專利名稱：電網備用容量分析方法及系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及電網技術領域，特別涉及一種電網備用容量分析方法、一種電網備用容量分析系統。
背景技術：
電網備用容量的分析是電網調度控制人員維持電網安全運行的重要調控手段之一，對于提高電網安全、穩定、高質量運行起著重要的作用。目前隨著EMS系統(能量管理系統)在電網調度控制領域的廣泛應用以及EMS系統所包含功能的日益改進，電網調度控制人員通過EMS系統獲取了表征電網運行信息的海量數據。如何在海量的電網運行數據中提取能夠直觀表征電網運行狀態以及表征當前電網調度操作人員所關心的局部數據成為了亟待解決的問題。另一方面，電網調度控制人員的工作負荷隨著電網結構的不斷擴展變得日益繁重。復雜的電網結構使得電網調度控制人員需要面對、處理更加復雜的情況。電網備用容量作為接受系統調度控制人員指令運行的后備機組容量是電網調度控制人員維持電網安全穩定運行的重要調控手段。因此如何向電網調度控制人員傳遞更為精確、細分的電網備用容量對于提高電網安全、穩定、高質運行顯得日益重要。

發明內容
針對上述現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種電網備用容量分析方法，本發明的另一目的在于提供一種電網備用容量分析系統，其獲得的分析結果精確、實時，而且分析效率高。為達到上述目的，本發明采用以下技術方案一種電網備用容量分析方法，包括步驟接收備用容量分析指令，根據所述備用容量分析指令從電網EMS系統獲得電網的實時運行數據，所述實時運行數據包括各投運發電機組的實時輸出功率、輸出功率門限值以及電網的實時潮流運行數據；根據所述實時輸出功率和輸出功率限值分別確定各所述投運發電機組的最大輸出功率裕量，并根據所述最大輸出功率裕量和預設的爬坡速率門限值確定各預設時間尺度下的各所述投運發電機組的備用調節能力；根據所述實時潮流運行數據以及預先獲得的電網網架結構數據分別確定對應各所述時間尺度的各所述投運發電機組在當前電網網架架構限制下的最大出力調整門限值；根據對應的備用調節能力以及對應的最大出力調整門限值分別確定對應各所述時間尺度的各所述投運發電機組的出力調整值；根據各所述出力調整值確定對應所述時間尺度下的電網的最大備用能力和最小備用遺力。
—種電網備用容量分析系統,包括指令接收單元，用于接收備用容量分析指令；數據獲取單元，用于根據所述備用容量分析指令從電網EMS系統獲得電網的實時運行數據，所述實時運行數據包括各投運發電機組的實時輸出功率、輸出功率門限值以及電網的實時潮流運行數據；第一確定單元，用于根據所述實時輸出功率和輸出功率限值分別確定各所述投運發電機組的最大輸出功率裕量，并根據所述最大輸出功率裕量和預設的爬坡速率門限值確定各預設時間尺度下的各所述投運發電機組的備用調節能力；第二確定單元，用于根據所述實時潮流運行數據以及預先獲得的電網網架結構數據分別確定對應各所述時間尺度的各所述投運發電機組在當前電網網架架構限制下的最大出力調整門限值；出力調整值確定單元，用于根據對應的備用調節能力以及對應的最大出力調整門限值分別確定對應各所述時間尺度的各所述投運發電機組的出力調整值；電網備用容量確定單元，用于根據各所述出力調整值確定對應所述時間尺度下的電網的最大備用能力和最小備用能力。根據本發明方案，其接收備用容量分析指令，并基于該分析指令從電網EMS系統獲得各投運發電機組的實時輸出功率、輸出功率門限值以及電網的實時潮流運行數據，可以根據實時輸出功率和輸出功率限值分別確定各所述投運發電機組的最大輸出功率裕量，并根據最大輸出功率裕量和預設的爬坡速率門限值確定預設時間尺度下的各所述投運發電機組的備用調節能力，還可以根據實時潮流運行數據以及預先獲得的電網網架結構數據分別確定對應所述時間尺度下的各所述投運發電機組在當前電網網架架構限制下的最大出力調整門限值，再根據備用調節能力以及最大出力調整門限值分別確定各投運發電機組的出力調整值，根據各出力調整值確定對應所述時間尺度下的電網的最大備用能力和最小備用能力，由于實時輸出功率、輸出功率門限值以及電網的實時潮流運行數據都可以從電網EMS系統中獲取得到，數據的獲取實時而便捷，而且，將電網EMS系統中獲取的實時運行數據集中處理，也大大提高了分析效率，且獲得的分析結果精確、實時。


