專利名稱：一種電網(wǎng)運(yùn)行四級梯度安全預(yù)警方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電網(wǎng)運(yùn)行四級梯度安全預(yù)警方法，屬于電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化領(lǐng)域。
技術(shù)背景預(yù)警系統(tǒng)是近年來國際、國內(nèi)發(fā)展較快的一項(xiàng)電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行保障技術(shù)，其核心目 的是對電網(wǎng)運(yùn)行的安全狀態(tài)進(jìn)行評估，根據(jù)評估結(jié)果采取相應(yīng)的控制措施，將大電網(wǎng)發(fā)生 事故及惡化的可能性降到最低。現(xiàn)已建設(shè)完成的預(yù)警系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)在線預(yù)警功能，如廣西 電網(wǎng)的0PS — 102預(yù)防控制在線預(yù)決策系統(tǒng)(學(xué)術(shù)論文，李德蘭，高文建,廣西電力，2004， (5): 66)、四川電網(wǎng)安全穩(wěn)定實(shí)時(shí)預(yù)警及控制決策系統(tǒng)(科研信息，電力系統(tǒng)自動(dòng)化， 2006, 30(20): 4)、美國電科院開展研究的"動(dòng)態(tài)安全分析的完整框架"(學(xué)術(shù)論文， v4.5.i .iT畫fl^ K Sra"(ivq/"' yl 一Ar/ /等,7hmya"/o" o" /Wer 5y飾柳,1998, 13 (3): 816 — 821)等。但現(xiàn)有的預(yù)警系統(tǒng)存在以下問題1) 單一時(shí)間尺度的安全預(yù)警。已實(shí)現(xiàn)的預(yù)警系統(tǒng)只是對電網(wǎng)當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)的分析、 預(yù)警和決策功能。但是，為了保證電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行，電網(wǎng)調(diào)度中心需要對電網(wǎng)運(yùn)行管理 和調(diào)度過程的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行安全評估，比如電網(wǎng)檢修計(jì)劃安排、運(yùn)行方式校核、調(diào)度運(yùn)行 操作及調(diào)度實(shí)時(shí)監(jiān)控等各個(gè)環(huán)節(jié)都需要進(jìn)行電網(wǎng)的安全校核，保證不出現(xiàn)導(dǎo)致電網(wǎng)惡性事 故的發(fā)生。目前的電網(wǎng)安全預(yù)警系統(tǒng)是無法實(shí)現(xiàn)。2) 只是對本電網(wǎng)調(diào)度中心管轄的局部電網(wǎng)建立了實(shí)時(shí)模型。各個(gè)層級的電網(wǎng)都是互 :關(guān)電網(wǎng)的一部分，相對與本級電網(wǎng)的外部電網(wǎng)的狀態(tài)對本級電網(wǎng)的安全會(huì)產(chǎn)生較大影響。 但是，現(xiàn)有預(yù)警系統(tǒng)通常對與其相臨的外部電網(wǎng)采用離線等值模型， 一旦建立其外網(wǎng)等值 模型長期固定不變，這樣外部電網(wǎng)的變化無法反映到安全預(yù)警系統(tǒng)的電網(wǎng)模型中，因此安 全預(yù)警的分析結(jié)果的正確性無法得到保證。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提出一種一種電網(wǎng)運(yùn)行四級梯度安全預(yù)警方法，利用SCADA系統(tǒng)對分 布在各地的電網(wǎng)電力系統(tǒng)的設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和集中處理，結(jié)合人工輸入 的電網(wǎng)設(shè)備屬性參數(shù)，多區(qū)域電網(wǎng)模型的合并與重建，自動(dòng)建立和更新全局電網(wǎng)的實(shí)時(shí)運(yùn) 4亍模型。同時(shí)利用考慮發(fā)電計(jì)劃、聯(lián)絡(luò)線計(jì)劃和分區(qū)負(fù)荷預(yù)報(bào)的預(yù)測態(tài)潮流，建立未來態(tài) 的電網(wǎng)運(yùn)行模型；基于該電網(wǎng)的未來態(tài)和實(shí)時(shí)運(yùn)行模型，對電網(wǎng)運(yùn)行和檢修計(jì)劃進(jìn)行四個(gè) 時(shí)間尺度的安全和經(jīng)濟(jì)水平進(jìn)行評估，識別出電網(wǎng)運(yùn)行的安全隱患，提出告警。本發(fā)明提出的電網(wǎng)運(yùn)行四級梯度安全預(yù)警方法，電網(wǎng)安全預(yù)警系統(tǒng)安裝在電網(wǎng)調(diào)度通 信中心，對電網(wǎng)的當(dāng)前和預(yù)測未來態(tài)的運(yùn)行方式進(jìn)行安全穩(wěn)定綜合評估，為四個(gè)時(shí)間尺度的安全預(yù)警，包括以下步驟(l一l)對電網(wǎng)當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視與評估，得到當(dāng)前電網(wǎng)運(yùn)行的安全水平和事故 隱患，并給出報(bào)警；(l一2)根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的歷史數(shù)據(jù)和電網(wǎng)的超短期潮流預(yù)報(bào)，對未來15分鐘時(shí) 