基于潮流匹配与计算模型拼接的多模式DTS互联方法

摘要

本发明公开了一种基于潮流匹配与计算模型拼接的多模式DTS互联方法，包括下列步骤:1)在地调侧建立省地重叠设备的映射关系；在地调侧定义需要发送潮流数据给省调的设备以及需要从省调获取潮流数据的设备；2)定义参与联网的每个子系统的信息；3)分别在省地建立互联通讯进程；4)对省地现有的DTS潮流计算模块进行改造，使其适应互联的需求；5)启动联网后，互联通讯进程实时的将本系统的报文发送到其他互联子系统；同时接收其他所有子系统的报文交由潮流模块进行处理。本发明的方法，省调无需进行大量拼接计算就能获得较精确的计算结果；地调通过计算模型拼接计算可以真实反映出外网方式变化对本地网络的影响。

说明书

技术领域

本发明属电力系统分析领域，更准确地说本发明涉及一种基于潮流匹配与计算模型拼接的多模式DTS互联方法。

背景技术

随着电网规模的扩大，在电网供电质量得到提高、抵御单一故障能力得到增强的同时，出现连锁故障、造成电网大面积停电的潜在威胁也大大增加。互联大电网运行条件下发生严重故障对各区域电网的影响比以前要大得多，各级调度的协调配合是至关重要的。作为调度员培训仿真的有力工具，如何利用DTS系统来实现联合反事故演习成为各级调度中心共同关心的问题。

目前使用DTS系统进行联合反事故演习大体可分为两种思路：集中式的统一仿真和分布式联网仿真。集中式的统一仿真方案，是将各级参演单位的电网全部进行建模，建立一个满足联合反事故演习要求的全网统一的一体化模型，各级调度均在这个一体化模型上进行联合反事故演习；分布式联网仿真是充分利用现已建成的DTS系统的资源，将各级DTS系统互联起来。采用演习过程中边界断面数据和事件的交换，实现上下级DTS系统的交互。

文献1《电力系统多区域网络模型拼接方法》(中国专利申请号200610166302.1，公开日2007年7月25日)披露了一种电力系统多区域网络模型拼接方法。使用该方法，可以将各区域实际的网络模型拼接成集中式的全模型。虽然采用文献1的方法可以直接由模型拼接来形成全网模型，避免了人工建模的工作量，为集中式统一仿真提供了有利的基础，但该方法存在的主要问题是在进行实际网络模型拼接过程中同样存在巨大的工作量。此外，由于电网模型变动频繁，在维护中也存在同样的问题，因此，很难将这种方法应用于实际的DTS互联系统中。

文献2《基于互联网的DTS联合培训仿真系统》(继电器2006年第34卷第2期第70页)披露了一种将“主从分裂算法”的思想运用到输电网互联分析中的分布式潮流算法。该算法在计算中将地调侧视为省调侧的广义负荷端；将省调侧视为地调侧的广义电源端。

将上述思想运用于实际联网过程中，省、地调在演习过程中实时交互各自关口的潮流值和操作事件，实现省、地潮流和设备状态的同步。省调通常以220kV主变为关口值，跟踪地调主变潮流的变化；地调通常以220kV边界联络线为关口，跟踪省调联络线的潮流变化，开关刀闸等操作作为事件进行即时交互。这种模式也是目前国内使用较为普遍的省地联网模式。

使用该算法存在以下问题：①地调建模中通常不包含外网模型信息，而是简单的将边界联络线等值成发电机进行处理，因此无法真实反映出外网方式发生变化时对内网、特别是对边界的影响；②省地各自建模，联网过程中潮流结果受模型影响较大，特别是受支路参数的影响，造成省地重叠部分潮流计算结果不一致。

文献3《基于计算模型拼接的互联系统分布式潮流计算方法》(中国专利申请号CN200710191542.1)披露了一种基于计算模型拼接的互联系统分布式潮流计算方法。该算法在子网间也无任何外层协调迭代计算，从而避免了复杂的算法组织模式，同时具备和全网一体化计算完全一致的计算结果。该算法将各子网的计算模型都拼接到主网，在主网侧进行全网潮流的计算，然后将计算结果返回给各子网。