圖1是本發明的電網負荷密度分析方法實施例的流程示意圖；圖2是本發明的電網負荷密度分析方法具體示例I的IEEE 9節點標準系統結構示意圖；圖3是本發明的電網負荷密度分析系統實施例的結構示意圖。
具體實施例方式以下結合其中的較佳實施方式對本發明方案進行詳細舉例說明，但本發明的實施方式不限于此。在下述說明中，先針對本發明的電網備用容量分析方法的實施例進行說明，再針對本發明的電網備用容量分析系統的實施例進行說明。圖1中示出了本發明的電網備用容量分析方法實施例的流程示意圖。如圖1所示，本實施例中的電網備用容量分析方法包括步驟
步驟SlOl :接收備用容量分析指令，根據所述備用容量分析指令從電網EMS系統獲得電網的實時運行數據，所述實時運行數據包括各投運發電機組的實時輸出功率PiMal、輸出功率門限值Lpi以及電網的實時潮流運行數據，其中，從電網EMS系統獲得電網的實時運行數據的方式可以采用現有的方式，在此不予贅述；步驟S102 :根據所述實時輸出功率Pireal和輸出功率限值分別Lpi確定各所述投運發電機組的最大輸出功率裕量P-w，并根據對應的最大輸出功率裕量和預設的爬坡速率門限值Ltotei確定各預設時間尺度下的各所述投運發電機組的備用調節能力Pa(Ui，其中，
Poireal ^pi Pireali 下標中i的用來標定不同的投運發電機組，= U成,下
標j用于標定不同的時間尺度，時間尺度可以根據實際情況設定以滿足不同的需要，為了給用戶傳遞更為細分的電網備用容量以用于提高電網安全、穩定、高質量運行，一般時間尺度可以包括秒級、分鐘級、小時級，其中秒級、分鐘級、小時級的大小可以由用戶根據需要設定，例如，秒級為30秒,分鐘級為15分鐘,小時級為I小時；步驟S103 :根據所述實時潮流運行數據以及預先獲得的電網網架結構數據分別確定對應各所述時間尺度的各所述投運發電機組在當前電網網架架構限制下的最大出力
調整門限值APNrti ；步驟S104 :根據對應的備用調節能力Padji以及最大出力調整門限值APNetji分別確定對應所述時間尺度下的各所述投運發電機組的出力調整值Pac;ji，其中，Parfji =min{PadJi，A PNetJi}；步驟S105 :根據各所述投運發電機組的出力調整值Parti確定對應所述時間尺度下的電網的最大備用能力Psysmaxj和最小備用能力Psysminj，其中，4 mmi =2" min (Pactij )，^=EJmax(iU)，其中，n為投運發電機組的數量。其中，上述步驟中各投運發電機組的備用調節能力、最大出力調整門限值的計算過程可以是不采用上述先后順序，可以同時進行。據此，根據本實施例中的方案，其接收備用容量分析指令，并基于該分析指令從電網EMS系統獲得各投運發電機組的實時輸出功率、輸出功率門限值以及電網的實時潮流運行數據，可以根據實時輸出功率和輸出功率限值分別確定各所述投運發電機組的最大輸出功率裕量，并根據最大輸出功率裕量和預設的爬坡速率門限值確定預設時間尺度下的各所述投運發電機組的備用調節能力，還可以根據實時潮流運行數據以及預先獲得的電網網架結構數據分別確定對應所述時間尺度下的各所述投運發電機組在當前電網網架架構限制下的最大出力調整門限值，再根據備用調節能力以及最大出力調整門限值分別確定各投運發電機組的出力調整值，根據各出力調整值確定對應所述時間尺度下的電網的最大備用能力和最小備用能力，由于實時輸出功率、輸出功率門限值以及電網的實時潮流運行數據都可以從電網EMS系統中獲取得到，數據的獲取實時而便捷，而且，將電網EMS系統中獲取的實時運行數據集中處理，也大大提高了分析效率，且獲得的分析結果精確、實時，可以調高電網調度控制人員對于電網備用容量的控制水平。