刻電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評估，得到未來15分鐘時(shí)刻電網(wǎng)運(yùn)行的安全水平和事故隱患，并給 出報(bào)警；(l一3)根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的歷史數(shù)據(jù)和擴(kuò)展短期負(fù)荷預(yù)報(bào)，對下一日的發(fā)電計(jì)劃和 檢修計(jì)劃進(jìn)行安全校核，評估電網(wǎng)運(yùn)行的事故隱患，并給出報(bào)警；(l一4)根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的歷史數(shù)據(jù)和短期負(fù)荷預(yù)報(bào)，對未來一周的發(fā)電計(jì)劃和檢 修計(jì)劃進(jìn)行安全校核，評估電網(wǎng)運(yùn)行的事故隱患，并給出報(bào)警。上述方法中，步驟(l一l)對電網(wǎng)當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視與評估，得到當(dāng)前電網(wǎng)運(yùn)行 的安全水平和事故隱患，并給出報(bào)警，具體步驟為(2 — 1)本級電網(wǎng)的上一級電網(wǎng)調(diào)度中心利用狀態(tài)估計(jì)結(jié)果進(jìn)行在線網(wǎng)絡(luò)等值，并將 生成的等值實(shí)時(shí)電網(wǎng)模型、發(fā)電機(jī)的有功和無功功率、電網(wǎng)負(fù)荷的有功、無功功率以及母 線電壓下發(fā)給本級電網(wǎng)調(diào)度中心；(2 — 2)本級電網(wǎng)調(diào)度中心用上一級電網(wǎng)調(diào)度中心下發(fā)的等值實(shí)時(shí)電網(wǎng)模型與本級電 網(wǎng)調(diào)度中心所轄電網(wǎng)的實(shí)時(shí)模型合并，生成全局電網(wǎng)等值模型以及與該全局電網(wǎng)等值模型 相匹配的潮流分布；(2 — 3)根據(jù)上述全局電網(wǎng)等值模型跟蹤全局電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，自動(dòng)進(jìn)行電網(wǎng)靜態(tài)、電 壓穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定和繼電保護(hù)定值配合的安全分析，識別電網(wǎng)的安全狀態(tài)，并產(chǎn)生報(bào)警。 上述方法中，步驟(l一2)根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的歷史數(shù)據(jù)和電網(wǎng)的超短期潮流預(yù)報(bào)， 對未來15分鐘時(shí)刻電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評估，得到未來15分鐘時(shí)刻電網(wǎng)運(yùn)行的安全水平和 事故隱患，并給出報(bào)警，.具體步驟為(3 — 1)本級電網(wǎng)的上一級電網(wǎng)調(diào)度中心利用狀態(tài)估計(jì)結(jié)果進(jìn)行在線網(wǎng)絡(luò)等值，并將 生成的等值實(shí)時(shí)電網(wǎng)模型、發(fā)電機(jī)的有功和無功功率、電網(wǎng)負(fù)荷的有功、無功功率以及母 線電壓下發(fā)給本級電網(wǎng)調(diào)度中心；(3 — 2)本級電網(wǎng)調(diào)度中心對所轄電網(wǎng)進(jìn)行超短期負(fù)荷預(yù)測，預(yù)測未來15分鐘時(shí)刻 的電網(wǎng)負(fù)荷，根據(jù)電網(wǎng)母線負(fù)荷分配因子將電網(wǎng)負(fù)荷分配到電網(wǎng)的各母線上，重新計(jì)算本 轄區(qū)電網(wǎng)的潮流分布；(3 — 3)本級電網(wǎng)調(diào)度中心將本轄區(qū)的電網(wǎng)模型和上述本轄區(qū)電網(wǎng)的潮流分布與上一 級電網(wǎng)調(diào)度中心下發(fā)的上級電網(wǎng)等值模型合并，生成與全局電網(wǎng)等值模型相匹配的潮流分 布； (3 — 4)對上述潮流模型進(jìn)行電網(wǎng)靜態(tài)、電壓穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定和繼電保護(hù)定值配合的 安全分析，識別電網(wǎng)的安全狀態(tài)，并產(chǎn)生報(bào)警。上述方法中，步驟(1_3)根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的歷史數(shù)據(jù)和擴(kuò)展短期負(fù)荷預(yù)報(bào)，對下 一曰的發(fā)電計(jì)劃和檢修計(jì)劃進(jìn)行安全校核，評估電網(wǎng)運(yùn)行的事故隱患，并給出報(bào)警，具體步驟為(4一1)本級電網(wǎng)的上一級電網(wǎng)調(diào)度中心利用狀態(tài)估計(jì)結(jié)果進(jìn)行在線網(wǎng)絡(luò)等值，并將 生成的等值實(shí)時(shí)電網(wǎng)模型、發(fā)電機(jī)的有功和無功功率、電網(wǎng)負(fù)荷的有功、無功功率以及母 線電壓下發(fā)給本級電網(wǎng)調(diào)度中心；(4_2)本級電網(wǎng)調(diào)度中心將本轄區(qū)電網(wǎng)的每15分鐘96點(diǎn)的下一日發(fā)電計(jì)劃、每15 分鐘96點(diǎn)的與上級電網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)線交換計(jì)劃以及每15分鐘96點(diǎn)的下一日分區(qū)擴(kuò)展短期負(fù) 