元和处理单元；

工作时，所述的处理单元根据参数设定单元设定的至少包括机组特性、载荷信息和电力系统潮流的电网基础数据，对编辑得到的电网组网预案进行仿真验证，若验证未达到系统要求，则重新编辑组网方案。

作为优选的实施方式，所述的处理单元工作流程如下：电流系统潮流包括在n节点电力系统基态潮流基础上计算系统当前的网损总量节点i的机组有功出力为P_Gi⁰，负荷有功量为P_Li⁰；

添加系统扰动：即节点i的发电机有功出力或负荷有功量突变，其中，发电机有功突变量为ΔP_Gr-i，负荷有功突变量为ΔP_Lr-i，此时系统中网损总量未知，利用步骤1获得的网损作为当前系统网损近似值，进而求解当前系统不平衡功率近似值，则当前系统不平衡功率P_acc为：

${P_{acc}}^0=(\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{P_{Gi}}^2+\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{\mathrm{\ΔP}}_{Gr-i})-(\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{P_{Li}}^0+\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{\mathrm{\ΔP}}_{Lr-i})-P_{\Σ\mathrm{lo}ss}^0$

依据发电机组的机电特性可知：

$P_{acc}=T_{J\mathrm{\Σ}}\frac{d\mathrm{\ω}}{dt}+(K_{G\mathrm{\Σ}}+K_{L\mathrm{\Σ}})\frac{\mathrm{\Δ}\mathrm{\ω}}{2\mathrm{\π}}$

则系统当前近似频差Δω：

$\mathrm{\Δ}\mathrm{\ω}=\frac{{P_{acc}}^0}{(\frac{T_{J\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\Δ}t}+\frac{K_{G\mathrm{\Σ}}+K_{L\mathrm{\Σ}}}{2\mathrm{\π}})}$

根据发电机组机电特性、一次调节特性以及负荷静频特性，经过时间Δt，电力系统中发电机组惯性出力变化量ΔP_GTi，一次调节出力变化量ΔP_Gi，以及负荷在静频特性作用下的变化量ΔP_Li：

${\mathrm{\ΔP}}_{GTi}=T_{Ji}\frac{\mathrm{\Δ}\mathrm{\ω}}{\mathrm{\Δ}t}$

${\mathrm{\ΔP}}_{Gi}=K_{Gi}\frac{\mathrm{\Δ}\mathrm{\ω}}{2\mathrm{\π}}$

${\mathrm{\ΔP}}_{Li}=K_{Li}\frac{\mathrm{\Δ}\mathrm{\ω}}{2\mathrm{\π}}$

对应当前电力系统节点i的机组有功出力为P_Gi¹、负荷有功量为P_Li¹如下：

P_Gi¹＝P_Gi⁰+ΔP_Gr-i+ΔP_Gi+ΔP_GTi

P_Li¹＝P_Li⁰+ΔP_Lr-i+ΔP_Li

其中：Δt为仿真时间步长，单位：s，T_Ji为系统发电机组i的惯性时间常数，单位：s，T_J∑为系统所有发电机组的惯性时间常数之和，单位：s，K_Gi为发电机组i的单位调节功率，单位：MW/Hz，K_GΣ为系统所有发电机组的单位调节功率之和，单位：MW/Hz，K_Li为负荷的单位调节功率，单位：MW/Hz，K_Li为系统所有负荷的单位调节功率之和，单位：MW/Hz；

利用得到的各机组有功出力以及负荷有功量进行潮流计算，得到新的电力系统网损总量则相对于Δt时间前的基态潮流，当前电力系统网损的总变化量为：

${\mathrm{\ΔP}}_{\mathrm{\Σ}loss}^k=P_{\mathrm{\Σ}loss}^k-P_{\mathrm{\Σ}loss}^{k-1}(k\≥1),$

其中：k为扰动发生后潮流计算迭代次数，基态潮流对应迭代次数k＝0；

设置迭代精度值ε，精度值ε越小，计算结果精确度越高；如果说明经过时间Δt后，系统网损发生变化，得到的电力系统不平衡功率近似值与实际相比误差大时，该误差近似与电力系统网损的总变化量相等，则令：

${P_{acc}}^k={\mathrm{\ΔP}}_{\mathrm{\Σ}loss}^k+{\mathrm{\ΔP}}_{GTi}+{\mathrm{\ΔP}}_{Gi}-{\mathrm{\ΔP}}_{Li}$

ΔP_Gr-i＝0，

ΔP_Lr-i＝0

潮流计算迭代次数k加1，返回步骤3进行迭代计算；

如果迭代计算停止。

更进一步的，网损分配系数K_{loss_i}取值为各个机组的单位调节功率K_Gi，单位：MW/Hz，占系统所有机组单位调节功率之和ΣK_Gi的百分比，即：

$K_{loss\_i}=\frac{K_{Gi}}{\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{K}_{Gi}}\×100\%(1\≤i\≤N);$

当机组i参与频率调节的调节裕量为0时，令K_Gi＝0，即：机组i对应当前网损分配系数K_{loss_i}＝0。

更进一步的，节点信息变化主要指电力系统中节点i的发电机有功出力变化或有功负荷变化，且满足：

该方法中的电力系统基态潮流是指该电力系统在扰动发生前，整个系统供需平衡、频率稳定状态下的系统潮流。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的系统流程图

