第卷年第月期电力系统自动化基于陶文伟‘,,的电网规划分析系统的设计与实现吴文传,王俏文,张伯明“,秦建光,肖少伟,王志南武汉大学电气工程学院湖北省武汉市清华大学电机系北京市广东电网公司深圳供电局广东省深圳市,。摘要现有的能量管理系统,开发了一套基于、中已经存有当前电网的很多数据可以加以利用为此设计并的规划分析系统该系统采用标准建立了一套基于多视图的图。,,的模一体化支撑平台提供了方便实用的分析工具应用该系统可以充分利用在线运行的电网模型数据和图形方便地扩展出预想规划态电网模型实现安全和经济等校核与分析功能,,。、。阐述了基于,的电网规划分析系统的体系结构。、支持平台应用功能以及需要解决的关键问、题并介绍了该系统在深圳供电局的实际应用情况关键词输电网规划能量管理系统支持平台中图分类号引言电网规划是电网安全的第一道防线电力系统,、本文结合基于、、的电网规划分析系统在深,。幼供电局的开发实施和应用阐述了系统的体系结构支持平台应用功能及实际应用情况运行的安全性和经济性在很大程度上取决于电网规划的合理性,。现有的一些传统输电网规划软件,,,系统概述该系统的设计与开发采用了开放分布式的体系结构面向对象的技术和国际标准的软件平台采用网络通信协议使系统具有良好的开放性,。、为提高规划分析计算工作的水平发挥了积极的作用但是也存在明显的不足例如没有图形界面其所用的数据是离线数据而且是数据文件方式没有,,,数据库。这样一方面人机交互界面不友好维护,,,,,,,、使用不方便另一方面采用离线数据计算精度得不到保证而且信息模型私有访问接间互操作性差数据维护工作量大在线运行的能量管理系统,,。该系统基于、工具包编程所有的数据库图形界,,、口私有系统,面应用程序实现跨平台开发既可以在操,作系统上运行也可以在用同一套源码可以综合的简单易用性的优势。,平台上运行采的高可靠性和,拥有最新的。电网模型数据和历史断面数据而且其信息描述基本上符合标准信息交互方便。,但是,,软件系统由规划电网的模型维护与版本管理平的应用目前仅限于调度中心内的若干专业这是信息资源的极大浪费一个趋势田,、。台和分析计算平台部分组成如图,所示。电网规划与运行分析计算的规划分析系由传统离线分析计算发展到实时在线计算是发展的建立一套基于,统以充分利用在线运行的、的电网模型实时、、信息历史数据和图形并在此基础上增减变电站,,,网络通信基本模型文档视图框架和基本控件发电厂输电线和主变等电力元件建立起规划态的电网模型然后进行规划态电网的计算和分析校核设计方案的合理性并调整设计方案辅助规划人员做出正确的决策提高电网规划的合理性和工作效,,,图基于的电网规划分析系统的软件构架率具有十分重要的意义,。这也是。网络分析应用的一个有实用价值的扩展收稿日期一。规划电网的模型维护与版本管理平台用于基于图形方式的电网模型的维护其中的图形和电网模,电型基于可缩放矢量图形力系玩自动忱公共信息模型、一体化图形支撑系统进行了改造和优化,。一方面,标准,。规划工作平台用于规划态电网的分、实现规划电网模型与图形和实时系统之间的管理另一方面解决不同规划方案之间的模型和图形的多版本管理问题型,。析例如潮流计算安全分析短路电流分析和短路容量扫描等。个平台建立在统一界面上并可方。,图为规划设计的层次示意图的图形和电网模型。。便地在个平台之间切换规划系统与现有的,其中规划视图代表规划设计方案的图形和电网模共用图形文件和模型,视图代表现有。参数其数据源既可以是实时数据也可以是历史断面同时系统对外提供,程序采用多视图机制来管理不同层次和不同版本的图形及设备模型数据库接数据接所示。口,以及符合规范的口可扩展置标语言口,,文件接和组件接口规范方便图形和数据的导人和导出如图巨鲤毕圣创图形接口匡遴困巨毕丝国匡塞巨巫互亘固数据接口图规划视图透视匣亘亘国图装基于的电网规划分析系统与的关系规划图层采用半透明的透视规则实现在,模型基础上的规划态系统生成和设备遮挡。