一種快速分析電網(wǎng)靜態(tài)安全的方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種快速分析電網(wǎng)靜態(tài)安全的方法，包括如下步驟：1）建立初始網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ停?）建立計(jì)算任務(wù)列表；3）建立預(yù)想故障修正模型；4）建立分布式計(jì)算網(wǎng)絡(luò)，并分配任務(wù)；5）合并和處理計(jì)算結(jié)果。本發(fā)明采用了并行計(jì)算的方式進(jìn)行快速電網(wǎng)靜態(tài)安全分析，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析排序。本發(fā)明可以快速、且可通過自定義預(yù)想事故集合進(jìn)行不局限于N?1的N?M計(jì)算。本發(fā)明以每個(gè)預(yù)想事故對(duì)應(yīng)的模型修正和潮流計(jì)算作為一個(gè)單獨(dú)的計(jì)算單元，進(jìn)行集群計(jì)算，提高了靜態(tài)安全分析問題計(jì)算的速度，并對(duì)結(jié)果集實(shí)現(xiàn)了事故設(shè)備到越限設(shè)備集合的映射，與越限設(shè)備與事故設(shè)備的映射兩種查看方案。本發(fā)明還可以處理單線預(yù)想事故、變壓器預(yù)想事故和組合預(yù)想事故。
【專利說(shuō)明】
一種快速分析電網(wǎng)靜態(tài)安全的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明是一種快速分析電網(wǎng)靜態(tài)安全的方法，屬于快速分析電網(wǎng)靜態(tài)安全的方法的創(chuàng)新技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)今電力系統(tǒng)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，區(qū)域性的電力系統(tǒng)整合日益增多，系統(tǒng)運(yùn)行越來(lái)越復(fù)雜，新情況新問題也不斷涌現(xiàn)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:I)出于經(jīng)濟(jì)性考慮，現(xiàn)在電力系統(tǒng)一般運(yùn)行于穩(wěn)定極限附近，這就要求系統(tǒng)運(yùn)行人員對(duì)出現(xiàn)的問題做出及時(shí)快速的反應(yīng);2)各種技術(shù)的改進(jìn)和新技術(shù)的出現(xiàn)，加之地區(qū)能源資源不平衡，促使系統(tǒng)廣泛互聯(lián)以追求運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。特別是電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)營(yíng)后，大范圍的功率輸送越來(lái)越多，這使得運(yùn)行控制的范圍越來(lái)越大，系統(tǒng)成員種類日趨繁雜，系統(tǒng)控制難度也越來(lái)越大;3)隨著EMS高級(jí)應(yīng)用軟件的不斷完善和計(jì)算機(jī)計(jì)算速度的不斷提升，各種分析結(jié)果源源不斷地產(chǎn)生，現(xiàn)有系統(tǒng)大多采用數(shù)字或文本列表的方式展示信息，當(dāng)數(shù)據(jù)量激增時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)行人員無(wú)法快速獲得系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的重要信息。
[0003]電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，除了要監(jiān)測(cè)前文所述的幾類基本數(shù)據(jù)以外，還要對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行多種分析計(jì)算，包括穩(wěn)態(tài)分析、暫態(tài)分析、靜態(tài)安全分析(故障分析)等，這些分析主要研究穩(wěn)態(tài)運(yùn)行或受到擾動(dòng)情況下電網(wǎng)的性能，以及發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)易出現(xiàn)故障的薄弱環(huán)節(jié)，從而使調(diào)度人員了解電網(wǎng)整體及局部的性能，并根據(jù)分析結(jié)果選擇確定經(jīng)濟(jì)上合理、技術(shù)上可行、安全可靠的運(yùn)行方式。靜態(tài)安全分析是電力系統(tǒng)分析的重要組成部分。