線損在線監(jiān)測與決策系統(tǒng)解決方案

2018-03-30 15:31:14 南京河海電力軟件有限公司　點擊量：評論 (0)

一、系統(tǒng)介紹隨著電力市場化進程的加快，作為能夠綜合反映和體現(xiàn)電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計、生產(chǎn)運行和經(jīng)營管理水平的線損率越來越引起電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)

一、系統(tǒng)介紹

隨著電力市場化進程的加快，作為能夠綜合反映和體現(xiàn)電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計、生產(chǎn)運行和經(jīng)營管理水平的線損率越來越引起電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)的重視。降低線損、提高電網(wǎng)效率可以帶來巨大的社會和經(jīng)濟效益，已經(jīng)成為電力企業(yè)孜孜以求的目標。電力網(wǎng)規(guī)劃、電力網(wǎng)接線方案的比較和變電所的設(shè)計，都需要進行線損理論計算。這種規(guī)劃、設(shè)計階段的線損計算所要求的準確度并不高，但要求計算方法簡便、實用，所以表格法和計算曲線法比較理想。局部的線損理論計算，可用于對一些降損技術(shù)措施的效益進行預計，通過技術(shù)經(jīng)濟比較來選擇經(jīng)濟合理的降損方案。

比較全面細致的線損理論計算可以確定線損電量的大小及其構(gòu)成，也可以揭示技術(shù)線損電量與運行的電壓水平、負荷、平均功率因數(shù)等因素之間的關(guān)系，從而能比較科學地制定降損的技術(shù)措施；全面的線損理論計算的結(jié)果，還可與統(tǒng)計所得的統(tǒng)計線損電量相比較，從而估計出管理損耗電量的大小，為降低管理損耗電量提供依據(jù)。

本產(chǎn)品是一套實時計算與離線分析相結(jié)合的大型線損管理系統(tǒng)，周期性地從SCADA/EMS系統(tǒng)獲取實時數(shù)據(jù)，進行網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)估計、拓撲分析、潮流計算，最終得到全網(wǎng)線損信息用以分析，以便科學、及時有效地指導降損工作，降低人工勞動強度，使線損計算分析與降損工作更具有科學性。

二、技術(shù)原理

1、 實時計算

按照一定的周期從SCADA/EMS系統(tǒng)獲取實時數(shù)據(jù), 接收到數(shù)據(jù)后，然后進行網(wǎng)絡(luò)拓撲分析，進行電網(wǎng)潮流計算和線損計算。系統(tǒng)能夠自動適應運行方式的變化，避免了繁瑣的數(shù)據(jù)輸入，特別是24小時運行數(shù)據(jù)的輸入，使得電網(wǎng)線損理論計算在數(shù)據(jù)收集、輸入、潮流收斂性調(diào)整等工作變得較為簡便。在對全系統(tǒng)統(tǒng)一的負荷實測和線損理論計算與分析的工作時，可以節(jié)省較多的人力物力。同時，通過潮流核對，能夠提高了計算精度。

2、 在線分析

通過在圖形上對線路和變壓器的開停操作,調(diào)整當前運行方式得到更加合理的網(wǎng)損結(jié)果,為不同時期下運行方式的調(diào)整提供理論計算支持。

三、主要功能

1、數(shù)據(jù)接口

實時數(shù)據(jù)可以通過以下兩種方式獲取:

(1) 從SCADA系統(tǒng)獲取；

(2) 從AVC系統(tǒng)獲取。

2、建模系統(tǒng)

通過系統(tǒng)一次接線圖來建立電網(wǎng)模型, 提供方便友好的參數(shù)錄入界面,錄入電網(wǎng)設(shè)備的基本參數(shù),提供遠程實時修改電網(wǎng)模型功能。

(1) 繪制一次接線圖：根據(jù)電力網(wǎng)的習慣畫法，將計算機工具條上以符號標識的各種元件用鼠標分別添加到圖中相應位置，程序按邏輯會自動把元件連接起來，從而完成圖形繪制任務(wù)。圖形可以任意放大、縮小、平移，以便線損計算人員檢查分析圖形的完整性和正確性。

(2) 元件參數(shù)輸入：線損計算人員在所繪制的圖形上用鼠標單擊某元件，程序會自動彈出該元件的對話框，然后把元件參數(shù)輸入到對話框中，這樣就完成了數(shù)據(jù)錄入工作，這種按圖形輸入數(shù)據(jù)的方式直觀、簡單、不易出錯?？梢赃x擇參數(shù)批量輸入對話框，進行參數(shù)批量輸入，另外，程序還提供批量倒入SCADA系統(tǒng)元件參數(shù)的功能，從而大大地加快輸入速度，減少輸入的工作量。

(3) 元件連通性分析：一次接線圖繪制完成后，電網(wǎng)中各個元件應該是相互連通的，即：任意設(shè)定一個元件為頂點，系統(tǒng)都可以找出與之相連的各個元件以及他們之間相互連接的路徑，如果再在各個路徑上加入權(quán)值（損耗、電壓降或者節(jié)點數(shù)）就可以找出相應的最?。眩┞窂?。所以說，進行元件連通性分析，是檢驗一次接線圖繪制質(zhì)量的工具，也是進行網(wǎng)絡(luò)拓撲分析與線損計算的基礎(chǔ)。

3、線損在線計算及監(jiān)測

(1) 網(wǎng)絡(luò)拓撲分析：本模塊設(shè)計為一個獨立的功能模塊，其功能：根據(jù)開關(guān)元件的狀態(tài)變化，自動分析當前電網(wǎng)的運行情況，并以拓撲節(jié)點、等值支路及拓撲島的形式載入內(nèi)存。首先，判斷電網(wǎng)有無變化（增減元件或者更改元件連接方式），若有變化首先調(diào)用連通性分析模塊，若沒有變化，那么讀入開關(guān)狀態(tài)進行分析，形成電網(wǎng)拓撲模型供下面分析用。

