数据补充和整合方法研究范文

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《电气时代杂志》2014年第五期

一、潮流数据的补充和整合

计划潮流计算必备的数据包括未来时刻的网络拓扑结构、元件参数、发电机有功出力和机端电压、变压器分接头位置、母线负荷有功功率和无功功率、电容电抗器补偿情况、联络线交换有功功率和电压（联络线作为PV节点处理）等，这些数据都是计划潮流计算的必备条件。调度计划的制定是基于实际电网某一历史相似日时段的潮流断面制定的，因此计划潮流缺失的数据可以从历史相似时段的数据中提取进行补充，这是比较合理的方式，也能够较准确地反映实际电网的情况。

1.网络拓扑结构和元件参数网络拓扑结构表征电网中所有元件的相互连接关系，调度计划只提供设备的检修计划，并不提供未来时刻的网络拓扑结构。智能电网调度技术支持系统一般维护正常态网络模型数据，该数据是指电力系统中所有设备在非检修、非故障情况正常运行情况下的拓扑关系、投运状态和相关参数。检修计划是指调度计划给出未来时刻系统中各元件是否投入运行的情况。在正常态网络模型数据的基础上加载检修计划修正网络拓扑就可以得到系统未来时刻的网络拓扑结构。网络的元件参数也取自于正常态网络模型数据。

2.发电机参数这里简要介绍某级电网调度部门制定发电计划的过程：首先，接受上级调度下发的本级电网与外部电网的总功率交换计划（即受电计划），该计划仅指有功计划；然后根据本级系统负荷预测部门预测出的本级系统负荷（仅有功负荷），由式（1）确定本级电网的总发电量计划，再制定各发电厂的发电计划发电总加＋受电总加＝系统负荷（1）在潮流计算中，发电机通常作为PV节点参与计算，在潮流计算前需要知道发电机的有功出力和机端电压。发电计划一般只给出某一发电厂未来时刻总的发电量计划，一般通过分配系数的方式确定该发电厂中各机组的出力情况，如式（2）所示，分配系数可以参考历史相似日时段的参考断面PGi为发电厂中发电机i的有功出力；PGF为发电计划中制定的发电厂总有功出力；KGi为发电机i的有功出力分配系数；PGi，max为发电机i有功出力上限；Si为发电机i的开停机状态，开机为1，停机为0，发电机开停机状态取决于检修计划；N为发电厂中总的发电机数。发电机机端电压一般取值相似日时段参考断面中该发电机的机端电压实测状态估计值参与潮流计算。

3.变压器分接头位置首先根据检修计划确定变压器的运行情况，分接头的具体投切位置取相似日时段中该变压器的实测状态估计值。

4.母线负荷在潮流计算中负荷通常作为PQ节点参与计算，在潮流计算前要知道母线负荷的有功功率和无功功率。母线负荷预测系统会预测出系统中所有母线节点的有功功率，但是相对于系统负荷测而言，母线负荷预测精度不是太高，预测出的母线负荷值较粗糙，需要经过处理才能参与潮流计算。在忽略系统未建模小机组的情况下，系统负荷通常由母线负荷总加、厂用电和网损三部分组成，而根据式（1），系统负荷等于发电计划和受电计划之和，因此全系统有式（4）表示的有功平衡关系在实际运行中，如果将母线负荷预测系统预测出的母线负荷直接带入上式，会发现有很大的不平衡功率存在，较大的不平衡功率会造成潮流计算不收敛。静态安全校核是对给定的发电计划进行安全校核的，在校核过程中发电计划显然是不变的，受电计划也不会改变。而厂用电一般占系统负荷确定的比例，其占系统总负荷的百分比可以从历史数据中获取，厂用电也是确定的。网损相对于系统负荷而言较小，一般先按参考断面电网潮流确定初始的网损率（网损率的定义是网损占系统负荷的比例）确定网损，式（4）中除了母线负荷总加外其他都是确定的，为了使等式成立，即系统中有功功率平衡，只能调节母线负荷总加，即调节各母线负荷。具体调节过程如下所示。1）第一步。计算系统中有功不平衡功率，先用母线负荷预测系统预测出的母线负荷计算母线负荷总加2）第二步。将系统有功不平衡功率∆P按照分配系数分配给各母线负荷。分配系数是在母线负荷预测系统预测的母线负荷的基础上计算的经过有功不平衡功率的调整之后，系统中有功功率达到平衡，满足潮流计算的要求。在确定母线负荷有功功率后还要确定母线负荷的无功功率，在实际应用中，对于母线负荷无功功率的确定有3种方式供以选择。1）母线负荷无功功率直接取相似日时段参考断面该母线负荷无功功率实测状态估计值。2）母线负荷有功率已经计算出后，可以通过功率因数的方式计算母线负荷无功功率，即通过下式求解无功功率对于无功分配系数的确定也有两种方式：一种方式是对于某一确定的母线，用相似日时段历史参考断面的无功功率和有功功率的实测状态估计值的比值作为无功分配系数的取值，即另一种方法是对全系统的母线负荷无功分配系数取一相同的固定值。

5.电容电抗器补偿情况电容电抗器在系统中起到无功补偿和调整的作用，在计划潮流计算过程中一般取值为历史相似日时段参考断面实测状态估计值。

6.联络线有功功率和电压目前我国电网已经形成大区互联电网的格局，各大区电网和外部电网都有联络线功率交换，在计算计划潮流前要知道所研究电网和外界电网的联络线有功功率交换情况和联络线电压。在计算计划潮流时联络线通常都是等值为PV节点处理的。本级电网和外部电网有多条联络线计划，下面介绍实际运用中如何确定各条联络线上有功功率和电压。联络线有功功率是通过有功分配系数的方式将受电计划分配给各联络线和发电机类似，联络线是等值为PV节点参与潮流计算，联络线的电压一般也是取值相似日时段参考断面中该联络线的电压实测状态估计值。

二、应用实例

调度计划并没有给出未来时刻的无功电压划，而确定无功电压数据（如发电机机端电压、母线负荷无功功率及联络线电压等）是进行计划潮流计划的前提条件，上文介绍了无功电压数据的取值方式。对于母线负荷无功功率的确定方式有多种，在某省智能电网调度技术支持系统中对于母线负荷无功方式的选择和本文所提的方法相同，选择母线负荷无功获取方式如图1所示，出现如图2所示的下拉菜单，有3个选项。在实际运行中对这几种方式都进行了选择，结果发现直接取值相似日时段历史参考断面实测状态估计值（即基准断面无功值）的方式收敛性最好。原因是历史参考断面实测状态估计值本身就是系统中无功合理、收敛的分布方式。通过功率因数的方式确定母线负荷无功功率更加合理，但收敛性不及前者。而计划潮流是对调度计划（主要是发电计划）的安全校核，计划潮流必须满足发电计划的要求，实际系统中校核部门更侧重于计划潮流的有功，不太注重无功，且有功和无功的弱耦合性也决定了无功电压的选取方式对有功的影响不是太大，所以实际应用中一般为了高收敛性而选择直接取值相似日时段历史参考断面实测状态估计值的方式。

作者：江涛张丙金单位：南京理工大学自动化学院国电南瑞科技股份有限公司