荷預(yù)報(bào)的結(jié)果相結(jié)合，進(jìn)行每15分鐘96個(gè)斷面的潮流預(yù)報(bào)，得到96個(gè)斷面的潮流分布；(4一3)本級電網(wǎng)調(diào)度中心將上述96個(gè)斷面的潮流模型分別與上一級調(diào)度中心下發(fā) 的上級等值實(shí)時(shí)電網(wǎng)模型合并，生成全局電網(wǎng)等值模型及與該全局電網(wǎng)等值模型相匹配的 潮流分布；(4一3)將本級電網(wǎng)事先制定的下一日檢修計(jì)劃轉(zhuǎn)化成電網(wǎng)操作序列，并根據(jù)操作序 列的時(shí)序修正上述96個(gè)斷面的潮流模型；(4一4)對上述96個(gè)潮流斷面的模型進(jìn)行電網(wǎng)靜態(tài)、電壓穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定和繼電保 護(hù)定值配合的安全分析，識別電網(wǎng)的事故隱患，并產(chǎn)生報(bào)警。上述方法中，步驟(l一4)根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的歷史數(shù)據(jù)和短期負(fù)荷預(yù)報(bào)，對未來一 周的發(fā)電計(jì)劃和檢修計(jì)劃進(jìn)行安全校核，評估電網(wǎng)運(yùn)行的事故隱患，并給出報(bào)警，具體步 驟為(5 — 1)本級電網(wǎng)的上一級電網(wǎng)調(diào)度中心利用狀態(tài)估計(jì)結(jié)果進(jìn)行在線網(wǎng)絡(luò)等值，并將 生成的等值實(shí)時(shí)電網(wǎng)模型、發(fā)電機(jī)的有功和無功功率、電網(wǎng)負(fù)荷的有功、無功功率以及母 線電壓下發(fā)給本級電網(wǎng)調(diào)度中心；(5 — 2)本級電網(wǎng)調(diào)度中心將本轄區(qū)電網(wǎng)的下一周中每天的用電高峰、用電低谷、用 電平穩(wěn)三個(gè)時(shí)刻的發(fā)電計(jì)劃，本級電網(wǎng)與上級電網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)線交換計(jì)劃以及電網(wǎng)的短期負(fù)荷 預(yù)報(bào)結(jié)果三者相結(jié)合，計(jì)算下一周中每天的用電高峰、用電低谷、用電平穩(wěn)三個(gè)時(shí)刻共21個(gè)時(shí)間斷面的潮流預(yù)報(bào)，得到本級電網(wǎng)21個(gè)時(shí)間斷面的潮流分布；(5 — 3)本級電網(wǎng)調(diào)度中心將上述21個(gè)時(shí)間斷面的潮流模型分別與上一級調(diào)度中心 下發(fā)的上級等值電網(wǎng)模型合并，生成全局電網(wǎng)等值模型以及與該全局電網(wǎng)等值模型相匹配 的潮流分布；(5_4)將本級電網(wǎng)下一周的檢修計(jì)劃轉(zhuǎn)化成電網(wǎng)操作序列，根據(jù)電網(wǎng)操作序列的時(shí) 序修正上述21個(gè)時(shí)間斷面的潮流模型；(5 — 5)對上述各時(shí)間斷面的潮流模型進(jìn)行電網(wǎng)靜態(tài)、電壓穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定和繼電保 護(hù)定值配合的安全分析，識別電網(wǎng)的安全狀態(tài)，并產(chǎn)生報(bào)警。本發(fā)明提出的電網(wǎng)運(yùn)行四級梯度安全預(yù)警方法，其特點(diǎn)是電網(wǎng)中能量以光速傳輸，緊急控制手段有限， 一旦出現(xiàn)事故其后果可能是災(zāi)難性的。本發(fā)明將電網(wǎng)預(yù)警的關(guān)口提前至電網(wǎng)運(yùn)行檢修計(jì)劃安排和運(yùn)行方式校核階段，分別從周檢修計(jì)劃、日運(yùn)行計(jì)劃、未來15 分鐘(電網(wǎng)操作前)和實(shí)時(shí)四個(gè)時(shí)間尺度對電網(wǎng)進(jìn)行安全預(yù)警。本發(fā)明是在實(shí)時(shí)分析決策 的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)全面、系統(tǒng)化的電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行預(yù)警功能，盡早發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行的隱患。本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)是-
1、 不僅實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)安全的實(shí)時(shí)預(yù)警，而且實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)操作前、日檢修計(jì)劃和周檢修計(jì)劃 等三個(gè)階段的安全穩(wěn)定綜合評估和輔助決策分析。從而將電網(wǎng)預(yù)警關(guān)口提前至電網(wǎng)運(yùn)行檢 修計(jì)劃安排階段，通過量化分析和優(yōu)化決策手段，使電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性相 結(jié)合，實(shí)現(xiàn)多時(shí)時(shí)間尺度的預(yù)警功能即在電網(wǎng)檢修計(jì)劃安排、運(yùn)行方式校核、調(diào)度運(yùn)行 操作及調(diào)度實(shí)時(shí)監(jiān)控整個(gè)連貫生產(chǎn)過程中全程實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行有裕度、危險(xiǎn)狀態(tài)有預(yù)警、決 策處理有依據(jù)。 .