在得到電網的最大備用能力和最小備用能力之后，為了方便用戶的查看以及圖形化展示，在上述步驟S105之后，還可以包括步驟步驟S106 :用不同的顏色標注不同時間尺度，例如，以藍色代表秒級、紅色代表分鐘級、綠色代表小時級；步驟S107 :顯示根據各所述時間尺度下電網的最大備用能力、最小備用能力的大小以及顏色標注形成電網的最大備用能力柱狀圖、電網的最小備用能力柱狀圖，或者/和顯示根據各所述時間尺度下的各所述投運發電機組的備用調節能力的大小以及顏色標注生成的投運發電機組的備用調節能力柱狀圖，其中，在顯示在電網的最大備用能力柱狀圖、電網的最小備用能力柱狀圖的同時，還顯示各時間尺度下的各所述投運發電機組的出力調整值，可以便于用戶(主要是電網調度控制人員)直觀了解各時間尺度下的各所述投運發電機組的出力調整情況。另外，為了便于用戶更加直觀的區分各投運發電機組，還可以結合網絡拓撲或者地理實際分布圖，即按照電網拓撲結構圖/投運發電機組的實際分布圖顯示各投運發電機組的備用調節能力柱狀圖。由于,分鐘級、小時級對應的時刻是相對于當前時刻的未來時刻，未來時刻電網負荷相對于當前時刻的電網負荷可能發生變化，因此，為了使分析得到的電網備用容量更加 精確，在預測到未來時刻的電網母線負荷相對于當前時刻的電網母線負荷發生變化時，則根據電網母線負荷預測結果以及預先獲得的電網網架結構數據分別采用潮流計算確定對應時間尺度的各所述投運發電機組在電網網架架構限制下的最大出力調整門限值，預測電網母線負荷是否發生變化可以采用現有方式，在此不予贅述。同時，為了進一步提高電網備用容量的精確性，在計算電網的最大備用容量時，優先分配慢速備用；在計算電網的最小備用容量時，優先分配快速備用。為了便于理解上述本發明方案，以下就兩個具體示例進行詳細說明。需要說明的是，下述各具體示例并不構成對本發明方案的限定。具體示例I如圖2所示,本示例以IEEE 9節點標準系統作為算例,展示本發明的執行過程。圖2中LoadA、LoadB> LoadC表示3個負荷中心，分別需要Genl、Gen2、Gen3這三臺發電機組為其供電。此時節點1、節點2、節點3處的發電機組輸出功率均為100麗，輸出限制均為150MW，其中A機組爬坡速率限制為10MW/min，其中，B機組爬坡速率限制為5MW/min，C機組爬坡速率限制為lMW/min。LoadA、LoadB, LoadC處的負荷功率分別為70MW、100MW、130MW。此時的傳送功率分布為線路7-5為30麗，線路7-8為70麗，線路9_8為60麗，線路9_6為40MW,線路6-1為60MW，線路1-4為40麗。則按照前述方案的計算公式可以得到Pt^eal =Po2real = Po3re3I = 50MW。對于不同時間尺度下的各發電機組的由于爬坡速率限制得到的備用調節能力為秒級、T = 30s 下，Padll = 5MW, Padl2 = 2. 5MW, Padl3 = 0. 5MW ;分鐘級、T = 15分鐘下，Pad21 = 50MW, Pad22 = 50MW, Pad23 = 15MW ;小時級、T = I 小時下，Pad31 = 50MW, Pad32=50MW, Pad33 = 50麗。本示例中是假設電網母線負荷在未來I個小時的時間段內保持不變，通過潮流計算獲得在不出現潮流阻塞的情況下三臺發電機組的出力總值最大為140MW，最小值為125MW。則本示例中最終得到的電網在未來30秒內的備用容量最大，最小值均為8MW,未來15分鐘下系統備用容量最大，最小值均為115MW，未來I小時下系統備用容量最大為140MW，最小值為125MW，關于潮流計算的過程在此不予贅述。具體示例2本示例與示例I的不同之處是系統在于預測出未來15分鐘以及I小時時刻處的電網負荷不同于示例I中的電網的當前負荷。例如，電網負荷預測結果在未來15分鐘處的負荷數值=LoadA為90MW，LoadB為90MW，LoadC為140MW。在未來I小時處的負荷值LoadA為85麗，LoadB為105MW，LoadC為140MW。則在本示例中系統在未來15分鐘處所需的總發電出力320MW，在未來I小時處所需的總發電出力為330MW。由于LoadA、LoadB, LoadC處的負荷水平在未來15分鐘處和I小時處相對于當前狀態發生了變化，因此需要重新運行潮流計算程序計算各所述投運發電機組在電網網架架構限制下的最大出力調整門限值。