數據補充和整合方法研究范文

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《電氣時代雜志》2014年第五期

一、潮流數據的補充和整合

計劃潮流計算必備的數據包括未來時刻的網絡拓撲結構、元件參數、發電機有功出力和機端電壓、變壓器分接頭位置、母線負荷有功功率和無功功率、電容電抗器補償情況、聯絡線交換有功功率和電壓（聯絡線作為PV節點處理）等，這些數據都是計劃潮流計算的必備條件。調度計劃的制定是基于實際電網某一歷史相似日時段的潮流斷面制定的，因此計劃潮流缺失的數據可以從歷史相似時段的數據中提取進行補充，這是比較合理的方式，也能夠較準確地反映實際電網的情況。

1.網絡拓撲結構和元件參數網絡拓撲結構表征電網中所有元件的相互連接關系，調度計劃只提供設備的檢修計劃，并不提供未來時刻的網絡拓撲結構。智能電網調度技術支持系統一般維護正常態網絡模型數據，該數據是指電力系統中所有設備在非檢修、非故障情況正常運行情況下的拓撲關系、投運狀態和相關參數。檢修計劃是指調度計劃給出未來時刻系統中各元件是否投入運行的情況。在正常態網絡模型數據的基礎上加載檢修計劃修正網絡拓撲就可以得到系統未來時刻的網絡拓撲結構。網絡的元件參數也取自于正常態網絡模型數據。

2.發電機參數這里簡要介紹某級電網調度部門制定發電計劃的過程：首先，接受上級調度下發的本級電網與外部電網的總功率交換計劃（即受電計劃），該計劃僅指有功計劃；然后根據本級系統負荷預測部門預測出的本級系統負荷（僅有功負荷），由式（1）確定本級電網的總發電量計劃，再制定各發電廠的發電計劃發電總加＋受電總加＝系統負荷（1）在潮流計算中，發電機通常作為PV節點參與計算，在潮流計算前需要知道發電機的有功出力和機端電壓。發電計劃一般只給出某一發電廠未來時刻總的發電量計劃，一般通過分配系數的方式確定該發電廠中各機組的出力情況，如式（2）所示，分配系數可以參考歷史相似日時段的參考斷面PGi為發電廠中發電機i的有功出力；PGF為發電計劃中制定的發電廠總有功出力；KGi為發電機i的有功出力分配系數；PGi，max為發電機i有功出力上限；Si為發電機i的開停機狀態，開機為1，停機為0，發電機開停機狀態取決于檢修計劃；N為發電廠中總的發電機數。發電機機端電壓一般取值相似日時段參考斷面中該發電機的機端電壓實測狀態估計值參與潮流計算。

3.變壓器分接頭位置首先根據檢修計劃確定變壓器的運行情況，分接頭的具體投切位置取相似日時段中該變壓器的實測狀態估計值。

4.母線負荷在潮流計算中負荷通常作為PQ節點參與計算，在潮流計算前要知道母線負荷的有功功率和無功功率。母線負荷預測系統會預測出系統中所有母線節點的有功功率，但是相對于系統負荷測而言，母線負荷預測精度不是太高，預測出的母線負荷值較粗糙，需要經過處理才能參與潮流計算。在忽略系統未建模小機組的情況下，系統負荷通常由母線負荷總加、廠用電和網損三部分組成，而根據式（1），系統負荷等于發電計劃和受電計劃之和，因此全系統有式（4）表示的有功平衡關系在實際運行中，如果將母線負荷預測系統預測出的母線負荷直接帶入上式，會發現有很大的不平衡功率存在，較大的不平衡功率會造成潮流計算不收斂。靜態安全校核是對給定的發電計劃進行安全校核的，在校核過程中發電計劃顯然是不變的，受電計劃也不會改變。而廠用電一般占系統負荷確定的比例，其占系統總負荷的百分比可以從歷史數據中獲取，廠用電也是確定的。網損相對于系統負荷而言較小，一般先按參考斷面電網潮流確定初始的網損率（網損率的定義是網損占系統負荷的比例）確定網損，式（4）中除了母線負荷總加外其他都是確定的，為了使等式成立，即系統中有功功率平衡，只能調節母線負荷總加，即調節各母線負荷。具體調節過程如下所示。1）第一步。計算系統中有功不平衡功率，先用母線負荷預測系統預測出的母線負荷計算母線負荷總加2）第二步。將系統有功不平衡功率∆P按照分配系數分配給各母線負荷。分配系數是在母線負荷預測系統預測的母線負荷的基礎上計算的經過有功不平衡功率的調整之后，系統中有功功率達到平衡，滿足潮流計算的要求。在確定母線負荷有功功率后還要確定母線負荷的無功功率，在實際應用中，對于母線負荷無功功率的確定有3種方式供以選擇。1）母線負荷無功功率直接取相似日時段參考斷面該母線負荷無功功率實測狀態估計值。2）母線負荷有功率已經計算出后，可以通過功率因數的方式計算母線負荷無功功率，即通過下式求解無功功率對于無功分配系數的確定也有兩種方式：一種方式是對于某一確定的母線，用相似日時段歷史參考斷面的無功功率和有功功率的實測狀態估計值的比值作為無功分配系數的取值，即另一種方法是對全系統的母線負荷無功分配系數取一相同的固定值。

5.電容電抗器補償情況電容電抗器在系統中起到無功補償和調整的作用，在計劃潮流計算過程中一般取值為歷史相似日時段參考斷面實測狀態估計值。

6.聯絡線有功功率和電壓目前我國電網已經形成大區互聯電網的格局，各大區電網和外部電網都有聯絡線功率交換，在計算計劃潮流前要知道所研究電網和外界電網的聯絡線有功功率交換情況和聯絡線電壓。在計算計劃潮流時聯絡線通常都是等值為PV節點處理的。本級電網和外部電網有多條聯絡線計劃，下面介紹實際運用中如何確定各條聯絡線上有功功率和電壓。聯絡線有功功率是通過有功分配系數的方式將受電計劃分配給各聯絡線和發電機類似，聯絡線是等值為PV節點參與潮流計算，聯絡線的電壓一般也是取值相似日時段參考斷面中該聯絡線的電壓實測狀態估計值。

二、應用實例

調度計劃并沒有給出未來時刻的無功電壓劃，而確定無功電壓數據（如發電機機端電壓、母線負荷無功功率及聯絡線電壓等）是進行計劃潮流計劃的前提條件，上文介紹了無功電壓數據的取值方式。對于母線負荷無功功率的確定方式有多種，在某省智能電網調度技術支持系統中對于母線負荷無功方式的選擇和本文所提的方法相同，選擇母線負荷無功獲取方式如圖1所示，出現如圖2所示的下拉菜單，有3個選項。在實際運行中對這幾種方式都進行了選擇，結果發現直接取值相似日時段歷史參考斷面實測狀態估計值（即基準斷面無功值）的方式收斂性最好。原因是歷史參考斷面實測狀態估計值本身就是系統中無功合理、收斂的分布方式。通過功率因數的方式確定母線負荷無功功率更加合理，但收斂性不及前者。而計劃潮流是對調度計劃（主要是發電計劃）的安全校核，計劃潮流必須滿足發電計劃的要求，實際系統中校核部門更側重于計劃潮流的有功，不太注重無功，且有功和無功的弱耦合性也決定了無功電壓的選取方式對有功的影響不是太大，所以實際應用中一般為了高收斂性而選擇直接取值相似日時段歷史參考斷面實測狀態估計值的方式。

作者：江濤張丙金單位：南京理工大學自動化學院國電南瑞科技股份有限公司