多层级电网稳定协同分析在云南电网应用研究

杨浚文，吴琛，李玲芳，张丹，张杰，罗彬，刘本希

(云南电力调度控制中心，昆明 650011)

多层级电网稳定协同分析在云南电网应用研究

杨浚文，吴琛，李玲芳，张丹，张杰，罗彬，刘本希

(云南电力调度控制中心，昆明 650011)

以实现多层级电网稳定协同分析为目标，开发了多层级电网的基础数据管理平台，实现了多层级电网运行方式整合以及图模一体化的方式安排与管理，构建多层级电网协同稳定分析集成系统。

多层级电网；参数管理；方式整合；图模一体化；协同分析

1 前言

云南电网强直弱交问题以及水电远距离、大容量送出问题越来越凸显，网、省之间协同分析工作相当紧密，对协同分析的要求越来越高。云南省内网络的迅速发展，网内短路电流超标，电磁环网运行等问题也更加突出，影响电网运行的安全因素也更加复杂。

2 研究现状

1)大量电厂、交直流输变电设备的投产使得电网结构快速变化，但设备基础数据维护缺乏统一平台，维护设备参数需要大量时间，没有统一的参数校核标准，难以保证数据的准确性和一致性；

2)运行方式通过文本形式整合，不仅效率低，且难以保证数据的准确性，潮流数据收敛性差，运行方式难以调整；

3)方式计算后的结果后处理复杂，无法应对大量方式计算需求。

目前已有研究中涉及多层级电网的协同分析的研究情况如下，文献 [1]以电网方式计算数据为基础，实现了多级调度机构数据的独立管理和联合计算，但未实现多层级调度机构间运行方式的整合，文献 [2]设计了数据交换架构，但仅进行了电网数据交换，未实现方式整合。文献[3]实现了电网计算、设备模型的管理系统，实现了上、下级调度自动化系统间信息资源的共享和分责分级维护，主要侧重于调度自动化系统的应用。文献 [4]探讨了利用BPA外网模型与EMS模型进行模型拼接生成全网模型并进行电网分析的可行性。文献 [5]以各级调度系统的电网模型为基础，形成全网信息的CIM模型，但只应用于调度自动化领域。文献 [6]主要实现的是多系统间参数管理，并应用于状态估计。文献[7]构建了多层级电网的检修管理系统。文献[8]中的数据一体化管理系统方案主要用于继电保护整定计算。文献 [9]介绍了电力企业对于应用系统和数据集成需求的现状，提出了基于多代理的电网数据集成和共享平台，未涉及到电网参数在多层级电网中的协同管理。目前，可视化技术和分析手段越来越多的应用到电网安全运行各个领域，降低电力系统安全分析难度，提高工作效率[10]，但已经取得的研究成果[11-12]大多数只是应用于某一特定计算程序，并且只是用于展示电网拓扑结构图及相应分析计算数据。

3 总体架构

针对云南电网的实际情况，文中从建模方法、工程实现技术、成果转化应用等多方面展开了多层级电网稳定协同分析技术的研究。

多层级电网稳定协同分析总体架构包括理论研究和系统建设两方面，系统不仅要满足云南电网及所辖17个地区电网的用户对电网设备参数的维护，同时需要满足各级用户大量的数据处理和计算业务，所以需要系统具有扩展性强、维护简单、操作方便等特点。所以多层级电网稳定协同分析系统采用 “B/S+C/S”混合结构模式，使得系统既有C/S高度的交互性和安全性以及用户对系统离线使用的需求，同时又有B/S的客户端的平台无关性，既能够实现省调、地调设备信息、方式信息共享与交互，又能实现对数据严密有效的管理。系统架构如图1所示。

图1 系统架构

4 技术实施

多层级电网稳定协同分析系统以电网基础数据库管理、运行方式安排与分析、网-省-地运行方式自动整合为核心，以用户角色及权限管理、报表功能管理、模型管理等为支撑。

4.1 省地一体化元件基础参数管理平台

在保证系统数据存储、共享效率的基础上，数据平台实现了基础数据的统一维护和分级管理。数据建模与管理功能模块整体框架如图2所示。

系统提供省调、地调的各种参数和方案的分级和分区管理功能。系统基础数据包括整个云南电网范围内的所有参与分析的设备信息，包括电站、发电机、变电站、线路等设备的分类管理。各设备之间相互关联、相互影响，各调度单位都可以通过系统查询电网设备及其参数。系统摒弃文本形式的存储方式，自动解析各类参数，统一格式并保存至数据库中。同时提供信息修改的全方位日志跟踪记录。

图2 数据建模与管理功能模块

在工程的初设和可研阶段一般只有设备的规划参数和典型参数，在设备投产后方能得到设备的铭牌参数、实测参数，以上几类参数类型需转化为稳定分析中使用的计算参数，各参数相互独立，却有关联关系。通过多层级电网稳定协同分析系统解决了各类参数管理分散的问题，系统自动解析各类参数，统一格式并保存至数据库，实现了参数的统一管理。

