安全校核及計劃修正系統在電網調度中的實用化研究

摘 要：該系統以實用性為出發點，結合電網生產實際流程提出與EMS、數據平臺一體化的系統設計框架。系統采用分布式并行計算體系的N-1計算采用靈敏度分析法和逐次微調機制的靈敏度的反向等量配對核心算法，利用動態網絡拓撲技術和綜合數據校驗機制對基礎數據進行優化校驗。通過圖形變化、數據化和色彩視覺化效果，從多角度、多層次、直觀可視化的展示校核結果信息和計算誤差比對信息。系統投入實際運行以來運行穩定，實用性強。

關鍵詞：EMS； 一體化； 實用化； 安全校核； 計劃修正

中圖分類號：

TN915-34

文獻標識碼：A

文章編號：1004-373X(2011)19

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Practical Research of Security Checking and Generation Scheduling

Correction System in GRID Dispatching

LI Min-ke， LI Ya-ru

(Yangling Vocational and Technical College， Yangling 712100， China)

Abstract： A system integrated with EMS and PSIDP whose design frame is put forward combined with practical producing process of power grid. The N-1 calculation of distributed parallel computing system in the designed system adopted sensitivity analysis and the core algorithm of fine-tuning mechanism for sensitivity reversed equivalent matching. The dynamic network topology and comprehensive data validation were used to optimize and validate basic data. Validate results and calculation errors comparable information could be intuitively displayed by graphics alteration， datamation and colorful visual effect from multi-angle and multilayer. The system has practical performance and stable running.

Keywords： EMS; integration; practical; safety validation; plan amendment

收稿日期：2011-04-02

0 引 言

近年來，隨著電網規模的跨越發展，電網運行方式日益復雜， 迫切需要依靠新的科技手段，提高電網的監控水平和調度的智能決策水平。2008年，華東電網各省(市)正在進行日計劃安全校核功能實用化工作。

安全校核及計劃修正系統是調度管理領域的傳統課題，有關系統理論研究和實際應用已經有較多的文獻報道，核心算法技術和功能設計較為成熟［1-3］。但在涉及海量數據匯聚的系統中，如何實現基礎信息綜合校驗和快速查詢、關鍵信息高層次抽象和重要主題突出展現等實際工程應用較少報道。

本文結合福建電網的工程實際，從系統設計、核心算法改進和可視化人機展示等實用化技術研究及應用進行闡述。

1 系統結構設計

系統結構設計如圖1所示，系統構建在Ⅱ區EMS及數據平臺上，按照“自上而下”的設計思想，采用單點維護，全局共享原則，減少系統維護工作量，保證系統環境的真實性和系統的實用性。

圖1 安全校核及計劃修正系統結構圖

系統通過數據平臺提供統一標準的數據服務接口和跨區數據傳輸功能，匯聚了系統計算所需的檢修計劃、穩定限額、模型參數、發電計劃等各類數據；通過EMS提供統一圖形、統一的模型、實時數據的一體化、基礎數據一致性、一體化的人機模式和系統管理，為安全校核及計劃修正系統提供了良好的技術支撐環境。

系統軟件主要由安全校核及計劃修正控制臺、數據校驗、核心計算軟件、人機展示組成。

2 系統功能

2.1 控制臺

如圖2所示，安全校核及計劃修正控制臺遵循生產流程設計，從控制步驟和重點信息展示著手，主要分為數據準備、計算配置、校核計算和安全校正幾個重要的控制步驟。系統通過控制臺可以方面的查詢數據準備情況，便捷的選擇核心算法、計算內容、監視內容和校核時段等計算配置，實現對計算的過程信息實時監控，直觀地查詢校核結果和計劃修正信息。

圖2 系統控制臺

2.2 核心算法改進

安全校核及計劃修正系統主要的核心算法包括安全校核算法和計劃修正算法。安全校核算法主要是注重計算準確性和計算時間；計劃修正算法主要是注重計劃修正結果的可執行性。

2.2.1 安全校核算法改進

對于大型電網的次日96個時段進行N-1安全校核，需要進行大量的潮流、故障計算。為了縮短計算時間，根據計算的松耦合度點，系統采用了分布式并行計算體系結構［4］，N-1計算采用靈敏度分析法［2，4］。

系統采用1臺協調機和若干臺子機共同組成，協調機綜合各子機的計算量和實時性能等來協調控制。如圖3所示，在各子機，采用多進程計算模式，進一步增加計算速度。各子機配置一個調度進程和若干子進程組成。調度進程負責接收協調機發來的計算任務，并分配給各個計算子進程，并將計算結果返回協調機。系統N-1計算采用靈敏度分析法，將線路開斷視為正常情況的一種擾動，以節點注入功率的增量來模擬相應的斷線，快速提供系統詳細的運行指標信息。