2、 實(shí)現(xiàn)了大電網(wǎng)實(shí)時(shí)態(tài)和預(yù)測態(tài)的完整建模。外網(wǎng)狀態(tài)對處于聯(lián)網(wǎng)樞紐地位的區(qū)域 電網(wǎng)會(huì)產(chǎn)生較大影響，本發(fā)明可以根據(jù)外網(wǎng)狀態(tài)的參數(shù)情況自動(dòng)生成全局電網(wǎng)模型，保證 安全評估與決策的準(zhǔn)確性；同時(shí)考慮發(fā)電計(jì)劃和分區(qū)負(fù)荷預(yù)報(bào)的結(jié)果，實(shí)現(xiàn)了對未來態(tài)電 網(wǎng)運(yùn)行情況的建模。
3、 對多種形式穩(wěn)定問題的一體化評估技術(shù)?，F(xiàn)代電網(wǎng)穩(wěn)定性問題的特點(diǎn)是多種形式 穩(wěn)定問題相互耦合，特性復(fù)雜。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)四級梯度上的安全穩(wěn)定分析、預(yù)警和決 策支持，解決了多側(cè)面安全評估和綜合預(yù)警問題，包括靜態(tài)、暫態(tài)、動(dòng)態(tài)、電壓穩(wěn)定以及 安全自動(dòng)裝置配合的安全穩(wěn)定評估和預(yù)警。


圖1大電網(wǎng)運(yùn)行四級梯度安全預(yù)警基本功能關(guān)系1中，1是第一級預(yù)警，對電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行與操作進(jìn)行監(jiān)視與評估功能關(guān)系圖，2是 第二級預(yù)警，實(shí)現(xiàn)對未來15分鐘(電網(wǎng)操作前)的電網(wǎng)運(yùn)行的預(yù)警功能關(guān)系圖，3是第三 級預(yù)#，對下一日的發(fā)電計(jì)劃和檢修計(jì)劃進(jìn)行安全校核功與預(yù)警能關(guān)系圖，4是第四級預(yù) 警，對未來一周的發(fā)電計(jì)劃和檢修計(jì)劃進(jìn)行安全校核與預(yù)警功能關(guān)系圖。
具體實(shí)施方式
如圖l所示，本發(fā)明提出電網(wǎng)運(yùn)行四級梯度安全預(yù)警方法的實(shí)施詳細(xì)說明如下步驟一、對電網(wǎng)當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視與評估，得到當(dāng)前電網(wǎng)運(yùn)行的安全水平和事故隱患，并給出報(bào)警，如圖l中l(wèi)所示，包括如下步驟(1) 本級電網(wǎng)的上一級電網(wǎng)調(diào)度中心利用狀態(tài)估計(jì)結(jié)果進(jìn)行在線網(wǎng)絡(luò)等值，并將生 成的等值實(shí)時(shí)電網(wǎng)模型、發(fā)電機(jī)的有功和無功功率、電網(wǎng)負(fù)荷的有功、無功功率以及母線電壓下發(fā)給本級電網(wǎng)調(diào)度中心；具體方法己獲中國專利(中國專利ZL 200510086549. 8)。(2) 本級電網(wǎng)調(diào)度中心用上一級電網(wǎng)調(diào)度中心下發(fā)的等值實(shí)時(shí)電網(wǎng)模型與本級電網(wǎng) 調(diào)度中心所轄電網(wǎng)的實(shí)時(shí)模型合并，生成全局電網(wǎng)等值模型以及與該全局電網(wǎng)等值模型相 匹配的潮流分布；具體方法已申請中國專利(申請?zhí)?00710176083. X)(3) 根據(jù)上述全局電網(wǎng)等值模型跟蹤全局電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，自動(dòng)進(jìn)行電網(wǎng)靜態(tài)、電壓 穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定和繼電保護(hù)定值配合的安全分析，識別電網(wǎng)的安全狀態(tài)，并產(chǎn)生報(bào)警。其中，電網(wǎng)靜態(tài)安全預(yù)警自動(dòng)進(jìn)行N-l事故集掃描，根據(jù)故障引起電網(wǎng)線路過載、 母線電壓越界的嚴(yán)重程度排序，指出靜態(tài)安全的薄弱環(huán)節(jié)。電壓穩(wěn)定安全預(yù)警按照指定 負(fù)荷增長模式，給出各區(qū)域負(fù)荷離電壓崩潰的距離和系統(tǒng)最小奇異值等表征電壓穩(wěn)定的指 ^^，指出靜態(tài)電壓穩(wěn)定的薄弱環(huán)節(jié)；進(jìn)一步自動(dòng)掃描預(yù)想事故集，在各預(yù)想事故下，各區(qū) 域負(fù)荷離電壓崩潰的距離。具體方法已申請中國專利(基于動(dòng)態(tài)連續(xù)潮流的電力系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定的評估方法，申請?zhí)?00710065199.6)。暫態(tài)穩(wěn)定安全預(yù)警從預(yù)想事故集中快速篩選出嚴(yán)重事故，對嚴(yán)重事故進(jìn)行詳細(xì)暫態(tài)穩(wěn)定分析，給出穩(wěn)定極限值和穩(wěn)定裕度，指出暫態(tài)穩(wěn)定的薄弱環(huán)節(jié)。具體方法已發(fā)表論文(郭琦，張伯明，王守相.基于EMS的動(dòng)態(tài) 安全分析系統(tǒng).電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2004， 28(8): 57-62)和申請中國專利(一種應(yīng)用于電 網(wǎng)在線調(diào)度決策的極限傳輸功率的評估方法(申請中國專利200810056732.7)。繼電保護(hù) 定值配合的安全分析當(dāng)電網(wǎng)運(yùn)行方式發(fā)生較大變化時(shí)，自動(dòng)掃描計(jì)算各種故障形式的短 路電流，進(jìn)行開關(guān)遮斷容量和繼電保護(hù)定值的校核，指出不滿足正確動(dòng)作要求的繼電保護(hù) 定值和開關(guān)，防止繼電保護(hù)和開關(guān)的拒誤動(dòng)。具體方法已發(fā)表論文(呂穎，孫宏斌，張伯 明，吳文傳，等.在線繼電保護(hù)智能預(yù)警系統(tǒng)開發(fā).