其中涉及设备叠加个重要概念。设备叠加是在视图的基础之上叠加新的。系统支持平台的设计与实现已有模型和数据快速建立规划的结合网络模型是规划分析系统的基础功能基于。设备例如新增线路或主变,这些新增设备的图形,。,数据保存在规划视图的私有结构中设备参数保存在相应的的规划设计方案数据库中叠加的设、的电网规划分析系统的图模一体化支持平台应具有如下特点系统的模型和图形描述采用标准便于系统的扩展和接人离线规划基子的修改不能影响在,,。,备属于规划视图与实时运行的,,、,视图没有关联因此规划工作者可以任意操作修改删除这些设备而不会对系统造成影响与网络计算式。,。规划设计的计算和分析模块将通过视图叠加的方式调人这些设备并参。但离线规划对系统模型。的正常运行。设备遮挡是保护在线运行数据的一种方,使用中对系统模型的修改应当能够,规划设计方案不仅可能增加新的设备还可能。体现到规划设计方案中规划设计必然频繁地修改系统模型系统应当能够快速地根据新模型重新计算系统状态能够利用保证规划模型的计算精度,。。删除某些设备以及修改某些设备在系统中的接人方式或者改变设备的参数和运行方式等显然直接。,修改系统模型将影响到在线,,的运行“这时需”的实时和历史的模型数据要在规划视图中增加新的设备实例并遮挡住视图中的相应设备即从规划视图侧透视系统,规划设计方案可以由不同的人以及在不同的地点进行这些方案相互之间是的基于。视图中某些设备不可见,“”。规划视图从逻。的图模一体化系统图辑上删除这些被遮挡的设备并在规划方案数据库中复制相应设备的参数替代原有设备最终的视图结构如图于最底层,,本文基于控制中心应用编程接口形系统交换格式方案草稿开发了满足准的图模一体化系统、。标,、所示。其中公共层处图形和模型参层但,为了支持电网规划应用该,层在其上负责系统着重对标准化自定义的设备建模电网拓扑快速自动生成等几个方面进行了研究和开发详细技术细节参见文献。数的维护其任何变化均反映到规划公共层和规划层中规划公共层的任何变化不会影响化不会向下影响也不互相影响,,。反映到各个具体的规划层中各个规划层的任何变本文所以引入公。基于多视图的电网规划支撑系统本文在文献的基础上对基于多视图的图模共规划层是为了滚动规划的需要例如,年・工程应用・陶文伟等基于的电网规划分析系统的设计与实现上半年已确定的规划方案部分可以存储到公共规划层。模板厂站的图元设备后存为新厂站的厂站图完成模板厂站的加载。,,在公共规划层基础上不同的规划人员或不同。,的场景可以建立不同的规划层系统应用功能设计与实现本系统提供了较完整的电网分析校核功能包括规划态的潮流计算与规划电网安全校核规划态的故障分析与短路容量扫描自动生成等功能。,、、一分析等并实现,了较为完善的段面管理功能和规划全网潮流图的半图规划视图层次结构规划态的潮流分析与规划电网校核利用系统提供的支持工具可以在画面上方便地增加新设备变压器线路母线负荷发电机等、、、、,需要指出的是本系统的视图不但代表一个的图形视图还代表一个的离线规划数据视图。,或厂站构建预想的电网进行潮流计算和分析并可以在预想电网模型下模拟各种操作例如发电机、、,,,,,、规划设计利用半透明的规划视图实现在线数据,输电线开断出力负荷调节变压器分头调节等并给出扰动后内部系统潮流分布的精确结果完成规,,和离线数据的资源共享及版本管理这种在数据和图形甚至功能模块上的一体化是当前调度自动化发展的趋势。划态电网的分析与校核取用。主要功能如下种数实时数据和历史断面数据、面向规划的模板管理功能为了提高规划工作人员的工作效率系统提供了面向规划应用的模板管理功能包括厂站模板和,,据源。可模拟机组出力负荷功率和变压器分接头位置的调节也可模拟发电机的启停和负荷以及电,设备模板的定义和引用。容器电抗器变压器的投撤、、、。