在本示例中計算系統最大備用容量值時按照優先分配慢速備用以保留快速備用容量，將增加的20麗備用容量優先由發電機組C承擔15麗(lMW/min的變化速率限制最大承擔15麗增量)，同時由于線路結構限制(電網網架架構限制)，最終發電機組C承擔12MW。剩余的系統增量由發電機組B承擔。在計算系統最小備用容量時，優先將系統負荷變化由快速備用承擔，則A發電機組承擔所增加的20MW增量。電網在未來30秒內的備用容量最大、最小值均為8MW，未來15分鐘下系統備用容量最大值為115MW、最 小值為108MW。未來I小時處的電網備用容量計算過程與此相同，只是I小時的時間尺度在本示例中未像15分鐘時間尺度使得發電機組輸出功率變化率限值起到約束作用。通過潮流計算程序計算得到系統三臺發電機組的出力調整總值最大為105MW，最小為95MW。則系統未來I小時處系統備用容量最大為105MW，最小值為95麗。根據上述本發明的電網備用容量分析方法，本發明還提供一種電網備用容量分析系統，以下就對本發明的電網備用容量分析系統的實施例進行詳細說明。圖3中示出了本發明的電網備用容量分析系統實施例的結構示意圖。如圖3所示，本實施例中的電網備用容量分析系統包括指令接收單元301，用于接收備用容量分析指令；數據獲取單元302，用于根據所述備用容量分析指令從電網EMS系統獲得電網的實時運行數據，所述實時運行數據包括各投運發電機組的實時輸出功率PiMal、輸出功率門限值Lpi以及電網的實時潮流運行數據，其中，從電網EMS系統獲得電網的實時運行數據的方式可以采用現有的方式，在此不予贅述；第一確定單元303，用于根據所述實時輸出功率Pireal和輸出功率限值分別Lpi確定各所述投運發電機組的最大輸出功率裕量P—，并根據對應的最大輸出功率裕量和預設的爬坡速率門限值Ltotei確定各預設時間尺度下的各所述投運發電機組的備用調節能力Padji,其中，Poireal = Lp1-Pirali，下標中i的用來標定不同的投運發電機組，
成/丨，下標j用于標定不同的時間尺度，時間尺度可以根據實際情況
設定以滿足不同的需要，為了給用戶傳遞更為細分的電網備用容量以用于提高電網安全、穩定、高質量運行，一般時間尺度可以包括秒級、分鐘級、小時級，其中秒級、分鐘級、小時級的大小可以由用戶根據需要設定，例如，秒級為30秒，分鐘級為15分鐘，小時級為I小時；第二確定單元304，根據所述實時潮流運行數據以及預先獲得的電網網架結構數據分別確定對應各所述時間尺度的各所述投運發電機組在當前電網網架架構限制下的最大出力調整門限值APN6ti ；出力調整值確定單元305，用于根據對應的備用調節能力Padji以及最大出力調整門限值APNeUi分別確定對應所述時間尺度下的各所述投運發電機組的出力調整值Pac^其中， Pactji
min{PadJi，AP
NetjiJ ;電網備用容量確定單元306，根據各所述投運發電機組的出力調整值Paeti確定對應所述時間尺度下的電網的最大備用能力Psy_和最小備用能力Psysminj,其中，
權利要求
1.一種電網備用容量分析方法，其特征在于，包括如下步驟 接收備用容量分析指令，根據所述備用容量分析指令從電網EMS系統獲得電網的實時運行數據，所述實時運行數據包括各投運發電機組的實時輸出功率、輸出功率門限值以及電網的實時潮流運行數據； 根據所述實時輸出功率和輸出功率限值分別確定各所述投運發電機組的最大輸出功率裕量，并根據所述最大輸出功率裕量和預設的爬坡速率門限值確定各預設時間尺度下的各所述投運發電機組的備用調節能力； 根據所述實時潮流運行數據以及預先獲得的電網網架結構數據分別確定對應各所述時間尺度的各所述投運發電機組在當前電網網架架構限制下的最大出力調整門限值；根據對應的備用調節能力以及對應的最大出力調整門限值分別確定對應各所述時間尺度的各所述投運發電機組的出力調整值； 根據各所述出力調整值確定對應所述時間尺度下的電網的最大備用能力和最小備用能力。
2.根據權利要求1所述的電網備用容量分析方法，其特征在于，還包括步驟 用不同的顏色標注不同時間尺度； 顯示根據各所述時間尺度下電網的最大備用能力、最小備用能力的大小以及顏色標注生成的電網的最大備用能力柱狀圖、電網的最小備用能力柱狀圖，或者/和顯示根據各所述時間尺度下的各所述投運發電機組的備用調節能力的大小以及顏色標注生成的各投運發電機組的備用調節能力柱狀圖。