電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2006， 30(4): 1-5) 步驟二、根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的歷史數(shù)據(jù)和電網(wǎng)的超短期潮流預(yù)報(bào)，對未來15分鐘時(shí)刻 電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評估，得到未來15分鐘時(shí)刻電網(wǎng)運(yùn)行的安全水平和事故隱患，并給出 報(bào)警，如圖1中2所示，包括如下步驟(1) 本級電網(wǎng)的上一級電網(wǎng)調(diào)度中心利用狀態(tài)估計(jì)結(jié)果進(jìn)行在線網(wǎng)絡(luò)等值，并將生 成的等值實(shí)時(shí)電網(wǎng)模型、發(fā)電機(jī)的有功和無功功率、電網(wǎng)負(fù)荷的有功、無功功率以及母線 電壓下發(fā)給本級電網(wǎng)調(diào)度中心；(2) 本級電網(wǎng)調(diào)度中心對所轄電網(wǎng)進(jìn)行超短期負(fù)荷預(yù)測，預(yù)測未來15分鐘時(shí)刻的電 網(wǎng)負(fù)荷，根據(jù)電網(wǎng)母線負(fù)荷分配因子將電網(wǎng)負(fù)荷分配到電網(wǎng)的各母線上，重新計(jì)算本轄區(qū) 電網(wǎng)的潮流分布。超短期負(fù)荷預(yù)測具體方法已發(fā)表論文(周劼英，張伯明，尚金成，等.基 于日周期多點(diǎn)外推法的超短期負(fù)荷預(yù)測及其誤差分析.電力自動(dòng)化設(shè)備，2005， 25(2): 15-17)。(3) 本級電網(wǎng)調(diào)度中心將本轄區(qū)的電網(wǎng)模型和上述本轄區(qū)電網(wǎng)的潮流分布與上一級 電網(wǎng)調(diào)度中心下發(fā)的上級電網(wǎng)等值模型合并，生成與全局電網(wǎng)等值模型相匹配的潮流分 布；(4) 對上述潮流模型進(jìn)行電網(wǎng)靜態(tài)、電壓穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定和繼電保護(hù)定值配合的安 全分析，識別電網(wǎng)的安全狀態(tài)，并產(chǎn)生報(bào)警。具體方法與上述步驟一中的方法相同。步驟三、根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的歷史數(shù)據(jù)和擴(kuò)展短期負(fù)荷預(yù)報(bào)，對下一日的發(fā)電計(jì)劃和 檢修計(jì)劃進(jìn)行安全校核，評估電網(wǎng)運(yùn)行的事故隱患，并給出報(bào)警，如圖1中的3所示，包括如下步驟(i)本級電網(wǎng)的上一級電網(wǎng)調(diào)度中心利用狀態(tài)估計(jì)結(jié)果進(jìn)行在線網(wǎng)絡(luò)等值，并將生 成的等值實(shí)時(shí)電網(wǎng)模型、發(fā)電機(jī)的有功和無功功率、電網(wǎng)負(fù)荷的有功、無功功率以及母線電壓下發(fā)給本級電網(wǎng)調(diào)度中心；(2) 本級電網(wǎng)調(diào)度中心將本轄區(qū)電網(wǎng)的每15分鐘96點(diǎn)的下一日發(fā)電計(jì)劃、每15分 鐘96點(diǎn)的與上級電網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)線交換計(jì)劃以及每15分鐘96點(diǎn)的下一日分區(qū)擴(kuò)展短期負(fù)荷 預(yù)報(bào)的結(jié)果相結(jié)合，進(jìn)行每15分鐘96個(gè)斷面的潮流預(yù)報(bào)，得到96個(gè)斷面的潮流分布。 擴(kuò)展短期負(fù)荷預(yù)報(bào)具體實(shí)現(xiàn)方法見論文(莫維仁，張伯明，孫宏斌.擴(kuò)展短期負(fù)荷預(yù)測的 原理和方法.中國電機(jī)工程學(xué)報(bào).2003， 23(3): 1-4.)(3) 本級電網(wǎng)調(diào)度中心將上述96個(gè)斷面的潮流模型分別與上一級調(diào)度中心下發(fā)的上 級等值實(shí)時(shí)電網(wǎng)模型合并，生成全局電網(wǎng)等值模型及與該全局電網(wǎng)等值模型相匹配的潮流 分布。具體方法見申請?zhí)枮?00710176083. X的專利申請中。(4) 將本級電網(wǎng)事先制定的下一日檢修計(jì)劃轉(zhuǎn)化成電網(wǎng)操作序列，并根據(jù)操作序列 的時(shí)序修正上述96個(gè)斷面的潮流模型；(5) 對上述96個(gè)潮流斷面的模型進(jìn)行電網(wǎng)靜態(tài)、電壓穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定和繼電保護(hù)定 值配合的安全分析，識別電網(wǎng)的事故隱患，并產(chǎn)生報(bào)警。具體方法與上述步驟一中的方法 相同。步驟四、根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的歷史數(shù)據(jù)和短期負(fù)荷預(yù)報(bào)，對未來一周的發(fā)電計(jì)劃和檢 修計(jì)劃進(jìn)行安全校核，評估電網(wǎng)運(yùn)行的事故隱患，并給出報(bào)警，如圖1中的4所示，包括 如下步驟(1) 本級電網(wǎng)的上一級電網(wǎng)調(diào)度中心利用狀態(tài)估計(jì)結(jié)果進(jìn)行在線網(wǎng)絡(luò)等值，并將生 成的等值實(shí)時(shí)電網(wǎng)模型、發(fā)電機(jī)的有功和無功功率、電網(wǎng)負(fù)荷的有功、無功功率以及母線 電壓下發(fā)給本級電網(wǎng)調(diào)度中心；(2) 本級電網(wǎng)調(diào)度中心將本轄區(qū)電網(wǎng)的下一周中每天的用電高峰、用電低谷、用電 平穩(wěn)三個(gè)時(shí)刻的發(fā)電計(jì)劃，本級電網(wǎng)與上級電網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)線交換計(jì)劃以及電網(wǎng)的短期負(fù)荷預(yù) 報(bào)結(jié)果三者相結(jié)合，計(jì)算下一周中每天的用電高峰、用電低谷、用電平穩(wěn)三個(gè)時(shí)刻共21 個(gè)時(shí)間斷面的潮流預(yù)報(bào)，得到本級電網(wǎng)21個(gè)時(shí)間斷面的潮流分布。短期負(fù)荷預(yù)測具體實(shí) 現(xiàn)方法見論文(王民量，張伯明，夏清，等.