一种基于电网拓扑实现低频减载容量的主动调节方法与流程

1.本发明涉及一种基于电网拓扑实现低频减载容量的主动调节方法，属于电网低频减载容量动态调节技术领域。


背景技术：

2.孤立网是指电网故障后，局部电网与主网络失去联络断面，由局部电网内电源带动负荷运行而与其他电力系统不进行电气连通的状态。当孤立网发生，常常伴随频率的剧烈波动。因此要使得孤立网稳定运行，重点在于如何保持局部电网内电源出力与负荷的平衡，确保频率在50
±
0.5hz范围。低频减载装置正是为了防止事故发生导致频率跌落，通过检测频率下降到某一限值，进行快速切除线路以恢复局部电网频率的一种装置，其被称为电力系统的“第三道防线”。
3.目前现有技术的主要做法是针对某一可能形成孤立网的局部电网(选定一个潮流断面)进行分时段的负荷预测及机组出力预测。该局部电网各个时段低频减载容量计划值根据所在时间段负荷预测值与机组出力预测的差值决定，专业人员根据所计算出的计划值，按照《电网低频减载信息表》，制定局部电网范围内的10kv线路低频减载装置的投退明细表，在明细表中标明各个时间段的执行策略，再将该明细表发给调度人员。调度人员按照明细表各个时间段的具体要求，下令给各个运维单位执行具体低频减载装置的投退，实现局部电网各个时段低频减载容量实时值与计划值的匹配。
4.现有技术做法极易造成局部电网低频减载容量与所需容量不匹配。原因是：
5.在控制思路上，低频减载容量是根据低频减载计划值而不根据实时负荷、机组出力调整，对各个时间段预测的准确度要求高，不容易实现。尤其是当局部电网内出现设备事故，负荷或机组出力发生变化，将可能导致预测结果严重失准，执行计划将造成局部电网低频减载容量与所需容量不匹配。
6.在技术层面上，局部电网低频减载的切荷线路的安排是根据年度正常运行方式固定部署的。当局部电网内部运行方式发生变化只能由专业人员重新编排切荷线路，再传达给调度人员下令操作，无法自动生成低频减载装置的投退策略并执行，因此具有明显的滞后性。
7.因此，亟需一种技术方法解决上述两个缺点，能够根据选定的潮流断面的实时潮流计算局部电网真正所需的低频减载容量。并且，该种技术方法需要自适应识别电网运行方式，当局部电网内运行方式发生变化能够自动调整切荷线路及低频减载装置的投退，实现主动调节。从而充分发挥低频减载装置的支撑作用，保持事故情况下孤立网内机组出力与负荷相平衡，保持频率稳定。


技术实现要素：

8.为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提出了一种基于电网拓扑实现低频减载容量的主动调节方法，根据选定断面的实时潮流值以及局部电网低频减载容量确定偏
差率，进一步通过电网拓扑的方法，快速定位末端开关，自动调整末端开关间隔内低频减载装置的投退，实现局部电网低频减载容量及切荷线路跟随运行方式动态调整。
9.本发明的技术方案如下：
10.一方面，本发明提供一种基于电网拓扑实现低频减载容量的主动调节方法，包括以下步骤：
11.选定一断面，并基于该断面确定局部电网的初始节点；
12.读取该断面的实时潮流值以及局部电网低频减载容量，根据实时潮流值以及局部电网低频减载容量计算低频减载容量偏差率；
13.基于该初始节点进行电网拓扑分析，搜索与该初始节点连通的所有节点，得到该局部电网的电网拓扑结构，并筛选出电网拓扑结构中的末端开关；
14.建立电网低频减载信息表，添加低频减载轮次，为每一次低频减载轮次添加操作项目；根据电网低频减载信息表中的次序以及低频减载容量偏差率，选择筛选出的末端开关，生成低频减载次序表；
15.根据低频减载次序表遥控投退末端开关间隔内的低频减载装置，完成主动调节。
16.作为优选实施方式，所述基于该初始节点进行电网拓扑分析的步骤具体为：
17.将电力网络抽象为一拓扑图，拓扑图由节点和支路两类元件拼接而成；
18.所述节点元件由电力系统的主设备构成，所述支路元件由开关设备构成；