设备模板的定义和引用,模拟各种开关刀闸的变位操作进行多重开,,规划工作人员进行厂站建模时往往不需要精断即各种元件同时开断情况下的潮流计算并可随时选择返回操作前的基态功增援。。,确的设备参数而只需典型的设备参数即可为了方便使用系统提供设备模板的定义和引用功能、、、、,,,。用、处理外部网络发电机对内部网扰动产生的无户可添加和删除模板设备包括母线线路负荷发电机电容电抗器双绕组变压器和三绕组变压器,模拟母线故障计算与故障母线相联的所有开关全部跳开情况下的稳态潮流,。,并可编辑模板设备的参数在编辑普通设备参,,。,数时可直接引用模板设置的参数简化建模过程厂站模板的定义和引用,校核规划电网在指定极端运行方式下的热稳定问题、。为简化规划工作人员的建模过程系统提供模板厂站的编辑和加载功能,。模拟实际系统中自动装置的动作例如备自,用户可预先编辑若干典。投低压减载低频减载负荷联切装置等并提供方便灵活的用户自定义功能,、。、、,型的模板厂站并在新建普通厂站时进行加载,,系统对模板厂站并不做特殊的标记定义模板厂站与定义普通厂站没有任何不同但模板厂站不进入全网拓扑可被其他普通厂站加载,,,。对电网的模拟操作都驱动相应自动装置的动作并给出不同自动装置的动作顺序以校核自动装置间的配合逻辑关系,。,在定义模可分电压等级统计电网损耗也可分类计算,板厂站时只要在所有设备名前均加上模板厂站名各类元件的损耗并分别排序显示、。前缀则加载模板时程序将自动对厂站名前缀进行替换。在各种运行方式历史实时检修或预想方、式下进行静态安全评定加载模板厂站时系统新建一个文档对象该对,,,。规划态的故障分析与短路容、扫描、、象读人所选的模板厂站遍历该模板厂站的所有图元系统对该厂站中每一设备都进行克隆,,,故障分析实现了在规划电网的母线线路变压器发电机机端等发生的各种对称和不对称短路故“”,插人到相应的设备表中并修改每个设备的名称即把该前缀替换为新厂站的厂站名。障计算分析可以给出全网短路电流的各相分量和,新建的文档对象遍历完序分量的分布。该功能模块充分结合地调电网故障电,、力系、玩自动快。计算的特点例如考虑等值零序大小方式变压器中性点地刀和消弧线圈的影响等以满足地调应用的特殊要求。、虑了不同机器的高低字节问题装载规划潮流分析结果,。用户可装载先前保,存的潮流断面进行再分析,。。装载潮流断面时读取,短路容量自动扫描功能包括线路短路容量自动扫描和母线短路容量自动扫描,本地保存的潮流文件将文件包含的网络拓扑信息和量测数据装载到实时库对应的规划态中完成潮线路短路容量自动扫描可自动扫描网络中所有线路在某一位置发生某种短路故障时的短路容量并给出从大到小的排序表故障地点和故障类型可任意设置,,。流结果的装载过程。全网潮流图的半自动生成与,,发布母线短路容规划设计完成的电网系统可根据人工定义好的厂站在全网潮流图上的位置自动生成电网的联络线图和全网的潮流分布图联络线两端自动通过开关连接。量自动扫描可自动扫描网络中所有物理母线发生某种短路故障时的短路容量并给出从大到小的排序表故障类型可任意设置同时可给出各条线路在母线短路容量中所占的比例一。,,,规划电网的联络线图全网的潮流分布格式的矢量图。、图以及厂站图可以转换成基于通过,,分析功能一发布电网规划结果实现局内共享系统提供了分析功能它可以对系统中一所有支路或发电机进行,开断扫描并按对系,实际应用基于在线况。统元件有功过负荷和电压越界影响的严重程度进行排序并对严重的故障元件在系统图上由支路元件图元闪烁显示指出电网薄弱环节通过一,,,。的电网规划分析系统在深圳供。电局得到了很好的应用深圳地区电网由八年月,下面介绍其实际应用情分析可以自动给出规划电网中哪,。些事故是严重的哪些事故是不严重的以及它们之间相对严重性的信息等多电压等级组成日深圳电网共接人变电站。截止座,在画面上能清楚地看到不,,同事故对系统影响的相对严重程度可以找出电网的薄弱点。其中座。站座,站座,,站挂网运行的主变压器共。台变压器总容年的最大负荷为。