能量管理系統(tǒng)TH-2000中的短期負(fù)荷預(yù)測， 電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào).1999.4: 15-20)。(3) 本級電網(wǎng)調(diào)度中心將上述21個(gè)時(shí)間斷面的潮流模型分別與上一級調(diào)度中心下發(fā) 的上級等值電網(wǎng)模型合并，生成全局電網(wǎng)等值模型以及與該全局電網(wǎng)等值模型相匹配的潮 流分布；具體方法參見申請?zhí)?00710176083. X的中國專利申請。(4) 將本級電網(wǎng)下一周的檢修計(jì)劃轉(zhuǎn)化成電網(wǎng)操作序列，根據(jù)電網(wǎng)操作序列的時(shí)序 修正上述21個(gè)時(shí)間斷面的潮流模型；(5) 對上述各時(shí)間斷面的潮流模型進(jìn)行電網(wǎng)靜態(tài)、電壓穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定和繼電保護(hù) 定值配合的安全分析，識別電網(wǎng)的安全狀態(tài)，并產(chǎn)生報(bào)警。具體方法與上述步驟一中的方 法相同。本發(fā)明是對電網(wǎng)運(yùn)行四級梯度安全預(yù)警方法的整體解決方案的發(fā)明，其中每個(gè)具體環(huán) 節(jié)中的實(shí)現(xiàn)方法，本申請人己申請專利并公開，或發(fā)表了學(xué)術(shù)論文①電力系統(tǒng)外網(wǎng)等值自動(dòng)生成方法(中國專利ZL 200510086549. 8，張伯明，孫宏斌，吳文傳，張海波)，該發(fā)明提出了自適應(yīng)生成緩沖網(wǎng)的外網(wǎng)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)等值技術(shù)，實(shí)時(shí)跟 蹤電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)變化實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)外網(wǎng)等值自動(dòng)生成方法，應(yīng)用于電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)中的模型 重建；② 多區(qū)域電網(wǎng)潮流模型的在線合并方法(申請了中國專利200710176083. X，張伯明， 吳文傳，孫宏斌，蔣維勇，已公開)，提出了多個(gè)區(qū)域電網(wǎng)的模型或等值模型的在線合并 方法，并提出了自動(dòng)生成全網(wǎng)匹配的潮流分布的方法，應(yīng)用于電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)中的模型 重建； '③ 基于動(dòng)態(tài)連續(xù)潮流的電力系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定的評估方法(申請中國專利 200710065199.6，孫宏斌，李欽，張伯明，吳文傳，郭慶來，已公開)提出了一種不受平 衡點(diǎn)選擇影響的靜態(tài)電壓穩(wěn)定的評估方法，應(yīng)用于電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)中的安全評估與預(yù) 警； 基于EMS的動(dòng)態(tài)安全分析系統(tǒng)(學(xué)術(shù)論文，郭琦，張伯明，王守相.電力系統(tǒng)自動(dòng) 化，2004， 28(8): 57-62)提出了在電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)(EMS)中如何實(shí)現(xiàn)暫態(tài)穩(wěn)定安全 評估和預(yù)警的方法，應(yīng)用于電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)中的安全評估與預(yù)警；⑤在線繼電保護(hù)智能預(yù)警系統(tǒng)開發(fā)(學(xué)術(shù)論文，呂穎，孫宏斌，張伯明，吳文傳，等. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2006， 30(4): 1-5)提出了在在電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)(EMS)中如何實(shí)現(xiàn) 繼電保護(hù)定值的在線校核和預(yù)警的方法，應(yīng)用于電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)中的安全評估與預(yù)警；⑥電力系統(tǒng)潮流不可行的在線預(yù)防控制(學(xué)術(shù)論文，劉明松，吳文傳，張伯明,等.電 力系統(tǒng)自動(dòng)化，2008,32(1))提出了一種基于最小不匹配函數(shù)法和連續(xù)線性規(guī)劃的潮流恢 復(fù)算法，自動(dòng)給出控制方案，該方法應(yīng)用于電網(wǎng)處于正常不安全狀態(tài)的預(yù)防控制。⑦ 一種應(yīng)用于電網(wǎng)在線調(diào)度決策的極限傳輸功率的評估方法(申請中國專利 200810056732.7，張伯明、吳文傳、蔣維勇、孫宏斌)提出了一種利用電網(wǎng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)計(jì) 算電網(wǎng)傳輸斷面的極端情況下的傳輸容量極限，包括最樂觀的傳輸容量極限和最保守的傳 輸容量極限，更加全面地反映電網(wǎng)的安全水平。同時(shí)，保守的和樂觀的極限傳輸功率對應(yīng) 的發(fā)電負(fù)荷增長模式的差異，也為合理的調(diào)度操作提供了有益的決策信息。⑧ 能量管理系統(tǒng)TH-2000中的短期負(fù)荷預(yù)測(學(xué)術(shù)論文，王民量，張伯明，夏清，等. 電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào).1999.4: 15-20)提出了一種預(yù)測未來一周的每天96點(diǎn)的負(fù)荷 曲線的方法。⑨ 擴(kuò)展短期負(fù)荷預(yù)測的原理和方法(學(xué)術(shù)論文，莫維仁，張伯明，孫宏斌.中國電機(jī) 工程學(xué)報(bào).2003， 23(3): 1-4)提出了預(yù)測未來一日的96點(diǎn)負(fù)荷曲線和滾動(dòng)修正預(yù)測負(fù) 荷曲線的方法。⑩基于日周期多點(diǎn)外推法的超短期負(fù)荷預(yù)測及其誤差分析(學(xué)術(shù)論文，周劼英，張伯 明，尚金成.，等.電力自動(dòng)化設(shè)備，2005， 25(2): 15-17)提出了預(yù)測未來10-15分鐘的 電網(wǎng)負(fù)荷水平的方法。