19.通过主设备与主设备间的开关连接关系，形成节点-支路的电网拓扑结构图；
20.采用广度优先遍历算法，选择初始节点作为起始点，搜索与起始点连通的所有节点，并筛选出末端开关。
21.作为优选实施方式，所述读取该断面的实时潮流值以及局部电网低频减载容量，根据实时潮流值以及局部电网低频减载容量计算低频减载容量偏差率步骤具体为：
22.读取断面的实时潮流值并判断实时潮流值是否为负值，若实时潮流值为负值则退出调节；
23.若实时潮流值为正值则将实时潮流值作为该局部电网低频减载所需容量p
需要
，并读取当前局部电网低频减载实际容量p
实际
；
24.计算低频减载容量偏差率
25.作为优选实施方式，在所述建立电网低频减载信息表，添加低频减载轮次，为每一次低频减载轮次添加操作项目步骤中；
26.所述操作项目具体包括切荷线路的低频减载装置信息、线路负荷信息以及次序信息。
27.作为优选实施方式，所述根据电网低频减载信息表中的次序以及低频减载容量偏差率，选择筛选出的末端开关，生成低频减载次序表步骤具体为：
28.设置偏差率阈值范围；
29.当低频减载容量偏差率高于偏差率阈值范围时，检查筛选出的末端开关的低频减载装置投退情况，筛选出所有未投入的低频减载装置；
30.读取电网低频减载信息表中每一操作项目的次序，按照正序逐个选择未投入的低频减载装置，并统计对应的切荷线路的线路负荷总量，直至所选择的切荷线路的线路负荷
总量大于该局部电网低频减载所需容量或所有未投入的低频减载装置均被选择，生成低频减载次序表；
31.若低频减载容量偏差率低于偏差率阈值范围时，检查筛选出的末端开关的低频减载装置投退情况，筛选出所有已投入的低频减载装置；
32.读取电网低频减载信息表中每一操作项目的次序，按照逆序逐个选择已投入的低频减载装置，并统计对应的切荷线路的线路负荷总量，直至所选择的切荷线路的线路负荷总量大于该局部电网低频减载所需容量或所有未投入的低频减载装置均被选择，生成低频减载次序表。
33.作为优选实施方式，所述根据低频减载次序表遥控投退末端开关间隔内的低频减载装置步骤具体为：
34.若低频减载容量偏差率高于偏差率阈值范围，则按照生成的低频减载次序表，通过遥控按顺序逐个投入低频减载装置；
35.若低频减载容量偏差率低于偏差率阈值范围，则按照生成的低频减载次序表，通过遥控按顺序逐个退出低频减载装置。
36.作为优选实施方式，在完成主动调节后，还将调节信息上送至监测端。
37.作为优选实施方式，在完成主动调节后，重新计算当前低频减载容量偏差率，若当前低频减载容量偏差率未满足设定的阈值范围，且已没有可以进行的投退的低频减载装置，则上送告警信息至监测端。
38.另一方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明任一实施例所述的基于电网拓扑实现低频减载容量的主动调节方法。
39.再一方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明任一实施例所述的基于电网拓扑实现低频减载容量的主动调节方法。
40.本发明具有如下有益效果：
41.1、本发明一种基于电网拓扑实现低频减载容量的主动调节方法，根据选定断面的实时潮流值以及局部电网低频减载容量确定偏差率，进一步通过电网拓扑的方法，快速定位末端开关，自动调整末端开关间隔内低频减载装置的投退，实现局部电网低频减载容量及切荷线路跟随运行方式动态调整。
42.2、本发明一种基于电网拓扑实现低频减载容量的主动调节方法，将判断局部电网低频减载所需容量在源头思路上从原先的预测值或计划值更改为实时数值，对负荷预测精度不再有要求，即使在事故情况下，也能够精确计算局部电网所需低频减载容量。
43.3、本发明一种基于电网拓扑实现低频减载容量的主动调节方法，通过进行电网拓扑分析，只要根据预先建立的电网低频减载信息表就能够跟随运行方式变化动态调整低频减载容量、切荷线路方案。