对辐射状的地区电网一般使用备自投等自动,量及以上电压等级输电线,装置来保证供电的可靠性上成了一,,。因此在一,一,校核中,路长度为、每条支路的跳开都考虑自动装置的动作所以实际校验因而校核的结果更趋,是一个典型的特大型地区电网年就开始面对规模不断扩大系统结构日益复杂的电网深圳供电局在不断完善该系统于“,,合理。同时分析结果还可以给出开断引起系统连。的建设,。经过锁动作后的失负荷排序与失电压母线数排序这可以得出地区电网中真正的安全性薄弱点年月通过了由广东省电力调度中心组织的实用化验收并于,年模型断面管理系统提供了完整的模型和数据断面管理功能满足不同场合的应用需求。月通过广东省地区电网等值自动生成系统项目的实施实现了省网等值模型的成功接人川。”,包括。的实用化和等值的接人为本系统。,同步当前能利用当前的,图形或模型断面为使用户。的成功实施和应用提供了诸多有利条件深圳供电局基于硬件结构如图所示。图形或模型断面进行规划分种方式同步。的电网规划分析系统的它与。析系统提供自动和人工触发装载历史量测断面,运行在同一个局规划工作站根据工作站可以跨平。系统可从数据服务器上,域网上并与不同需要采用了台,,,共用服务器机或下载指定的历史量测断面包括历史服务器定时保存下来的实时断面和用户手工保存的断面,。用于规划人员的电网规划分析系统采用分布。将该断面装人实时库中以供规划分析之用保存规划潮流分析结果用户对规划方案进。式的构架可以配置任意多的规划工作站行潮流分析后可将分析结果保存以方便日后分析。,,保存潮流分析结果时系统将实时库对应规划、,态中的网络拓扑结构开关刀闸的开断信息以及所有功率注人数据写人到本地二进制文件中但不上,图规划分析系统的硬件结构示意图把传到数据服务器。对该二进制文件的写人和解析考・工程应用・陶文伟等,基于的电网规划分析系统的设计与实现该系统自,,年月投人试运行以来运行稳、、的问题提前做好准备。定为深圳地区输电网的规划分析提供了方便实用的技术手段在深圳电网的滚动规划修编深圳电网参考文献「」陈跃辉陈金富段献忠图形化的电力系统规划自动化研究电力自动化设备结构研究输电网规划的日常工作以及年度夏季大负荷方式研究和反事故演习等方面起到积极的作用不但可以提高规划结果的合理性和可信度而且可以减轻电网规划人员的工作强度提高工作效率,。、一,,一张伯明现代能量控制中心概念的扩展与前景展望电力系统自〔」结语基于在线运行平台的电网规划分析系。动化一统是对,,功能的一项有实用价值的扩展,该一系统提供了基于、、标准的图模一体化规划,「」邵立冬吴文传张伯明基于的设计和实现电力系统自动化的图形支撑平台。一平台用户可以利用该平台提供的工具方便地增减发电厂变电站输电线路和变压器等电力元件以充分利用,的电网模型和运行数据进行电网规,一划建立规划态的电网模型同时该系统提供了包括规划态电网潮流计算安全校核故障分析与短路、温柏坚张海波张伯明等广东省地区电网等值自动生成〕系统设计电力系统自动化、一容量扫描等完整的电网分析校核功能以及规划方案一一的管理功能为电网规划和运行方式等部门制定合,理的规划方案提高工作效率提供了有力的技术支持平台并在实际生产中得到了应用,。、一同时本系采用式与,,,和口标准图形格,陶文伟一男硕士博士研究生工程师。主要的数据图形接也符合的,,。不从事调度自动化及电力信息化等方面工作吴文传、但可以与任何支持互联而且可一以跨平台具有很强的通用性和相对性,男博士讲师配电专委会委员主要、该系统的实际应用表明它有助于搭建电网运行与规划之间的桥梁实现电网运行与电网规划之间的互动。从事调度自动化配电自动化方面的研究开发和教学工作一。由于该系统是基于,,的所以大大,王俏文、一女硕士高级工程师主要从事调度简化了数据准备工作电网运行人员很容易使用该系统对电网规划方案做出评估并对今后可能出现韶了八’“￡自动化变电站自动化以及电力企业管理信息化建设和管理工作。人下不今气“讹阮眺一甲