權(quán)利要求
1、一種電網(wǎng)運(yùn)行四級梯度安全預(yù)警方法，其特征在于，電網(wǎng)安全預(yù)警系統(tǒng)安裝在電網(wǎng)調(diào)度通信中心，對電網(wǎng)的當(dāng)前和預(yù)測未來態(tài)的運(yùn)行方式進(jìn)行安全穩(wěn)定綜合評估，為四個(gè)時(shí)間尺度的安全預(yù)警，包括以下步驟(1-1)對電網(wǎng)當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視與評估，得到當(dāng)前電網(wǎng)運(yùn)行的安全水平和事故隱患，并給出報(bào)警；(1-2)根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的歷史數(shù)據(jù)和電網(wǎng)的超短期潮流預(yù)報(bào)，對未來15分鐘時(shí)刻電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評估，得到未來15分鐘時(shí)刻電網(wǎng)運(yùn)行的安全水平和事故隱患，并給出報(bào)警；(1-3)根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的歷史數(shù)據(jù)和擴(kuò)展短期負(fù)荷預(yù)報(bào)，對下一日的發(fā)電計(jì)劃和檢修計(jì)劃進(jìn)行安全校核，評估電網(wǎng)運(yùn)行的事故隱患，并給出報(bào)警；(1-4)根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的歷史數(shù)據(jù)和短期負(fù)荷預(yù)報(bào)，對未來一周的發(fā)電計(jì)劃和檢修計(jì)劃進(jìn)行安全校核，評估電網(wǎng)運(yùn)行的事故隱患，并給出報(bào)警。
2、 如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，其中所述的步驟(l一l)對電網(wǎng)當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視與評估，得到當(dāng)前電網(wǎng)運(yùn)行的安全水平和事故隱患，并給出報(bào)警，具體步驟為(2 — 1)本級電網(wǎng)的上一級電網(wǎng)調(diào)度中心利用狀態(tài)估計(jì)結(jié)果進(jìn)行在線網(wǎng)絡(luò)等值，并將 生成的等值實(shí)時(shí)電網(wǎng)模型、發(fā)電機(jī)的有功和無功功率、電網(wǎng)負(fù)荷的有功、無功功率以及母 線電壓下發(fā)給本級電網(wǎng)調(diào)度中心；(2_2)本級電網(wǎng)調(diào)度中心用上一級電網(wǎng)調(diào)度中心下發(fā)的等值實(shí)時(shí)電網(wǎng)模型與本級電 網(wǎng)調(diào)度中心所轄電網(wǎng)的實(shí)時(shí)模型合并，生成全局電網(wǎng)等值模型以及與該全局電網(wǎng)等值模型 相匹配的潮流分布；(2 — 3)根據(jù)上述全局電網(wǎng)等值模型跟蹤全局電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，自動(dòng)進(jìn)行電網(wǎng)靜態(tài)、電 壓穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定和繼電保護(hù)定值配合的安全分析，識別電網(wǎng)的安全狀態(tài)，并產(chǎn)生報(bào)警。
3. 如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，其中所述的步驟(l一2)根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行狀 態(tài)的歷史數(shù)據(jù)和電網(wǎng)的超短期潮流預(yù)報(bào)，對未來15分鐘時(shí)刻電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評估，得 到未來15分鐘時(shí)刻電網(wǎng)運(yùn)行的安全水平和事故隱患，并給出報(bào)警，具體步驟為(3 — 1)本級電網(wǎng)的上一級電網(wǎng)調(diào)度中心利用狀態(tài)估計(jì)結(jié)果進(jìn)行在線網(wǎng)絡(luò)等值，并將 生成的等值實(shí)時(shí)電網(wǎng)模型、發(fā)電機(jī)的有功和無功功率、電網(wǎng)負(fù)荷的有功、無功功率以及母 線電壓下發(fā)給本級電網(wǎng)調(diào)度中心；(3_2)本級電網(wǎng)調(diào)度中心對所轄電網(wǎng)進(jìn)行超短期承荷預(yù)測，預(yù)測未來15分鐘時(shí)刻 的電網(wǎng)負(fù)荷，根據(jù)電網(wǎng)母線負(fù)荷分配因子將電網(wǎng)負(fù)荷分配到電網(wǎng)的各母線上，重新計(jì)算本 轄區(qū)電網(wǎng)的潮流分布；(3 — 3)本級電網(wǎng)調(diào)度中心將本轄區(qū)的電網(wǎng)模型和上述本轄區(qū)電網(wǎng)的潮流分布與上一 級電網(wǎng)調(diào)度中心下發(fā)的上級電網(wǎng)等值模型合并，生成與全局電網(wǎng)等值模型相匹配的潮流分布；(3—4)對上述潮流模型進(jìn)行電網(wǎng)靜態(tài)、電壓穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定和繼電保護(hù)定值配合的 安全分析，識別電網(wǎng)的安全狀態(tài)，并產(chǎn)生報(bào)警。
