[发明专利]大型电力系统实时仿真系统中模型的拼接及整合的方法

说明书

技术领域

本发明属电力系统仿真与计算分析领域，具体涉及一种大型电力系统实时仿真系统中模型的拼接及整合的方法。

背景技术

随着我国跨大区电网互联系统的建立，保证大电网安全稳定运行，建立电网安全防御体系，开展电力系统在线动态安全评估和预警迫在眉睫，这对优化电网结构、提高输电能力和供电质量、缓解电力供应整体紧张局面也具有重要的意义。而拥有详细的计算模型以及能反映电网实时运行工况的数据源则是电力系统在线动态安全评估和预警系统能够充分发挥其作用的前提。只有这样，实时仿真系统才能得出合理、可信的在线分析结果。然而，传统的大型电力系统模型在不同的应用要求下建立方式并不一致。

离线模型用于运行方式部门对电力系统规划、历史故障的潮流及暂态稳定分析，其建立较详细，参数不仅包括稳态参数，还包括较详细的零序参数及发电机和负荷的详细模型，但由于模型建立在离线的基础上，所以无实时的开关、刀闸模型。基于以上特点，离线模型的建模一般超前实际的电力系统，非实时运行的电力系统模型。相比之下，在线模型用于调度自动化部门对电力系统实时状况的分析，主要应用于SCADA及PAS的高级应用，其建立一般仅包含辖区内高压主网，参与实时状态估计及在线潮流计算的数据也不包含详细的低压部分模型，对于网省级别，220kV及以下部分电网通常采用动态等值的方式处理。此外，在线模型的参数无暂态参数，仅包含稳态参数，但因在线数据来源于实时采集的SCADA，支持拓扑功能，原始数据中有开关及刀闸模型信息。综合分析离线、在线这两套模型，我们可知离线模型满足稳定分析的要求，但由于其无法体现电网的实时性，在稳定性分析及安全分析方面会引起较大误差，结果偏于保守。而在线模型及数据只能满足稳态分析的要求，无法应用于涉及到微分方程求解的稳定性分析中。

除此之外，由于电网在地理位置的空间上互联为一体，并按照其本身的物理规律变化，而由于管理体制等原因，对电网的分析和控制决策却是分区的，是分别、独立进行的，这就导致了在某一区域电网下，很难采集到管辖电网以外的实时数据。因此，在全网的范围内如何建立在线动态安全评估和预警系统的电网模型，如何拼接及整合整个分区管理的电网模型及数据至关重要。

国内外同类技术中主要包括多级电网模型集成，其缺陷是不满足稳定分析(涉及微分方程)的要求；也有采用等值方法的在线/离线电网模型重建，但是由于采用等值方式，应用效果和范围受到限制，并且未被广泛验证和使用。

1)多级电网模型集成

电力系统调度一般采用分级电网监控方式。下级调度中心只建立监控范围内的电网模型，外部电网采用等值处理。分级监控的调度方式，使得上级调度中心无法获得整个辖区内详细的电网模型。多级电网模型集成通过分析上下级调度中心之间的关口网络，对分散的各级电网模型有效的集成，形成本辖区内详细的电网模型。但是，由于较难获取本辖区外的最新电网模型和实时数据，以及无法提供电气设备的详细模型和参数，因此，不能计及外网的动态特性，无法满足电网在线安全分析的精度要求。

2)在线/离线电网模型重建

电网模型重建利用电力系统调度中心本辖区内的在线计算数据和离线数据，将外网的离线数据进行动态等值与在线计算数据进行拼接，得到一个既能反映内部网的实时状态又在一定程度上考虑了外网对内网影响的网络模型。其中，外网等值方式大致分为两种：(1)直接等值法，将所有外部网络等值为一个规模较小的等值网络，等值方法有Ward等值及其变种和REI等值两种；(2)保留少量外网厂站的详细模型作为缓冲网，而将外网其它部分都作等值的缓冲网等值模型；但是，这些方法都是对外部电网模型采用动态等值的处理，由于系统稳定模式变化的复杂性，等值网络难以实现对原始网络动态特征的完整保全，因此，动态等值法在在线领域一直没有得到很好的解决。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，为大型实时仿真系统建立一套完整的离线、在线模型及数据匹配的计算模型。具体说就是发明一种将时间及空间上不一致的离线模型及数据与在线数据整合，并在秒或分钟级内提供一套建模完整、与实际电力系统工况一致的整合数据的方法。

依据本发明的一种大型电力系统实时仿真系统中模型的拼接及整合的方法，包括以下步骤：

1)在线数据的检查及在线模型的拼接，包括主区/子区电网等值设备映射、子区边界确定和边界处理、子区之间的边界处理、统一电压和功率基准值、等值设备与等值电网的处理，从而得到统一的、详细的电网模型和实时数据；