本发明涉及电力系统自动化技术领域，具体涉及一种电网调控系统及其工作方法。
背景技术：
随着风力发电的快速发展和电网规模的扩大，风电调度的专业化要求不断提高，当前电网调度机构中风电调控的各个功能模块由不同厂家开发，涉及多个系统，这些系统分布于不同的硬件设备并且操作方式和显示风格各异，不仅需要调度运行人员熟练掌握各种系统的操作使用方式，而且需要自动化人员同时对多套系统进行运维，工作效率低、运维成本高且功能分散，建设集中统一的风电调度控制系统成为亟待解决的问题。
技术实现要素：
鉴于上述的分析，本发明提出了一种电网调控系统及其工作方法，用以解决现有风电调度控制系统工作效率低、运维成本高且功能分散的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种电网调控系统，包括：数据获取模块，用于获取电网系统的运行数据、电网预测信息及调度计划信息；接纳分析模块，用于根据所述运行数据、电网预测信息及调度计划信息对电网进行接纳分析，生成接纳分析结果；优化调度模块，用于根据所述接纳分析结果，生成发电调度指令。
在一实施例中，所述运行数据包含：场站运行状态信息、机组状态信息及输电断面信息。
在一实施例中，所述电网调控系统还包括：运行监视模块，用于根据所述运行数据生成可视化图形或可视化列表,并对所述可视化图形或可视化列表进行展示。
在一实施例中，所述数据获取模块还用于：获取电网系统的调峰报价信息和网络分析结果。
在一实施例中，所述优化调度模块根据所述接纳分析结果，生成发电调度指令，包括：根据所述接纳分析结果、网络分析结果及调峰报价信息，生成发电调度指令。
在一实施例中，所述数据获取模块还用于：获取电网系统的交易信息。
在一实施例中，所述电网调控系统还包括：生产统计模块，用于根据所述运行数据和交易信息，进行生产统计，生成生产统计结果。
本发明还提供一种电网调控系统的工作方法，包括：获取电网系统的运行数据、电网预测信息及调度计划信息；根据所述运行数据、电网预测信息及调度计划信息对电网进行接纳分析，生成接纳分析结果；根据所述接纳分析结果，生成发电调度指令。
在一实施例中，所述电网调控系统的工作方法还包括：根据所述运行数据生成可视化图形或可视化列表,并对所述可视化图形或可视化列表进行展示。
在一实施例中，所述电网调控系统的工作方法还包括：获取电网系统的调峰报价信息和网络分析结果。
在一实施例中，根据所述接纳分析结果，生成发电调度指令，包括：根据所述接纳分析结果、网络分析结果及调峰报价信息，生成发电调度指令。
本发明还提供一种调控集成系统，包括：数据采集与监视控制系统、电网预测系统、调度管理系统及所述电网调控系统；所述数据采集与监视控制系统采集所述运行数据，并将所述运行数据发送至所述电网调控系统；所述电网预测系统获取所述电网预测信息，并将所述电网预测信息发送至所述电网调控系统；所述调度管理系统获取所述调度计划信息，并将所述调度计划信息发送至所述电网调控系统；所述电网调控系统接收所述运行数据、电网预测信息及调度计划信息；根据所述运行数据、电网预测信息及调度计划信息对电网进行接纳分析，生成接纳分析结果；根据所述接纳分析结果，生成发电调度指令。
在一实施例中，所述调控集成系统还包括：辅助服务平台，所述辅助服务平台获取电网系统的交易信息和调峰报价信息，并将所述交易信息和调峰报价信息发送至所述电网调控系统。
在一实施例中，所述调控集成系统还包括：网络分析系统，所述网络分析系统从所述数据采集与监视控制系统获取所述运行数据，对所述运行数据进行网络分析，生成网络分析结果，并将所述网络分析结果发送至所述电网调控系统。
本发明技术方案，与现有技术相比，至少具有如下优点：
本发明提供了一种电网调控系统及其工作方法，该电网调控系统包括：数据获取模块，用于获取电网系统的运行数据、电网预测信息及调度计划信息；接纳分析模块，用于根据所述运行数据、电网预测信息及调度计划信息对电网进行接纳分析，生成接纳分析结果；优化调度模块，用于根据所述接纳分析结果，生成发电调度指令。本发明提供的电网调控系统通过将各个应用模块进行集中整合，提高了工作效率，降低了运维成本，实现了风电的集中调控。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例中电网调控系统的一个具体示例的原理框图；