一般情況下，靜態(tài)安全分析主要是指應(yīng)用N-1原則，逐個(gè)無(wú)故障斷開線路、變壓器等元件，檢查是否因此造成其他元件過負(fù)荷和電網(wǎng)低電壓，用以檢驗(yàn)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和運(yùn)行方式是否滿足安全運(yùn)行要求，從而對(duì)會(huì)引起線路過負(fù)荷、電壓越限和發(fā)電機(jī)功率越限等對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行構(gòu)成威脅的故障進(jìn)行警示，對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的安全水平進(jìn)行評(píng)估，找出系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)。在EMS系統(tǒng)中，對(duì)于N-1分析結(jié)果傳統(tǒng)的顯示方法是使用表格式列表，其中顯示故障元件名稱、元件值、限值、越限百分比，此外還包括每個(gè)故障所引起的越限元件(母線、傳輸元件等)的越限詳細(xì)信息。
[0004]傳統(tǒng)的靜態(tài)安全分析方法，主要是通過多次進(jìn)行潮流計(jì)算，即考慮N個(gè)元件發(fā)生預(yù)想故障停運(yùn)后，計(jì)算電網(wǎng)的靜態(tài)潮流情況，與各元件的熱穩(wěn)定極限比較，得出評(píng)估結(jié)果。由于計(jì)算量巨大，為了節(jié)約計(jì)算時(shí)間，一般采用簡(jiǎn)化的直流潮流方法進(jìn)行計(jì)算。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中，為了在可接受的時(shí)間內(nèi)得到靜態(tài)穩(wěn)定分析結(jié)果，唯有通過減少計(jì)算量的方式來(lái)進(jìn)行。目前主要采取的方案是，利用調(diào)度員已有的經(jīng)驗(yàn)，縮小分析范圍，即只選擇N個(gè)元件中的若干個(gè)重要線路來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)。其缺陷在于:無(wú)法保證被忽略的情形中不會(huì)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的安全問題;并且，隨著網(wǎng)絡(luò)的不斷變化，重要線路的集合也在不斷變化，利用現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)無(wú)法保證總能選擇最嚴(yán)重的情形進(jìn)行分析。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種快速分析電網(wǎng)靜態(tài)安全的方法。本發(fā)明采用了并行計(jì)算的方式進(jìn)行快速電網(wǎng)靜態(tài)安全分析，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析排序。其優(yōu)勢(shì)在于快速，且可以通過自定義預(yù)想事故集合進(jìn)行不局限于N-1的N-M計(jì)算。
[0007]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:本發(fā)明的快速分析電網(wǎng)靜態(tài)安全的方法，包括有如下步驟:
1)建立初始網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ停?br> 2)建立計(jì)算任務(wù)列表；
3)建立預(yù)想故障修正模型；
4)建立分布式計(jì)算網(wǎng)絡(luò)，并分配任務(wù)；
5)合并和處理計(jì)算結(jié)果。
[0008]步驟I)中，建立初始網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ褪抢矛F(xiàn)有系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)模型，通過拓?fù)浞治?，得到?jì)算直流潮流的網(wǎng)絡(luò)模型，其核心為B矩陣和P向量。
[0009]上述現(xiàn)有系統(tǒng)是EMS系統(tǒng)。
[0010]步驟2)中，建立計(jì)算任務(wù)列表，對(duì)N-1評(píng)估方式來(lái)說(shuō)，即包含N個(gè)任務(wù)，每個(gè)任務(wù)均為一次直流潮流計(jì)算;對(duì)于N-M來(lái)說(shuō)，根據(jù)需要由用戶自行定義斷線組合。
[0011]步驟3)中，建立預(yù)想故障修正模型，對(duì)于每個(gè)預(yù)想故障，無(wú)論是N-1還是N-M，生成修正后的網(wǎng)絡(luò)模型矩陣B’，利用該矩陣計(jì)算預(yù)想故障下的潮流計(jì)算結(jié)果。
[0012]步驟4)中，建立分布式計(jì)算網(wǎng)絡(luò)，并分配任務(wù)，是將預(yù)想事故集中的每一項(xiàng)實(shí)為一個(gè)獨(dú)立的計(jì)算任務(wù)，將所有任務(wù)在大數(shù)據(jù)平臺(tái)發(fā)布給每一個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)，運(yùn)行完畢計(jì)算節(jié)點(diǎn)將計(jì)算結(jié)果返回主節(jié)點(diǎn)，并釋放所有資源。