附图说明
44.图1为本发明实施例一的方法流程图；
45.图2为本发明实施例中根据断面进行电网拓扑分析的示例图；
46.图3为本发明实施例中得出的电网拓扑结构示例图；
47.图4为本发明实施例中进行低频减载装置投退的流程图；
48.图5为本发明实施例中对低频减载装置进行串行遥控操作的示例图。
具体实施方式
49.下面将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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作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。
50.应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。
51.应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
52.术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
53.术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
54.实施例一：
55.参见图1，一种基于电网拓扑实现低频减载容量的主动调节方法，包括以下步骤：
56.选定一断面，根据该断面，初始化邻接矩阵a，实时更新邻接矩阵a，判断运行方式是否改变，若改变则返回更新邻接矩阵a，若未改变则设置断面所在节点j为局部电网的初始节点；
57.本方法基于scada数据采集和监视控制系统实现电网数据的实时采集、处理和监测；
58.通过scada数据采集和监视控制系统读取该断面的实时潮流值以及局部电网低频减载容量，根据实时潮流值以及局部电网低频减载容量计算低频减载容量偏差率；
59.基于该初始节点进行电网拓扑分析，搜索与该初始节点连通的所有节点，得到该局部电网的电网拓扑结构，并筛选出电网拓扑结构中的末端开关；
60.通过scada数据采集和监视控制系统的绘图建模工具建立电网低频减载信息表，添加低频减载轮次，为每一次低频减载轮次添加操作项目；根据电网低频减载信息表中的次序以及低频减载容量偏差率，选择筛选出的末端开关，生成低频减载次序表；
61.根据低频减载次序表遥控投退末端开关间隔内的低频减载装置，完成主动调节。本实施例中低频减载装置指的是低频减载软压板。
62.本实施例通过scada数据采集和监视控制系统执行自动调用潮流计算服务，在后台实时显示潮流计算结果，自动统计、分析每次主动调节操作的切荷投退量。
63.作为本实施例的优选实施方式，具体参见图2，所述基于该初始节点进行电网拓扑分析的步骤具体为：
64.将电力网络抽象为一拓扑图，拓扑图由节点和支路两类元件拼接而成；
65.所述节点元件由电力系统的主设备构成，包括主变、母线、线路。所述支路元件由开关设备构成；
66.通过主设备与主设备间的开关连接关系，形成节点-支路的电网拓扑结构图；
67.根据电网拓扑结构图，通过选定的断面或主设备定位识别切荷线路，采用广度优先遍历算法，选择初始节点作为起始点，搜索与起始点连通的所有节点，并筛选出10kv末端开关。电网拓扑分析基于符合iec61970的电网标准拓扑模型进行定义，可直接复用。
68.作为本实施例的优选实施方式，具体参见图3，所述读取该断面的实时潮流值以及局部电网低频减载容量，根据实时潮流值以及局部电网低频减载容量计算低频减载容量偏差率步骤具体为：
69.根据具体断面来创建局部电网的初始节点(图3中的节点“0”)，该断面的实时潮流值为正值说明断面向局部电网输送电能，反之说明局部电网向断面倒送电能，与现有电力系统的潮流方向规定一致。