系统在参数转换中实现了基于公式驱动的参数整体校核和基于典型参数的逆向校核。基于公式驱动的参数整体校核如图3所示，主要包含两个方面：

1)单一设备参数的取值，校核其不超出可行域范围。例如，线路长度必须大于零等。

2)校核多个设备参数之间存在的数学运算关系。基于典型参数的逆向校核，是根据电网设备的典型参数并结合长期的实际工作经验，建立典型参数表。对于新投产或规划的设备，可实现设备参数的快速合理填写，同时可根据设备型号、容量等信息逆向获得对应典型参数，用以校核与实测参数之间是否存在差异。

图3 参数合理性校核

4.2 多层级电网运行方式整合

4.2.1 功能简介

为提高基础数据和方式的实时性，实现中调、地调基础数据的实时维护，同时克服单纯的文本交互导致各级电网间的交互效率低的问题，多层级稳定分析系统实现了多层级电网运行方式整合功能，有效的将中调方式与南方电网方式进行整合，同时保持中调端系统基础数据与方式计算数据对应关系。

4.2.2 网、省方式合并

系统可采用方式比较的方法，获得需要合并的两个方式之间的详细差异，并通过对差异数据进行自动分析，最终导入到系统中。系统也提供保留省级数据的网、省方式合并策略合并总调方式时，选择目前云南实际方式为参考方式，将总调下发方式设为导入方式，将属于云南的数据复制到对应的导入方式中，并将导入方式中属于云南的部分删除，两者合并为新的网络。同时对新网络中的数据查找对应基础数据中已经维护好的对应的基础数据，将新网络中的对应的设备参数映射为已维护的基础数据中的设备参数。

4.2.3 省、地方式整合

在网省合并的方式基础上，中调根据运行需求，进行参数调整，通过审核审批后，下发方式至地调，同时为了保证地区电网运行方式较大调整时方式的收敛性，开放部分省调调管机组给地区电网修改。各地调用户经过数据、方式及图形维护，并经审核、审批之后即可提交至系统中调，由中调来实现统一整合。

地区电网制作运行方式时，系统能够自动记录用户在基准方式上所做的修改，用户提交方式时，系统仅提交用户修改的部分数据。省网用户合并方式时，系统自动提取各地区电网修改的数据，通过数据标记快速查找基准方式中相应数据的位置并进行替换，以此完成省、地运行方式差异化整合。

4.3 图模一体化方式安排

如图4所示，系统采用应用层、图形层、设备层三层可视化架构实现了一体化方式安排，并基于有向图理论对图、模一体化数据结构进行抽象，形成图、模一体化双向关联数据结构，实现了图、模形一体化管理和图形界面的计算功能集成。同时实现了图形增、删、改、拓扑检查、分层控制等各类功能，并实现了在图形上直接修改方式数据的功能。

图4 可视化系统架构

在图形界面上，用户能方便的进行潮流计算、稳定计算、N-1计算、小干扰分析等各种功能操作，同时，系统也实现了计算结果动态动画展示及告警，对于电压越限的站点以及过载的支路，系统将以闪烁的方式进行提醒，方便用户从图中可以清晰直观的观察到潮流流向以及整体规律。

此外，为了保证网、省之间方式数据以及图形数据的交互，系统实现了地理接线图导入及多种格式导出的功能，其中导出的pdf和svg均为矢量图格式，可以方便的用于其它软件编辑。

5 结束语

文中提出的多层级电网稳定协同分析技术及开发的系统，针对传统模式下多层级电网多应用系统间基础数据管理分散、数据共享困难等问题，提出了按调度关系以及设备类型、参数状态等条件的设备参数统一分类分级标准，并建立了相应的数据库，同时提出了基于公式驱动、实测参数和典型参数的参数安全管理校核方法，保证了多层级电网设备参数信息的一致性和合理性。针对多层级电网稳定协同分析困难等问题，提出了网、省、地多层级电网运行方式的差异化自动整合方法，提高了多层级电网协同分析效率，解决了多层级运行方式快速协同问题，能够满足多层级电网多时间尺度下的频繁交互和快速响应要求。针对当前电网仿真分析软件图形与数据难以双向交互的问题，通过图形与设备参数模型的双向关联，实现了数、图一体化的双向关联交互操作，建立了运行方式与多应用系统的开放性交互平台，提高了多层级协同分析效率。

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吴琛 (1976)，高级工程师，云南电力调度控制中心，主要从事电力系统及其自动化专业工作。

李玲芳 (1974)，高级工程师，云南电力调度控制中心，主要从事电力系统及其自动化专业工作。

Application Research of Collaborative Stability Analysis Technology for Multi-level Power Grid in Yunnan Power Grid

YANG Xunwen，WU Chen，LI Lingfang，ZHANG Dan，ZHANG Jie，LUO Bin，LIU Benxi
(Yunnan Electric Power Dispatching Center，Kunming 650011)

To implement collaborative stability analysis of multi-level power grid as target，basic data management platform of multi -level power grid is developed，modes integration is implemented，graphic and model integration is implemented，collaborative stability analysis system is formed in this paper.

multi-level power grid；parameter management；modes integration；graphic and model integration；collaborative analysis

TM74

B

1006-7345(2014)04-0005-04

2014-03-13

杨浚文 (1985)，工程师，云南电力调度控制中心，主要从事电力系统及其自动化专业工作 (e-mail)junwenyang_1＠163.com。