如将上述算法直接运用于实际联网系统中，随着参与联网的子网数量增多，主网的计算规模和计算量都在不断的增大，对主网潮流计算的速度和收敛性都有较大影响。因此，针对实际运行系统的特点，需要对该算法进行改进，联网过程中主网和从网应该是平等关系，主网和从网都进行计算模型文件的发送，不再由主网对全部的模型进行拼接计算和结果返回，而是主网和从网各自对所需的电网模型进行拼接，各自对拼接后模型进行潮流计算，并将计算结果回写到本地对应设备中。

发明内容

对实际工程中省地不同建模方式进行分析可知：

1)省调建模通常包含了220kV以上的全部主网架，220kV主变通常等值成负荷。联网过程中省调并不关心220kV以下的具体运行方式，因此只需要以20kV主变为关口，跟踪地调负荷变化即可，而无需对联网的地调进行计算模型拼接，这样既能保证联网结果的准确性又无需进行大量的拼接运算。因此省调适合采用关口潮流匹配模式。

2)地调建模中不包含管辖范围外的电网模型，通常将边界联络线作为等值发电机处理，如果采用关口潮流匹配模式来跟踪省调的潮流变化，无法真实反映外网变化对内网运行方式的影响，因此联网过程中需要将省调的计算模型与本地模型进行实时拼接，以获得更精确的计算结果。因此地调更适合采用计算模型拼接模式，且计算模型拼接的工作应该在地调侧来完成。

本发明的发明目的是：

1.为了适应实际工程中省地对联网模式的不同需求，提供一种既支持关口潮流匹配模式，又支持计算模型拼接模式的多模式省地DTS互联方法。

2.在互联过程中，省地可以随时根据需要在关口潮流匹配模式和计算模型拼接模式之间进行切换。

为了实现上述目的，本发明采取以下的技术方案来实现：

基于潮流匹配与计算模型拼接的多模式DTS互联方法，包括下列步骤：

1)在地调侧建立省地重叠设备的映射关系；在地调侧定义需要发送潮流数据给省调的设备以及需要从省调获取潮流数据的设备；

2)定义参与联网的每个子系统的信息，包括主机名、IP地址、初始联网模式等。初始联网模式可设置成关口潮流匹配模式或计算模型拼接模式；

3)分别在省地建立互联通讯进程，通讯进程采用标准TCP/IP协议在不同互联子系统之间进行报文传输，负责处理联网过程中互联DTS子网之间所有报文的实时发送/接收，包括计算模型信息、潮流和事件报文等；

4)对省地现有的DTS潮流计算模块进行相应改造，使其适应互联的需求；

5)启动联网后，互联通讯进程实时的将本系统的报文发送到其他互联子系统；同时接收其他所有子系统的报文并交由潮流模块进行处理。

前述的基于潮流匹配与计算模型拼接的多模式DTS互联方法，其特征在于：在所述步骤3)中，通讯进程采用标准TCP/IP协议在不同互联子系统之间进行报文传输。

前述的基于潮流匹配与计算模型拼接的多模式DTS互联方法，其特征在于：在所述步骤4)中，对省地现有的DTS潮流计算模块进行改造过程中，使潮流模块既能处理互联过程中的潮流匹配报文，又能处理互联过程中的计算模型报文，包括对本地计算模型的导出和对其他子系统计算模型的拼接计算。

前述的基于潮流匹配与计算模型拼接的多模式DTS互联方法，其特征在于：在所述步骤5)中，互联通讯进程既发送/接收潮流报文，也发送/接收计算模型报文。

前述的基于潮流匹配与计算模型拼接的多模式DTS互联方法，其特征在于：在所述步骤5)中，潮流模块根据每个子系统模式设置的不同，对接收到的潮流报文和计算模型报文进行筛选处理，如果某子系统设置为关口潮流匹配模式，则只处理该子系统发送过来的潮流报文；如果设置为计算模型拼接模式，则对该子系统的计算模型报文与本地计算模型进行自动拼接，将拼接后的模型用于潮流计算。