3.根據權利要求2所述的電網備用容量分析方法，其特征在于，按照電網拓撲結構圖/投運發電機組的實際分布圖顯示所述備用調節能力柱狀圖。
4.根據權利要求1至3之一所述的電網備用容量分析方法，其特征在于，還包括步驟 在預測到未來時刻的電網母線負荷相對于當前時刻的電網母線負荷發生變化時，根據電網母線負荷預測結果以及預先獲得的電網網架結構數據采用潮流計算確定對應時間尺度的各所述投運發電機組在電網網架架構限制下的最大出力調整門限值。
5.根據權利要求4所述的所述的電網備用容量分析方法，其特征在于，還包括步驟在計算電網的最大備用容量時，優先分配慢速備用；在計算電網的最小備用容量時，優先分配快速備用。
6.一種電網備用容量分析系統，其特征在于，包括 指令接收單元，用于接收備用容量分析指令； 數據獲取單元，用于根據所述備用容量分析指令從電網EMS系統獲得電網的實時運行數據，所述實時運行數據包括各投運發電機組的實時輸出功率、輸出功率門限值以及電網的實時潮流運行數據； 第一確定單元，用于根據所述實時輸出功率和輸出功率限值分別確定各所述投運發電機組的最大輸出功率裕量，并根據所述最大輸出功率裕量和預設的爬坡速率門限值確定各預設時間尺度下的各所述投運發電機組的備用調節能力； 第二確定單元，用于根據所述實時潮流運行數據以及預先獲得的電網網架結構數據分別確定對應各所述時間尺度的各所述投運發電機組在當前電網網架架構限制下的最大出力調整門限值；出力調整值確定單元，用于根據對應的備用調節能力以及對應的最大出力調整門限值分別確定對應各所述時間尺度的各所述投運發電機組的出力調整值； 電網備用容量確定單元，用于根據各所述出力調整值確定對應所述時間尺度下的電網的最大備用能力和最小備用能力。
7.根據權利要求6所述的電網備用容量分析系統，其特征在于，還包括 標注單元，用于用不同的顏色標注不同時間尺度； 柱狀圖生成單元，用于顯示根據各所述時間尺度下電網的最大備用能力、最小備用能力的大小以及顏色標注生成的電網的最大備用能力柱狀圖、電網的最小備用能力柱狀圖，或者/和顯示根據各所述時間尺度下的各所述投運發電機組的備用調節能力的大小以及顏色標注生成的各投運發電機組的備用調節能力柱狀圖； 顯示單元，用于所述最大備用能力柱狀圖、所述最小備用能力柱狀圖、所述備用調節能力柱狀圖，或者/和顯示單元用于按照電網拓撲結構圖/投運發電機組的實際分布圖顯示投運發電機組的備用調節能力柱狀圖。
8.根據權利要求6或7所述的電網備用容量分析系統，其特征在于 還包括預測單元，用于預測未來時刻的電網母線負荷是否相對于當前時刻的電網母線負荷發生變化，并生成預測結果； 第二確定單元還用于根據電網母線負荷預測結果以及預先獲得的電網網架結構數據分別采用潮流計算確定對應時間尺度的各所述投運發電機組在電網網架架構限制下的最大出力調整門限值。
9.根據權利要求8所述的所述的電網備用容量分析系統，其特征在于，所述電網備用容量確定單元，在計算電網的最大備用容量時，優先分配慢速備用；在計算電網的最小備用容量時，優先分配快速備用。
10.根據權利要求6或7所述的電網備用容量分析系統，其特征在于，還包括與所述數據獲取單元連接的電網EMS系統。
全文摘要
本發明提供一種電網備用容量分析方法及系統，該方法包括步驟接收備用容量分析指令，根據所述備用容量分析指令從電網EMS系統獲得電網的實時運行數據；確定各預設時間尺度下的各所述投運發電機組的備用調節能力；確定對應各所述時間尺度的各所述投運發電機組在當前電網網架架構限制下的最大出力調整門限值；根據對應的備用調節能力以及對應的最大出力調整門限值分別確定對應各所述時間尺度的各所述投運發電機組的出力調整值；根據各所述出力調整值確定對應所述時間尺度下的電網的最大備用能力和最小備用能力。根據本發明方案，也大大提高了分析效率，且獲得的分析結果精確、實時。
文檔編號H02J3/00GK103023019SQ20121048515
公開日2013年4月3日 申請日期2012年11月23日 優先權日2012年9月29日
發明者劉嘉寧, 李普明, 魯躍峰, 占才亮, 李博, 孟子杰, 鐘金, 梁亮 申請人:廣東電網公司電力調度控制中心