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：

如图1所示的一种可图形化编程调试的电网仿真系统，包括：

存储表示电网内部各组件图形元素的元素存储单元、设定并记录组件图形元素具体参数值的参数设定单元以及编辑界面单元；

通过调取元素存储单元中的组件图形元素，在所述编辑界面单元中组合，通过参数设定单元完成电力调配系统的制作；

还具有设定组件图形元素具体参数的参数设定单元和处理单元；

工作时，所述的处理单元根据参数设定单元设定的至少包括机组特性、载荷信息和电力系统潮流的电网基础数据，对编辑得到的电网组网预案进行仿真验证，若验证未达到系统要求，则重新编辑组网方案。

作为优选的实施方式，所述的处理单元工作流程如下：电流系统潮流包括在n节点电力系统基态潮流基础上计算系统当前的网损总量节点i的机组有功出力为P_Gi⁰，负荷有功量为P_Li⁰；

添加系统扰动：即节点i的发电机有功出力或负荷有功量突变，其中，发电机有功突变量为ΔP_Gr-i，负荷有功突变量为ΔP_Lr-i，此时系统中网损总量未知，利用步骤1获得的网损作为当前系统网损近似值，进而求解当前系统不平衡功率近似值，则当前系统不平衡功率P_acc为：

${P_{acc}}^0=(\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{P_{Gi}}^0+\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{\mathrm{\ΔP}}_{Gr-i})-(\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{P_{Li}}^0+\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{\mathrm{\ΔP}}_{Lr-i})-P_{\Σ\mathrm{lo}ss}^0$

依据发电机组的机电特性可知：

$P_{acc}=T_{J\mathrm{\Σ}}\frac{d\mathrm{\ω}}{dt}+(K_{G\mathrm{\Σ}}+K_{L\mathrm{\Σ}})\frac{\mathrm{\Δ}\mathrm{\ω}}{2\mathrm{\π}}$

则系统当前近似频差Δω：

$\mathrm{\Δ}\mathrm{\ω}=\frac{{P_{acc}}^0}{(\frac{T_{J\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\Δ}t}+\frac{K_{G\mathrm{\Σ}}+K_{L\mathrm{\Σ}}}{2\mathrm{\π}})}$

根据发电机组机电特性、一次调节特性以及负荷静频特性，经过时间Δt，电力系统中发电机组惯性出力变化量ΔP_GTi，一次调节出力变化量ΔP_Gi，以及负荷在静频特性作用下的变化量ΔP_Li：

${\mathrm{\ΔP}}_{GTi}=T_{Ji}\frac{\mathrm{\Δ}\mathrm{\ω}}{\mathrm{\Δ}t}$

${\mathrm{\ΔP}}_{Gi}=K_{Gi}\frac{\mathrm{\Δ}\mathrm{\ω}}{2\mathrm{\π}}$

${\mathrm{\ΔP}}_{Li}=K_{Li}\frac{\mathrm{\Δ}\mathrm{\ω}}{2\mathrm{\π}}$

对应当前电力系统节点i的机组有功出力为P_Gi¹、负荷有功量为P_Li¹如下：

P_Gi¹＝P_Gi⁰+ΔP_Gr-i+ΔP_Gi+ΔP_GTi

P_Li¹＝P_Li⁰+ΔP_Lr-i+ΔP_Li

其中：Δt为仿真时间步长，单位：s，T_Ji为系统发电机组i的惯性时间常数，单位：s，T_J∑为系统所有发电机组的惯性时间常数之和，单位：s，K_Gi为发电机组i的单位调节功率，单位：MW/Hz，K_GΣ为系统所有发电机组的单位调节功率之和，单位：MW/Hz，K_Li为负荷的单位调节功率，单位：MW/Hz，K_Li为系统所有负荷的单位调节功率之和，单位：MW/Hz；

利用得到的各机组有功出力以及负荷有功量进行潮流计算，得到新的电力系统网损总量则相对于Δt时间前的基态潮流，当前电力系统网损的总变化量为：

${\mathrm{\ΔP}}_{\mathrm{\Σ}loss}^k=P_{\mathrm{\Σ}loss}^k-P_{\mathrm{\Σ}loss}^{k-1}(k\≥1),$

其中：k为扰动发生后潮流计算迭代次数，基态潮流对应迭代次数k＝0；

设置迭代精度值ε，精度值ε越小，计算结果精确度越高；如果说明经过时间Δt后，系统网损发生变化，得到的电力系统不平衡功率近似值与实际相比误差大时，该误差近似与电力系统网损的总变化量相等，则令：

${P_{acc}}^k={\mathrm{\ΔP}}_{\mathrm{\Σ}loss}^k+{\mathrm{\ΔP}}_{GTi}+{\mathrm{\ΔP}}_{Gi}-{\mathrm{\ΔP}}_{Li}$

ΔP_Gr-i＝0，

ΔP_Lr-i＝0

潮流计算迭代次数k加1，返回步骤3进行迭代计算；

如果迭代计算停止。

更进一步的，网损分配系数K_{loss_i}取值为各个机组的单位调节功率K_Gi，单位：MW/Hz，占系统所有机组单位调节功率之和ΣK_Gi的百分比，即：

$K_{loss\_i}=\frac{K_{Gi}}{\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{K}_{Gi}}\×100\%(1\≤i\≤N);$

当机组i参与频率调节的调节裕量为0时，令K_Gi＝0，即：机组i对应当前网损分配系数K_{loss_i}＝0。

更进一步的，节点信息变化主要指电力系统中节点i的发电机有功出力变化或有功负荷变化，且满足：

该方法中的电力系统基态潮流是指该电力系统在扰动发生前，整个系统供需平衡、频率稳定状态下的系统潮流。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。