前述的基于潮流匹配与计算模型拼接的多模式DTS互联方法，其特征在于：在所述步骤5)中，联网过程中潮流匹配和计算模型拼接的多模式实现方法为：

51)潮流模块中加入计算模型导出功能，在每次网络拓扑后将计算模型导出成文件存放在指定目录下，并为该文件打上时标；将计算模型拼接功能嵌入潮流模块中，潮流根据需要对接收到的计算模型自动进行拼接计算；

52)互联通讯进程对潮流计算的过程和结果进行实时的监视，如果发现计算模型存放目录下有更新的计算模型文件，则立刻将该计算模型文件读出并发送给其他联网子系统；

53)地调的互联通讯进程根据步骤1)中的定义，周期性的从潮流中获取需要往省调发送的潮流结果和需要从省调获取潮流的设备信息，发送给省调；省调对于接收到的需要获取潮流的报文，立刻从潮流中将相关设备的潮流值取出并返回给地调，而对于地调发送的要求写入的潮流报文，则转交给潮流进行处理。

本发明的有益效果：采用本发明的方法进行DTS互联，克服了省地采用单一模式进行计算所带来的缺点，省地均可根据自己的实际需要在关口潮流匹配与计算模型拼接模式之间进行切换，一方面省调无需进行大量拼接计算就能获得较精确的计算结果；另一方面地调通过对省调计算模型的实时拼接计算，克服了仅使用自身建模计算带来的缺陷，真实的反映出外网方式变化对本地网络带来的影响。

附图说明

图1是省调和对应地调A、B的建模示意图；

图1a为省调建模示意图；

图1b为地区A的建模示意图；

图1c为地区B的建模示意图；

图2是地调A采用计算模型拼接、地调B采用关口潮流匹配模式对应的省调模型拼接结果示意图；

图3是地调A与省调进行计算模型拼接的结果示意图；

图4是多模式省地DTS互联实现方法流程图。

具体实施方式

在本发明中，披露了联网过程中潮流匹配和计算模型拼接的多模式实现方法以及多模式的实时切换方法。为实现互联过程中省地对联网模式的不同需求，本发明披露了一种多模式的DTS互联方法，该方法既能支持关口潮流匹配模式，又能支持计算模型拼接模式，同时该方法对参与联网的每个子系统的联网模式设置进行实时监测，根据不同的模式设置采用不同的处理方式。

多模式的实现方法步骤如下：

51)潮流模块中加入计算模型导出功能，在每次网络拓扑后将计算模型导出成文件存放在指定目录下，并为该文件打上时标；将计算模型拼接功能嵌入潮流模块中，潮流可根据需要对接收到的计算模型自动进行拼接计算。

52)互联通讯进程对潮流计算的过程和结果进行实时的监视，如果发现计算模型存放目录下有更新的计算模型文件，则立刻将该计算模型文件读出并发送给其他联网子系统。

53)地调的互联通讯进程根据步骤1)中的定义，周期性的从潮流中获取需要往省调发送的潮流结果和需要从省调获取潮流的设备信息，发送给省调；省调对于接收到的需要获取潮流的报文，立刻从潮流中将相关设备的潮流值取出并返回给地调，而对于地调发送的要求写入的潮流报文，则转交给潮流进行处理。

54)潮流计算模块在计算潮流之前，先对接收到的各个子系统的潮流报文和计算模型报文进行判断，如果某子系统为计算模型拼接模式，则对接收到的该子系统的计算模型报文进行拼接计算，丢弃该子系统的潮流报文；如果为潮流匹配模式，则直接处理该子系统的潮流报文，对本地的出力/负荷进行修正，丢弃该子网的计算模型报文。

联网过程中可以对各子网的联网模式进行实时切换，系统会实时监测每个子系统联网模式的变化并采用相应的方式来进行计算。

下面以省调与两个地调互联来说明联网模式实时切换方法。图1是省地网络建模的简化示意图，也代表了国内各调度中心的电力系统应用软件普遍的建模方式，图1(a)为省调建模示意图，其中左边部分属于地区A，右边部分属于地区B，l₃为地区AB之间的联络线，厂站内的220kV主变通常等值成负荷；图1(b)、图1(c)分别对应了地区A、地区B的建模示意图，通常地区间的联络线作为等值发电机进行处理，且包含了220kV主变以下的完整建模。