图2为本发明实施例中电网调控系统的另一个具体示例的原理框图；
图3为本发明实施例中电网调控系统内各应用模块之间以及电网调控系统内各应用模块与外部系统之间的交互的一个具体示例的示意图；
图4为本发明实施例中电网调控系统的硬件分布的一个具体示例的示意图；
图5为本发明实施例中电网调控系统的功能结构的一个具体示例的示意图；
图6为本发明实施例中电网调控系统的工作方法的一个具体示例的流程图；
图7为本发明实施例中电网调控系统的工作方法的另一个具体示例的流程图；
图8为本发明实施例中调控集成系统的一个具体示例的原理框图；
图9为本发明实施例中调控集成系统的另一个具体示例的原理框图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本发明实施例提供一种电网调控系统，如图1所示，该电网调控系统包括：数据获取模块101，用于获取电网系统的运行数据、电网预测信息及调度计划信息；接纳分析模块102，用于根据运行数据、电网预测信息及调度计划信息对电网进行接纳分析，生成接纳分析结果；优化调度模块103，用于根据接纳分析结果，生成发电调度指令。
通过上述数据获取模块101、接纳分析模块102及优化调度模块103，本发明实施例提供的电网调控系统提高了工作效率，降低了运维成本，实现了风电的集中调控。
上述运行数据包含：场站运行状态信息、机组状态信息及输电断面信息。其中，场站运行状态信息包括风电场地理位置分布、相互连接关系以及风电场数量、机组规模、装机容量、开机容量、实时出力、运行状态等信息；机组状态信息包括各风电机组的运行状态、实时出力以及风速、温度等气象参数等信息，与常规机组不同，风电机组包含多个状态，如正常运行、手动停运、故障停运、待风状态，采集机组状态信息，为后续机组状态的监视和统计提供依据，也可以用于分析电网故障原因，核对场站上报数据的准确性；输电断面信息能够反映风电并网通道的负载情况和风电上网情况，从而为区域内的电力控制和功率平衡提供依据。
如图2所示，上述电网调控系统还包括：运行监视模块104，用于根据上述运行数据生成可视化图形或可视化列表，并对可视化图形或可视化列表进行展示，实现对电网实时运行状态的监视。
上述数据获取模块101获取的电网预测信息，是根据历史负荷信息、当前负荷信息以及气象信息对电网进行预测而生成的电网预测信息，该电网预测信息包括风场风电功率结果和区域风电功率预测结果等信息，该电网预测信息为电网调控系统进行电网的接纳分析提供了理论依据。
上述数据获取模块101获取的调度计划信息，是根据当前负荷信息以及风电功率信息而生成的调度计划信息，该调度计划信息包括日前发电计划及日前交换计划等信息，该调度计划信息为电网调控系统进行电网的接纳分析提供了理论依据。
接纳分析模块102对电网进行接纳分析包括两方面内容，一方面是接纳能力分析，另一方面是时序生产模拟，为不同周期发电计划的制定和全网调度决策提供依据。
接纳能力分析是针对风电不稳定性可能对电网造成的影响而进行的预见性分析，帮助调度运行人员从时间、空间等不同角度来分析制约风电接纳的因素。电网接纳风电能力取决于多种因素，涉及到负荷、电网结构、安全约束等多方面。在长期尺度内，进行风电总体发电接纳能力研究分析，将为运行方式及年度计划的安排提供辅助决策；在短期尺度内，进行区域内未来短期时段的风电接纳预测分析，将为日前计划的制定提供依据；在超短期尺度内，对各风电场的未来发电趋势进行预测分析，将为日内实时调节提供依据。
时序生产模拟用于满足中长期风电容量消纳和电量消纳的计算需求，并应用于年度方式研究中，内容包括：电力平衡分析、电量平衡分析、风电理论可发电量估计、弃风电量评估等，提供风电最大接入容量、接纳电量、理论弃风电量、影响消纳的限制条件、各限制条件影响比例等关键信息，同时考虑调频约束、调峰充裕度约束、安全稳定约束等多个方面因素。
