省
—地兩級電網(wǎng)在線網(wǎng)損計算及經(jīng)濟(jì)運行輔助決策系統(tǒng)的研究

張博，萬強，韓一鳴國網(wǎng)河北省電力公司；國網(wǎng)石家莊供電公司；國網(wǎng)藁城供電公司

省
—地兩級電網(wǎng)在線網(wǎng)損計算及經(jīng)濟(jì)運行輔助決策系統(tǒng)的研究

張博1，萬強2，韓一鳴3
1國網(wǎng)河北省電力公司；2國網(wǎng)石家莊供電公司；3國網(wǎng)藁城供電公司

一、研究背景

當(dāng)前多數(shù)地區(qū)電網(wǎng)的線損統(tǒng)計基于電量采集系統(tǒng)，有時精度不高，迫切需要開發(fā)一套面向規(guī)劃的省-地兩級電網(wǎng)線損管理輔助分析平臺。一方面，對現(xiàn)有線損統(tǒng)計結(jié)果的精度進(jìn)行校核，另一方面，提供降損的輔助決策功能。

面向規(guī)劃的河北南網(wǎng)網(wǎng)損管理輔助分析系統(tǒng)研究與建設(shè)的數(shù)據(jù)來源是EMS系統(tǒng)。從EMS系統(tǒng)獲得主要數(shù)據(jù)后，系統(tǒng)采取定時分析方式進(jìn)行狀態(tài)估計，以狀態(tài)估計的最終結(jié)果作為電網(wǎng)運行狀態(tài)的基態(tài)潮流，并對系統(tǒng)選定范圍內(nèi)的電網(wǎng)各類線路和變壓器等設(shè)備網(wǎng)損進(jìn)行有效的理論分析和輔助決策。

二、研究內(nèi)容

2.1軟件開發(fā)整體設(shè)計

面向規(guī)劃的省-地兩級電網(wǎng)線損管理輔助分析平臺包括六個子系統(tǒng)：

（1）電網(wǎng)規(guī)劃建模子系統(tǒng)

提供河北南網(wǎng)省地調(diào)電網(wǎng)的模型分解以及拼接功能，將河北南網(wǎng)省級和地級調(diào)度的電網(wǎng)模型拼接成為了包含省地兩級電網(wǎng)的全網(wǎng)計算模型。提供電網(wǎng)規(guī)劃模型的模型建立和模型維護(hù)功能。

（2）線損統(tǒng)計建模子系統(tǒng)

提供河北南網(wǎng)線損統(tǒng)計、線損分析、線損計算的模型建立和模型維護(hù)功能。

（3）線損計算子系統(tǒng)

針對線損統(tǒng)計的各類計算模型進(jìn)行各項數(shù)據(jù)電氣量的挖掘、采集、分析和計算。

（4）線損電量積分存儲子系統(tǒng)

提供各類線損電量的積分計算和歷史線損數(shù)據(jù)的存儲功能，并采用獨立的歷史線損數(shù)據(jù)服務(wù)器和存儲器，實現(xiàn)線損計算周期存儲線損數(shù)據(jù)和完整的線損計算斷面。

（5）線損電量查詢分析子系統(tǒng)

基于線損歷史數(shù)據(jù)的分析和查詢功能，提供強大的曲線和報表功能，供用戶查詢分析。

（6）系統(tǒng)線損分析計算子系統(tǒng)

基于歷史斷面的全網(wǎng)潮流計算、靈敏度分析、運行方式對比分析、時段對比分析、連續(xù)調(diào)節(jié)分析等高級分析計算功能。

線損分析系統(tǒng)通過獲取EMS系統(tǒng)導(dǎo)出的CIM文件數(shù)據(jù)，獲得電網(wǎng)模型（遵循IEC61970標(biāo)準(zhǔn)的CIM模型）和數(shù)據(jù)，獲得數(shù)據(jù)后進(jìn)行狀態(tài)估計計算。獲得的數(shù)據(jù)和狀態(tài)估計的結(jié)果均保存入系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中。

線損計算子系統(tǒng)周期地從數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行采樣，獲得統(tǒng)計區(qū)域內(nèi)的關(guān)口、設(shè)備的量測信息和狀態(tài)估計結(jié)果。存入線損數(shù)據(jù)庫中，并進(jìn)行統(tǒng)計區(qū)域當(dāng)前時刻的電力線損計算。

線損電量積分子存儲系統(tǒng)周期地從線損數(shù)據(jù)庫中讀取當(dāng)前的區(qū)域的總加、關(guān)口、設(shè)備的電力數(shù)據(jù)，并進(jìn)行積分計算，得到關(guān)口、線損等電量值，并存入歷史數(shù)據(jù)庫中。

線損電量查詢分析子系統(tǒng)提供完善的人機(jī)界面，從歷史數(shù)據(jù)庫中訪問保存的電量、線損曲線，并提供曲線、表格等分析工具。

規(guī)劃電網(wǎng)建模子系統(tǒng)用于在省調(diào)和各地調(diào)真實電網(wǎng)的基礎(chǔ)上，建立規(guī)劃電網(wǎng)模型。規(guī)劃電網(wǎng)可以參與線損的統(tǒng)計分析計算，并能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)劃電網(wǎng)與實際電網(wǎng)的線損比較分析。

2.2系統(tǒng)硬件配置

2.2.1硬件配置目標(biāo)