70.读取断面的实时潮流值并判断实时潮流值是否为负值，若实时潮流值为负值则退出调节；断面潮流的实时值为负值，事故发生后孤立网机组出力大于负荷，可以通过机组的agc系统快速压降出力实现平衡，因此断面潮流的实时值为负值时无需通过调控一体化技术支持系统进行干预。
71.若实时潮流值为正值，则将实时潮流值作为该局部电网低频减载所需容量，即p
需要
＝p
断面
，并读取当前局部电网低频减载实际容量p
实际
；
72.计算低频减载容量偏差率
73.作为本实施例的优选实施方式，在所述建立电网低频减载信息表，添加低频减载轮次，为每一次低频减载轮次添加操作项目步骤中；
74.所述操作项目具体包括切荷线路的低频减载装置信息、线路负荷信息以及次序信息。
75.作为本实施例的优选实施方式，参见图4，所述根据电网低频减载信息表中的次序以及低频减载容量偏差率，选择筛选出的末端开关，生成低频减载次序表步骤具体为：
76.设置偏差率阈值范围；本实施例设置偏差率阈值范围为(-10％，10％)；当低频减载容量偏差率属于偏差率阈值范围时，不进行主动调节。
77.当低频减载容量偏差率高于10％时，通过图3所示的电网拓扑结构图定位10kv末端开关10～17；检查筛选出的末端开关的低频减载软压板的投退情况，进一步筛选出所有未投入的低频减载软压板；
78.读取电网低频减载信息表中每一操作项目的次序，按照正序逐个选择未投入的低频减载软压板，并统计对应的切荷线路的线路负荷总量，直至所选择的切荷线路的线路负荷总量大于该局部电网低频减载所需容量或所有未投入的低频减载软压板均被选择，自动生成低频减载次序表；
79.若低频减载容量偏差率低于-10％时，检查筛选出的末端开关的低频减载软压板投退情况，筛选出所有已投入的低频减载软压板；
80.读取电网低频减载信息表中每一操作项目的次序，按照逆序逐个选择已投入的低频减载软压板，并统计对应的切荷线路的线路负荷总量，直至所选择的切荷线路的线路负
荷总量大于该局部电网低频减载所需容量或所有未投入的低频减载软压板均被选择，生成低频减载次序表。
81.作为本实施例的优选实施方式，所述根据低频减载次序表遥控投退末端开关间隔内的低频减载装置步骤具体为：
82.若低频减载容量偏差率高于偏差率阈值范围，则按照生成的低频减载次序表，通过遥控按顺序逐个投入低频减载软压板；
83.若低频减载容量偏差率低于偏差率阈值范围，则按照生成的低频减载次序表，通过遥控按顺序逐个退出低频减载软压板。
84.完成低频减载软压板的投退后，该局部电网的低频减载容量主动调节工作结束。
85.作为本实施例的优选实施方式，在完成主动调节后，还将调节信息上送至监测端，满足电网调控运行的日常监视要求。
86.作为本实施例的优选实施方式，在完成主动调节后，重新计算当前低频减载容量偏差率，若当前低频减载容量偏差率未满足设定的阈值范围，且根据电网拓扑信息，电网低频减载信息表中已无可选择多余切荷线路，则上送告警信息至监测端。
87.参见图5，在一些实施例中，本发明利用远方遥控以串行遥控的操作方式进行低频减载软压板的投退操作；在串行遥控操作环节中还设置了多重防误功能，主要有状态校验、通道校验、信号校验。当遥控操作执行具体某一线路低频减载软压板，被操作设备处于非运行状态、主站通道异常、设备存在异常信号应禁止远方遥控操作。
88.在一些实施例中，可设置开启人工监护功能，当生成低频减载次序表后，在监测端通过人机界面弹窗展示，由调控人员核对后认证加密信息后执行遥控策略。
89.实施例二：
90.本发明提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明任一实施例所述的基于电网拓扑实现低频减载容量的主动调节方法。
91.实施例三：
92.本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明任一实施例所述的基于电网拓扑实现低频减载容量的主动调节方法。
93.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。