在一较佳实施例中，上述数据获取模块101还用于：获取电网系统的交易信息、调峰报价信息及网络分析结果，该网络分析结果包括网络状态估计信息和网络安全约束信息。
如图2所示，上述电网调控系统还包括：生产统计模块104，用于根据上述运行数据和交易信息，进行生产统计，生成生产统计结果，该生产统计结果包括样板机组统计结果、限电信息统计结果及风电指标统计结果。
具体地，样板机组统计以一定数量的风电机组作为不限电的样板机运行，一方面用于估算同类风电机组理论应发电量，另一方面用于测算风电场弃风电量，样板机监视的信息包括：机组容量、实时出力、发电量等数据，在此基础上进一步统计样板机发电利用小时数、非限电时段发电还原比例、风电场发电利用小时数、弃风利用小时数、可发电利用小时数等指标。限电信息统计包括各风场限电时段、限电电力、限电电量、限电原因类型等数据的统计，从而实现从不同角度对风电场限电情况进行统计，在此基础上逐级汇总统计各级区域的限电情况，其中限电原因包括网架约束、调峰约束等不同类型。风电指标统计根据业务需要对风电主要运行指标从不同时间维度和空间维度进行统计和分析，用于揭示风电运行特点，为考核管理和调度决策提供参考，风电指标统计包括各区域风电累计发电量、风电断面的功率负载、平均开机容量等，在此基础上可以对风电运行态势、限电趋势和节能减排效果进行分析。
在一较佳实施例中，优化调度模块103根据接纳分析结果，生成发电调度指令，包括：根据上述接纳分析结果、网络分析结果及调峰报价信息，生成发电调度指令，及时对未来若干个时段的发电计划进行滚动修正，最终下发到各电厂执行，从而实现水火风优化调度，即风电、水电、火电等各能源的协同优化调度，发电计划修正量一部分来源于水电，一部分来源于火电，这样可以充分发挥水电调节速度快、易控制的优势和火电调节容量大的特点。
图3为电网调控系统内各应用模块之间以及电网调控系统内各应用模块与外部系统之间的交互示意图，电网调控系统内各应用模块之间的交互通过数据总线实现，电网调控系统与外部系统之间的交互分别通过文件传输、数据库访问、计算机通信等方式实现。
在实际应用中，电网调控系统的运行采用双网热备的方式，硬件设备分布在电力安全一区41和电力安全二区42，如图4所示，电网调控系统包含2台风电实时数据采集服务器7、2台风电监测应用服务器8、2台历史数据库服务器9、2台风电高级应用服务器10、2台工作站11和安全隔离设备(如防火墙12、反向物理隔离装置13)、相应的网络连接设备(交换机14、存储交换机15)及存储磁盘阵列16。
电网调控系统所需的信号和量测数据量较大，需要专门实时数据采集硬件设备和应用功能，实时数据采集功能部署在电力安全一区41的实时数据采集服务器7上；运行监视类功能(包括场站状态监视、机组状态监视、断面状态监视等功能)属于实时运行监视功能，这些功能部署在电力安全一区41的风电监测应用服务器8上；接纳分析类功能(包括接纳能力分析和时序生产模拟功能)、生产统计类功能(包括样板机组统计、限电信息统计和风电指标统计等功能)和水火风优化调度功能属于非实时功能，部署在电力安全二区42或电力安全三区43的风电高级应用服务器10上。
如图5所示，在具体实施时，电网调控系统的功能结构分为三层。处于底层的是系统支持平台，为上层应用提供基本服务，包括模型管理、图形编辑、数据存储、系统通信等功能，数据存储形式分为实时数据库、关系数据库和日志文件，其中实时计算数据和系统模型参数存入实时数据库，历史报表数据和统计分析数据存入关系数据库，系统运行记录存入日志文件；在支持平台之上是各应用功能模块，主要包括场站信息监视、风机信息监视、风电指标统计、限电信息监视、接纳能力分析、样板机监视、风电优化调度等功能模块；处于最上层的是面向使用人员的人机交互界面。