4、 如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，其中所述的步驟(l一3)根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行狀 態(tài)的歷史數(shù)據(jù)和擴(kuò)展短期負(fù)荷預(yù)報(bào)，對下一日的發(fā)電計(jì)劃和檢修計(jì)劃進(jìn)行安全校核，評估 電網(wǎng)運(yùn)fi^的事故隱患，并給出報(bào)警，具體步驟為(4一1)本級電網(wǎng)的上一級電網(wǎng)調(diào)度中心利用狀態(tài)估計(jì)結(jié)果進(jìn)行在線網(wǎng)絡(luò)等值，并將 生成的等值實(shí)時(shí)電網(wǎng)模型、發(fā)電機(jī)的有功和無功功率、電網(wǎng)負(fù)荷的有功、無功功率以及母 線電壓下發(fā)給本級電網(wǎng)調(diào)度中心；(4一2)本級電網(wǎng)調(diào)度中心將本轄區(qū)電網(wǎng)的每15分鐘96點(diǎn)的下一日發(fā)電計(jì)劃、每15 分鐘96點(diǎn)的與上級電網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)線交換計(jì)劃以及每15分鐘96點(diǎn)的下一日分區(qū)擴(kuò)展短期負(fù) 荷預(yù)報(bào)的結(jié)果相結(jié)合，進(jìn)行每15分鐘96個(gè)斷面的潮流預(yù)報(bào)，得到96個(gè)斷面的潮流分布；(4一3)本級電網(wǎng)調(diào)度中心將上述96個(gè)斷面的潮流模型分別與上一級調(diào)度中心下發(fā) 的上級等值實(shí)時(shí)電網(wǎng)模型合并，生成全局電網(wǎng)等值模型及與該全局電網(wǎng)等值模型相匹配的 潮流分布；(4一3)將本級電網(wǎng)事先制定的下一日檢修計(jì)劃轉(zhuǎn)化成電網(wǎng)操作序列，并根據(jù)操作序 列的時(shí)序修正上述96個(gè)斷面的潮流模型；(4一4)對上述96個(gè)潮流斷面的模型進(jìn)行電網(wǎng)靜態(tài)、電壓穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定和繼電保 護(hù)定值配合的安全分析，識別電網(wǎng)的事故隱患，并產(chǎn)生報(bào)警。
5、 如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，其中所述的步驟(1 — 4)根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行狀 態(tài)的歷史數(shù)據(jù)和短期負(fù)荷預(yù)報(bào)，對未來一周的發(fā)電計(jì)劃和檢修計(jì)劃進(jìn)行安全校核，評估電 網(wǎng)運(yùn)行的事故隱患，并給出報(bào)警，具體步驟為(5 — 1)本級電網(wǎng)的上一級電網(wǎng)調(diào)度中心利用狀態(tài)估計(jì)結(jié)果進(jìn)行在線網(wǎng)絡(luò)等值，并將 生成的等值實(shí)時(shí)電網(wǎng)模型、發(fā)電機(jī)的有功和無功功率、電網(wǎng)負(fù)荷的有功、無功功率以及母 線電壓下發(fā)給本級電網(wǎng)調(diào)度中心；(5 — 2)本級電網(wǎng)調(diào)度中心將本轄區(qū)電網(wǎng)的下一周中每天的用電高峰、用電低谷、用 電平穩(wěn)三個(gè)時(shí)刻的發(fā)電計(jì)劃，本級電網(wǎng)與上級電網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)線交換計(jì)劃以及電網(wǎng)的短期負(fù)荷 預(yù)報(bào)結(jié)果三者相結(jié)合，計(jì)算下一周中每天的用電高峰、用電低谷、用電平穩(wěn)三個(gè)時(shí)刻共21 個(gè)時(shí)間斷面的潮流預(yù)報(bào)，得到本級電網(wǎng)21個(gè)時(shí)間斷面的潮流分布；(5 — 3)本級電網(wǎng)調(diào)度中心將上述21個(gè)時(shí)間斷面的潮流模型分別與上一級調(diào)度中心 下發(fā)的上級等值電網(wǎng)模型合并，生成全局電網(wǎng)等值模型以及與該全局電網(wǎng)等值模型相匹配 的潮流分布； .(5 — 4)將本級電網(wǎng)下一周的檢修計(jì)劃轉(zhuǎn)化成電網(wǎng)操作序列，根據(jù)電網(wǎng)操作序列的時(shí) 序修正上述21個(gè)時(shí)間斷面的潮流模型；(5 — 5)對上述各時(shí)間斷面的潮流模型進(jìn)行電網(wǎng)靜態(tài)、電壓穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定和繼電保 護(hù)定值配合的安全分析，識別電網(wǎng)的安全狀態(tài)，并產(chǎn)生報(bào)警。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電網(wǎng)運(yùn)行四級梯度安全預(yù)警方法，屬于電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化領(lǐng)域。該方法包括按時(shí)間尺度分四級梯度進(jìn)行的安全穩(wěn)定綜合評估；第一級對電網(wǎng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行安全評估，識別出電網(wǎng)運(yùn)行安全水平；第二級是對未來15分鐘(電網(wǎng)操作前)的電網(wǎng)預(yù)測運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行安全校核，提前給出安全報(bào)警；第三級是對下一日的發(fā)電計(jì)劃和檢修計(jì)劃進(jìn)行安全校核，并給出報(bào)警；第四級是對未來一周的發(fā)電計(jì)劃和檢修計(jì)劃進(jìn)行安全校核，并給出報(bào)警。本發(fā)明方法通過實(shí)時(shí)、操作前、日前計(jì)劃和周計(jì)劃四個(gè)時(shí)間尺度的安全預(yù)警，確保電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
文檔編號H02J3/00GK101325337SQ20081011717
公開日2008年12月17日 申請日期2008年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月25日
發(fā)明者付紅軍, 吳文傳, 鵬 周, 孫含笑, 張伯明, 張明亮, 李大鵬, 柴旭崢, 王子琦, 王景鋼, 王紅印, 胡揚(yáng)宇 申請人:河南省電力公司;清華大學(xué)