[0013]步驟5)中，合并和處理計(jì)算結(jié)果，是從集群獲取所有結(jié)果，并合并結(jié)果集。
[0014]本發(fā)明的快速分析電網(wǎng)靜態(tài)安全的方法，結(jié)果集采取兩種方式合并:直接合并，即預(yù)想事故與越限線路集合的映射關(guān)系;聚合合并，即越限線路與預(yù)想事故集合的映射關(guān)系。
[0015]本發(fā)明的快速分析電網(wǎng)靜態(tài)安全的方法，以初始狀態(tài)的B矩陣為基礎(chǔ)，每次預(yù)想故障時(shí)利用修正方法得到新的B矩陣。
[0016]本發(fā)明的快速分析電網(wǎng)靜態(tài)安全的方法，支持任意條支路開斷的預(yù)想事故;對(duì)變壓器，通過預(yù)想事故生成計(jì)算任務(wù)時(shí)，等同于多條支路開斷的任務(wù)。
[0017]本發(fā)明采用了并行計(jì)算的方式進(jìn)行快速電網(wǎng)靜態(tài)安全分析，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析排序。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn):
I)本發(fā)明以每個(gè)預(yù)想事故對(duì)應(yīng)的模型修正和潮流計(jì)算作為一個(gè)單獨(dú)的計(jì)算單元，進(jìn)行集群計(jì)算，提高了靜態(tài)安全分析問題計(jì)算的速度，并對(duì)結(jié)果集實(shí)現(xiàn)了事故設(shè)備到越限設(shè)備集合的映射，與越限設(shè)備與事故設(shè)備的映射兩種查看方案。
[0018]2)本發(fā)明利用同樣的方式處理單線預(yù)想事故、變壓器預(yù)想事故和組合預(yù)想事故，具有很強(qiáng)的業(yè)務(wù)靈活性和擴(kuò)展性。
[0019]本發(fā)明可以快速、且可通過自定義預(yù)想事故集合進(jìn)行不局限于N-1的N-M計(jì)算。本發(fā)明是一種方便實(shí)用的快速分析電網(wǎng)靜態(tài)安全的方法。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本發(fā)明方法的流程圖；
圖2為集群計(jì)算工作模式示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021 ]本發(fā)明的快速分析電網(wǎng)靜態(tài)安全的方法，進(jìn)行快速電網(wǎng)靜態(tài)安全分析，具體實(shí)施步驟如下:
(I)建立初始網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ?br> 利用現(xiàn)有系統(tǒng)(如EMS)中的網(wǎng)絡(luò)模型，通過拓?fù)浞治?，得到?jì)算直流潮流的網(wǎng)絡(luò)模型，其核心為B矩陣和P向量。
[0022](2)建立計(jì)算任務(wù)列表
建立任務(wù)列表，一般來(lái)說(shuō)，對(duì)N-1評(píng)估方式來(lái)說(shuō)，即包含N個(gè)任務(wù)，每個(gè)任務(wù)均為一次直流潮流計(jì)算。對(duì)于N-M來(lái)說(shuō)，可根據(jù)需要由用戶自行定義斷線組合。
[0023]設(shè)Ne為設(shè)備總數(shù)(包括線路和變壓器，變壓器又包括雙繞組和三繞組變壓)，線路數(shù)為Nl，Nt2，Nt3，則 Ne=Nl+Nt2+Nt3。
[0024]生成的拓?fù)淠Ｐ秃螅到y(tǒng)包含的支路數(shù)為N= Nl+2*NT2+3*NT3。
[0025]定義自定義斷線組合M = {斷線組合1，斷線組合2，...，斷線組合K}，其中，斷線組合K={設(shè)備a，設(shè)備br..}。
[0026]則最終的計(jì)算任務(wù)包括Ne+K個(gè)。
[0027](3)建立預(yù)想故障修正模型
對(duì)于每個(gè)預(yù)想故障，無(wú)論是N-1還是N-K，生成修正后的網(wǎng)絡(luò)模型矩陣B’，利用該矩陣計(jì)算預(yù)想故障下的潮流計(jì)算結(jié)果。
[0028](4)建立分布式計(jì)算網(wǎng)絡(luò)，并分配任務(wù)
將預(yù)想事故集中的每一項(xiàng)實(shí)為一個(gè)獨(dú)立的計(jì)算任務(wù)，將所有任務(wù)在大數(shù)據(jù)平臺(tái)發(fā)布。在大數(shù)據(jù)平臺(tái)中，Client端提交計(jì)算任務(wù)，Driver負(fù)責(zé)向集群資源管理器申請(qǐng)運(yùn)行Executor資源，待資源申請(qǐng)到之后，executor向Driver申請(qǐng)任務(wù)，Dri ver將計(jì)算任務(wù)進(jìn)行分解后下發(fā)放給executor，executor對(duì)任務(wù)進(jìn)行處理，運(yùn)行完畢將計(jì)算結(jié)果返回Dri ver，并釋放所有資源，見附圖2。
[0029](5)獲取計(jì)算結(jié)果