本发明实施例提供的电网调控系统对分散的风电信息资源进行集中，从数据层面实现各风电信息系统的数据整合，达到信息共享的目的；从应用层面对风电调度功能进行集成开发，从而使全网的风电调控工作不再分散于多个系统之间，实现了统一技术平台、多业务应用模块、数据实时共享的专业化调控，为全网风电的专业化调度和市场化接纳提供基础支撑。
具体到电网调控系统的实现方法，首先，根据风电专业化调度的需求，确定电网调控系统的功能范围以及该系统与外部系统的接口；其次，根据电网调控系统的功能范围和软件/硬件支持平台，确定电网调控系统实现的总体框架；然后根据电网调控系统各应用功能的需求，确定电网调控系统各应用功能间的数据交互方式和交互内容；然后根据电网调控系统各应用功能的差异及安全性，确定电网调控系统各应用功能软件的硬件部署方案。
本发明实施例还提供一种电网调控系统的工作方法，如图6所示，该电网调控系统的工作方法包括：
步骤S1：获取电网系统的运行数据、电网预测信息及调度计划信息；
步骤S2：根据上述运行数据、电网预测信息及调度计划信息对电网进行接纳分析，生成接纳分析结果；
步骤S3：根据上述接纳分析结果，生成发电调度指令。
通过上述步骤S1至步骤S3，本发明实施例提供的电网调控系统的工作方法提高了工作效率，降低了运维成本，实现了风电的集中调控。
如图7所示，在上述步骤S1之后，步骤S2之前，本发明实施例提供的电网调控系统的工作方法还包括：
步骤S4：根据上述运行数据生成可视化图形或可视化列表，并对可视化图形或可视化列表进行展示。
如图7所示，在上述步骤S2之后，步骤S3之前，本发明实施例提供的电网调控系统的工作方法还包括：
步骤S5：获取电网系统的交易信息、调峰报价信息和网络分析结果。
步骤S6：根据运行数据和交易信息，进行生产统计，生成生产统计结果。
如图7所示，在一具体实施例中，上述步骤S3具体包括：根据接纳分析结果、网络分析结果及调峰报价信息，生成发电调度指令。
关于电网调控系统各模块的工作内容等的具体细节已在上述电网调控系统的实施例中做了详细介绍，电网调控系统的工作方法实施例的具体细节可参考上述实施例，在此不再赘述。
本发明实施例还提供一种调控集成系统，如图8所示，该调控集成系统包括：数据采集与监视控制系统1、电网预测系统2、调度管理系统3及电网调控系统4。数据采集与监视控制系统1采集运行数据，并将运行数据发送至所述电网调控系统4。电网预测系统2获取电网预测信息，并将电网预测信息发送至电网调控系统4。调度管理系统3获取调度计划信息，并将调度计划信息发送至电网调控系统4。电网调控系统4接收运行数据、电网预测信息及调度计划信息，根据运行数据、电网预测信息及调度计划信息对电网进行接纳分析，生成接纳分析结果，根据接纳分析结果，生成发电调度指令。
上述数据采集与监视控制系统1、电网预测系统2及调度管理系统3分别将运行数据、电网预测信息及调度计划信息发送至电网调控系统4，电网调控系统4根据运行数据、电网预测信息及调度计划信息对电网进行接纳分析，生成接纳分析结果，根据接纳分析结果，生成发电调度指令，提高了工作效率，降低了运维成本，实现了风电的集中调控。
如图9所示，本发明实施例提供的调控集成系统还包括：辅助服务平台5，辅助服务平台5获取电网系统的交易信息和调峰报价信息，并将交易信息和调峰报价信息发送至电网调控系统4，为电网调控系统4进行生产统计和生成发电调度指令提供依据。
如图9所示，本发明实施例提供的调控集成系统还包括：网络分析系统6，网络分析系统6从上述数据采集与监视控制系统1获取运行数据，对运行数据进行网络分析，生成网络分析结果，并将该网络分析结果发送至电网调控系统4，为电网调控系统4生成发电调度指令提供依据。
在一较佳实施例中，电网调控系统4将生成的生产统计结果发送至调度管理系统3，为调度管理系统3制定生产管理策略提供依据；电网调控系统4将生成的发电调度指令发送至数据采集与监视控制系统1，最终下发到各电厂执行，从而实现电力的优化调度。
关于电网调控系统4的具体工作内容已在上述实施例中做了详细介绍，在此不再赘述。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。