假定联网初始阶段两地调均采用潮流匹配模式，此时的实现方案如下：

a)地调A和地调B周期性的将需要发送的S_A、S_B主变高压侧潮流值、要求获取潮流的l₃等值发电机信息、潮流模块导出的本地的最新计算模型文件发送到省调。省调接收到报文后，先将主变潮流值转交给潮流模块备用；将计算模型报文解析成文件并放入指定目录中，为文件打上时标；对于地调要求获取l₃潮流的报文，从潮流模块中获取联络线潮流值并返回给各自地调；同时省调也将本地最新的计算模型报文文件发送给地调A和地调B。

b)潮流模块在进行潮流计算前，对参与联网的A、B地调的联网模式进行检测，此时均为潮流匹配模式，将接收到的地调主变高压侧潮流值写入本地系统中，来修正两台主变等值负荷的潮流值，而对于地调的计算模型文件则不进行处理。

假定将地调A切换到计算模型拼接模式，地调B仍然保持潮流匹配模式，此时的实现方案如下：

c)互联报文的接收和处理仍然如前述省调的步骤a)所示。

d)潮流模块在进行潮流计算前，对参与联网的A、B地调的联网模式进行检测，此时地区A已切换为计算模型拼接模式，潮流计算读取接收到的A的最新计算模型文件，与之前导出的本地最新计算模型文件进行拼接，拼接点自动选择为主变高压侧。以拼接点为界，省调的220kV主变等值负荷被切割；地调220kV主变高压侧以上的所有设备被切割。拼接后的结果，省调包含了本地220kV以上所有设备以及地区A的220kV以下设备。地区B仍然为潮流匹配模式，按照前述步骤b)直接对厂站S_B的等值负荷进行修正。拼接后的省调电网模型如图2所示。以此拼接后的模型进行潮流计算，并在计算结束后将S_A厂站主变高压侧潮流结果回写到图1省调S_A厂站主变等值负荷中。

以上以省调侧为例说明了多模式实现和实时切换方法，在地调侧的实现方案是类似的，下面对地调侧的实现方案进行简要说明：

通常地调在互联过程中只需要与省调进行互联，与其他地区之间并不直接进行数据交互，以图1中地区A为例，所需的与地区B之间的边界联络线l₃的信息直接从省调获得，无需再与地区B有数据交互。

假设地区A与省调之间初始联网模式为关口潮流匹配模式，实现步骤为：

a)地调潮流报文、计算模型报文的发送与处理过程等与前述的省调步骤a)相同。

b)由于与省调采用潮流匹配模式，地调潮流模块在进行潮流计算时直接将省调返回的潮流报文进行处理，修正本地网络中的l₃等值发电机的潮流值。

将省调的联网模式切换成计算模型拼接，则此时的实现步骤如下：

c)省地之间报文的接收和处理仍然如前述地调的步骤a)所示。

d)此时省调的模式已经切换为计算模型拼接模式，地调不再处理省调返回的潮流报文，而是在潮流计算前对省调的计算模型进行解析，与本地计算模型进行拼接，拼接点仍然选择为220kV主变高压侧。此时，地调模型中220kV以上的所有设备被切割，省调的220kV主变等值负荷被切割，最终拼接成一个地调220kV以下电网模型+省调模型的计算模型，如图3所示，在此模型上进行潮流计算，并将计算过程中被切割的220kV以上设备的计算结果回写到地调模型的对应设备上。

基于关口潮流匹配与计算模型拼接的多模式省地DTS互联实现方法的流程图如图4所示。

本发明按照优选实施例进行了说明，应当理解，但上述实施例不以任何形式限定本发明，凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案来进行基于关口潮流匹配与计算模型拼接的多模式省地DTS互联，均落在本发明的保护范围之内。