從集群獲取所有結(jié)果，并合并結(jié)果集。結(jié)果集采取兩種方式合并:(a)直接合并，即預(yù)想事故與越限線路的映射關(guān)系；(b)聚合合并，即越限線路與預(yù)想事故的映射關(guān)系。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種快速分析電網(wǎng)靜態(tài)安全的方法，其特征在于包括有如下步驟: 1)建立初始網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ停? 2)建立計(jì)算任務(wù)列表； 3)建立預(yù)想故障修正模型； 4)建立分布式計(jì)算網(wǎng)絡(luò)，并分配任務(wù)； 5)合并和處理計(jì)算結(jié)果。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速分析電網(wǎng)靜態(tài)安全的方法，其特征在于步驟I)中，建立初始網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ褪抢矛F(xiàn)有系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)模型，通過拓?fù)浞治觯玫接?jì)算直流潮流的網(wǎng)絡(luò)模型，其核心為B矩陣和P向量。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的快速分析電網(wǎng)靜態(tài)安全的方法，其特征在于上述現(xiàn)有系統(tǒng)是EMS系統(tǒng)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速分析電網(wǎng)靜態(tài)安全的方法，其特征在于步驟2)中，建立計(jì)算任務(wù)列表，對(duì)N-1評(píng)估方式來(lái)說(shuō)，即包含N個(gè)任務(wù)，每個(gè)任務(wù)均為一次直流潮流計(jì)算;對(duì)于N-M來(lái)說(shuō)，根據(jù)需要由用戶自行定義斷線組合。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速分析電網(wǎng)靜態(tài)安全的方法，其特征在于步驟3)中，建立預(yù)想故障修正模型，對(duì)于每個(gè)預(yù)想故障，無(wú)論是N-1還是N-M，生成修正后的網(wǎng)絡(luò)模型矩陣B’，利用該矩陣計(jì)算預(yù)想故障下的潮流計(jì)算結(jié)果。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速分析電網(wǎng)靜態(tài)安全的方法，其特征在于步驟4)中，建立分布式計(jì)算網(wǎng)絡(luò)，并分配任務(wù)，是將預(yù)想事故集中的每一項(xiàng)實(shí)為一個(gè)獨(dú)立的計(jì)算任務(wù)，將所有任務(wù)在大數(shù)據(jù)平臺(tái)發(fā)布給每一個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)，運(yùn)行完畢計(jì)算節(jié)點(diǎn)將計(jì)算結(jié)果返回主節(jié)點(diǎn)，并釋放所有資源。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速分析電網(wǎng)靜態(tài)安全的方法，其特征在于步驟5)中，合并和處理計(jì)算結(jié)果，是從集群獲取所有結(jié)果，并合并結(jié)果集。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速分析電網(wǎng)靜態(tài)安全的方法，其特征在于結(jié)果集采取兩種方式合并:直接合并，即預(yù)想事故與越限線路集合的映射關(guān)系；聚合合并，即越限線路與預(yù)想事故集合的映射關(guān)系。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速分析電網(wǎng)靜態(tài)安全的方法，其特征在于以初始狀態(tài)的B矩陣為基礎(chǔ)，每次預(yù)想故障時(shí)利用修正方法得到新的B矩陣。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速分析電網(wǎng)靜態(tài)安全的方法，其特征在于支持任意條支路開斷的預(yù)想事故;對(duì)變壓器，通過預(yù)想事故生成計(jì)算任務(wù)時(shí)，等同于多條支路開斷的任務(wù)。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK106058856SQ201610507726
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年7月1日
【發(fā)明人】梁壽愚, 方文崇, 趙化時(shí), 趙旋宇, 唐弈軒, 何超林
【申請(qǐng)人】中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司