2.2.2 計劃修正算法改進

計劃修正算法采用基于靈敏度的反向等量配對算法，配合優化策略，對安全校核越限斷面進行綜合修正［5］。

圖3 計算子機多進程計算結構

系統采用基于靈敏度的反向等量配對調整算法逐次微調機制，逐步試探，微量減弱越限程度，試探調整過程可隨時停止并實時給出調整方案，算法魯棒性強。

2.3 數據校驗

系統通過數據平臺整合了聯絡線計劃、檢修計劃、發電計劃、系統負荷預測、母校負荷預測、電網模型、穩定限額和電網參數等數據，采用動態網絡拓撲技術和綜合數據校驗對計算準備數據進行校驗，并提供便捷的校驗信息的查詢，保證了數據的完整性和正確性。

2.3.1 動態網絡拓撲技術

系統根據電網實時斷面信息，未來網絡拓撲斷面和計算前后的檢修計劃，校驗檢修計劃中設備狀態變化、電網模型和參數的可疑信息。

2.3.2 綜合數據校驗機制

系統根據數據之間的邏輯關系，檢查母線負荷預測、機組計劃、聯絡線計劃、檢修計劃、穩定限額等數據的完整性和數據的關聯性，校驗系統計算基礎數據的可疑信息。

2.4 校核結果可視化展示

安全校核及計劃修正系統是數據集散中心與結果展示中心。系統數據挖掘技術，采用圖形變化結合數據、表格、曲線、柱狀圖，應用色彩組合等不同的視覺效果，從多角度、多層次、直觀可視化的展示校核結果信息，讓用戶能直接看到最重要的信息。主要分為基態和N-1越限信息展示和調度危險點信息展示。

2.4.1 基態和N-1越限信息可視化展示

如圖4所示，系統通過數據挖掘技術，對基態越限信息、N-1和故障組掃描越限信息中的開斷元件與越限元件進行多角度關聯，提高展示信息的有效性與關聯度。系統以柱狀圖可視化展示基態越限信息和N-1越限信息，用戶通過柱狀圖從橫向時間軸上直觀了解全天變壓器支路、線路、斷面的越限個數。系統提供關聯表格從縱向信息關聯上方便的對每個斷面的越限信息進行多角度關聯展示、比較任意一段時間內任意支路潮流、發電功率或負荷功率組合的潮流變化過程，并直觀衡量潮流計算結果的準確性，高效準確把握全天電網薄弱環節。

2.4.2 調度危險點信息可視化展示

如圖5所示，系統根據生產流程，將日前安全校核的結果按照早班、中班、晚班分時段展示。

圖4 基態潮流和N-1故障掃描越限信息展示

圖5 調度危險點信息展示

將基態重載斷面、N-1過載1斷面(120%<過載程度≥140%)和N-1 過載2斷面(>140)信息按照柱狀圖、表格和曲線進行統計和展示，通過色彩組合等不同的視覺效果，直觀的向調度員展示當班重點需要關注重載、過載的危險點信息。

2.5 多角度準確性分析

為了提高算法準確性和基礎數據的準確性，有效提高安全校核準確性，保障安全校核實用性，系統從不同角度、系統性的分析計算誤差產生的原因進行多種方法的準確性檢驗。

2.5.1 與離線計算軟件結果比對

系統按照BPA潮流計算文件格式，導出系統計算使用的檢修計劃、聯絡線計劃、發電計劃、母線負荷預測、系統平衡機設置等安全校核計算數據，基于相同電網數據狀態下通過與離線計算軟件(BPA)的結果進行潮流計算結果準確性比對。

2.5.2 與實際潮流比對

系統提供各個時段日前基態計算潮流與執行日實際潮流差值，進行計算的準確性對比分析，以檢查日前各類計劃數據與實際執行過程中實際數據的偏差，進一步對系統負荷預測誤差、母線負荷預測誤差、發電計劃調整、運行方式的改變。

3 結 語

本文以系統實用化出發點，在EMS及數據平臺基礎上構建了一個符合生產流程一體化的安全校核及計劃修正系統。介紹了核心算法改進、基礎數據校驗、可視化的人機展示和多角度的算法準確性分析關鍵實用化技術。系統在實際應用中表現出的快速、準確、直觀展示重要信息等特征，說明了本系統具有較強的實用性及科學性。

隨著電力系統及其應用軟件不斷發展和完善，安全校核及計劃修正的實用化要求將更高。需要總結安全校核實用化工作的經驗，進一步研究動態安全校核、并行計算技術和基于安全約束的機組組合和經濟調度技術研究。

參 考 文 獻

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