系統(tǒng)采用合理的計算機(jī)硬件系統(tǒng)配置，通過采用開放式的硬件系統(tǒng)和操作系統(tǒng)；保證硬件系統(tǒng)使用上的方便性、可靠性、安全性、穩(wěn)定性；硬件系統(tǒng)主要設(shè)備配置滿足系統(tǒng)升級、擴(kuò)展的要求。

2.2.2系統(tǒng)硬件解決方案

面向規(guī)劃的省-地兩級電網(wǎng)線損管理輔助分析平臺中配置一臺用于數(shù)據(jù)接收的服務(wù)器，用于接收從省、地兩級調(diào)度系統(tǒng)發(fā)送的圖形文件、模型文件和數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)服務(wù)器完成模型的拼接功能，為PSASP系統(tǒng)提供電網(wǎng)模型文件和各類數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器主要采用Linux操作系統(tǒng)，確保其網(wǎng)絡(luò)與信息安全性。服務(wù)器配備有雙網(wǎng)卡，其中一張網(wǎng)卡與電網(wǎng)的綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)鏈接用于獲取電網(wǎng)主要數(shù)據(jù)；另一張網(wǎng)卡與線損分析系統(tǒng)的主交換機(jī)鏈接，為線損分析系統(tǒng)推送主要數(shù)據(jù)存儲服務(wù)。

線損計算服務(wù)器采用高性能的PC服務(wù)器，運行Linux操作系統(tǒng)。線損計算服務(wù)器上保存地區(qū)電網(wǎng)的圖形、電網(wǎng)模型、線損歷史記錄。配置7臺線損服務(wù)器，用于對省網(wǎng)和六個地調(diào)電網(wǎng)進(jìn)行線損計算和數(shù)據(jù)存儲。線損系統(tǒng)工作站由監(jiān)視工作站和維護(hù)工作站組成，安裝Windows Xp操作系統(tǒng)。

2.3關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點

面向規(guī)劃的河北南網(wǎng)網(wǎng)損管理輔助分析系統(tǒng)能提供基于河北南網(wǎng)各類歷史數(shù)據(jù)斷面的電網(wǎng)潮流計算，從而使操作者可以有效推演歷史時刻的河北南網(wǎng)運行狀態(tài)，并在數(shù)據(jù)狀態(tài)基礎(chǔ)上進(jìn)行線損分析的理論研究。其具體功能包括：

電網(wǎng)分析計算斷面數(shù)據(jù)保存。為了提高數(shù)據(jù)保存的效率，同時降低需要保存的數(shù)據(jù)量。采用完整的數(shù)據(jù)斷面結(jié)合數(shù)據(jù)計算結(jié)果的方式來保存電網(wǎng)分析計算的歷史數(shù)據(jù)，具體為：每15分鐘，系統(tǒng)自動保存一次相對較為完整的數(shù)據(jù)斷面文件，包括完整的電網(wǎng)模型、參數(shù)和原始量測數(shù)據(jù)，用戶可以在這個斷面上進(jìn)行狀態(tài)估計、電網(wǎng)潮流的計算。保存的斷面以壓縮的二進(jìn)制數(shù)據(jù)包的形式存入數(shù)據(jù)庫中，節(jié)省存儲空間。電網(wǎng)運行方式的再次推演。在電網(wǎng)斷面數(shù)據(jù)文件存儲基礎(chǔ)上，可以再次推演歷史時刻的河北南網(wǎng)運行方式。系統(tǒng)可以自動匹配最近的斷面，將完整的斷面數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)移到數(shù)據(jù)庫研究態(tài)下，并有效加載指定歷史時刻的電網(wǎng)狀態(tài)估計，進(jìn)而有效再現(xiàn)該歷史時刻電網(wǎng)系統(tǒng)的運行方式。再現(xiàn)的最小時間周期為15分鐘。

可以針對規(guī)劃電網(wǎng)，模擬一個時段的線損變化情況。系統(tǒng)可以自動計算規(guī)劃電網(wǎng)和實際電網(wǎng)相比的線損變化曲線，并給出線損增加或降低的定量數(shù)據(jù)。可以根據(jù)電網(wǎng)運行的歷史數(shù)據(jù)，結(jié)合電容器/電抗器的實際投切情況，優(yōu)化無功電源配置，提供無功電源優(yōu)化配置輔助決策功能。

三、研究結(jié)論

各地調(diào)可在本地EMS系統(tǒng)中維護(hù)轄區(qū)內(nèi)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、設(shè)備參數(shù)、運行工況以及在線拓?fù)溥B接關(guān)系，形成數(shù)據(jù)文件，在中調(diào)側(cè)匯總。從而實現(xiàn)了數(shù)據(jù)分散維護(hù)，成果共享，在降低了數(shù)據(jù)維護(hù)、準(zhǔn)備的難度和工作量的同時，提高了工作效率，實現(xiàn)了河北南網(wǎng)在線計算數(shù)據(jù)的分布式維護(hù)，責(zé)權(quán)更加明晰。基于省調(diào)EMS系統(tǒng)，開發(fā)在線網(wǎng)損分析平臺。實現(xiàn)各地調(diào)EMS系統(tǒng)與電網(wǎng)實時全數(shù)字仿真裝置的互聯(lián)。將工作人員從大量重復(fù)性的數(shù)據(jù)整理工作中解放出來，更多地關(guān)注于如何采取措施有效的控制潮流減少網(wǎng)損。建立起通用的在線分析平臺，為以后引入暫穩(wěn)、短路等在線分析計算功能打好基礎(chǔ)。