(2) 在線計算：拓撲分析后形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)線方式，再配以從SCADA系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)庫或歷史數(shù)據(jù)庫中取出并經(jīng)過狀態(tài)估計處理過的最新相關(guān)負荷參數(shù)，就可以對電力系統(tǒng)當前時段的網(wǎng)損進行計算。系統(tǒng)可以根據(jù)數(shù)據(jù)的質(zhì)量自動選擇適合的計算方法進行計算，如果實測電流質(zhì)量比較好，即：電流值比較完整，缺失不大，相同元件的電流流入流出平衡，那么，就采用實測電流法進行分段理論線損計算，否則，調(diào)用狀態(tài)估計算法和潮流計算進行理論線損計算。

(3) 計算結(jié)果處理：理論線損計算的結(jié)果可以實時保存入庫，可以同步繪制實時的線損曲線及線損率曲線，供分析人員使用。報表可以以小時為單位的任意時間段進行查詢并導出為EXCEL。曲線可以進行年度、月度、多日曲線之間對比顯示，也可以分區(qū)間、分元件、分電壓等級顯示。

4、離線理論線損計算

系統(tǒng)能夠方便的讓用戶根據(jù)日期選擇某一天或者對某一時間段進行理論線損計算。當選擇進行離線理論線損計算時，系統(tǒng)將彈出對話框詢問用戶所要選擇的日期及時間段，當用戶選擇了時間段以后，系統(tǒng)會詢問是否再次計算，如果選擇是，那么系統(tǒng)會對選定區(qū)間內(nèi)的斷面依次進行線損計算，計算步驟和在線計算一樣，所不同的是，不會將計算結(jié)果保存入庫，這種情況首先將檢查此時間段內(nèi)電網(wǎng)接線方式變化情況及網(wǎng)絡(luò)拓撲變化情況并以變化點將運行時段分開，以避免線損計算時重復進行接線分析和網(wǎng)絡(luò)拓撲分析，這樣可以提高計算效率；否則，不直接根據(jù)歷史負荷進行計算，而是根據(jù)在線計算得到的具體某個元件的損耗進行統(tǒng)計。

對于具體某一天選擇為典型日時，系統(tǒng)還可以對典型日的各個斷面的負荷數(shù)據(jù)進行編輯，計算結(jié)果根據(jù)國網(wǎng)公司、省公司報表模版生成到EXCEL，這樣就便于上報?？梢蕴峁┍砀窬庉嫻ぞ呓o用戶進行負荷數(shù)據(jù)的修改。

5、列表查詢

(1) 對范圍內(nèi)的所有損耗元件列表統(tǒng)計理論計算值，計算時間、有功、無功、有功損耗、無功損耗、銅損、鐵損和線損比例的排序，支持當前值、歷史值的查詢。

(2) 各損耗元件日、月、年的理論線損及線損率；

(3) 全網(wǎng)網(wǎng)損率統(tǒng)計，分片區(qū)（將片區(qū)概念統(tǒng)一起來）、分電壓等級統(tǒng)計線損率；

(4)系統(tǒng)提供表格編輯工具，供用戶修改各種數(shù)據(jù)，最終可以按上級公司報表模板生成報表。

6、曲線查詢

(1) 全網(wǎng)、分級、分片的在線網(wǎng)損及網(wǎng)損率曲線；

(2) 全網(wǎng)、分級、分片統(tǒng)計的線損、線損率曲線（電網(wǎng)負荷總計、區(qū)域負荷總計有量測），可按日、月、年查；

(3) 每一個損耗元件的日功率損耗曲線；

(4) 根據(jù)自定義的網(wǎng)損范圍,找出網(wǎng)損不達標的時段,用于分析原因；

(5) 各變電站日功率因數(shù)曲線；

(6) 系統(tǒng)提供曲線修改功能，便于月度、年度總結(jié)。

7、技術(shù)降損分析

(1)電網(wǎng)模擬分析

本系統(tǒng)能夠在圖形上根據(jù)某一斷面數(shù)據(jù)及一次接線圖進行圖形及數(shù)據(jù)修改來進行修改前后網(wǎng)損比較；包括在圖形上進行電壓、電流、有功、無功、檔位值修改、修改設(shè)備型號參數(shù)、添加刪除某個設(shè)備、系統(tǒng)還提供了表格輸入批量修改元件參數(shù)及運行參數(shù)的功能。

修改后的電網(wǎng)需要重新進行網(wǎng)絡(luò)連通性分析、拓撲分析及線損計算，修改前的斷面可以人為配置--或重新計算或直接從結(jié)果庫中調(diào)出，默認情況是后者。修改前后的網(wǎng)損以曲線的形式展現(xiàn)給分析人員，可以分元件、分區(qū)域、分電壓等級顯示，以便分析人員找出更直觀、更具體的分析結(jié)果。這個功能對線損預測和分析有很大的幫助。

(2)經(jīng)濟運行分析

線路經(jīng)濟運行：

系統(tǒng)能夠根據(jù)線路參數(shù)及線路當前承載的負荷的變化相應調(diào)整經(jīng)濟運行方式，即：系統(tǒng)經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)拓撲分析，找出某臺變壓器所有供電線路，然后根據(jù)變壓器高壓側(cè)負荷選擇損耗較小的那條線路作為建議最佳經(jīng)濟運行方案。

變壓器經(jīng)濟運行：

在實際運行中，1個變電所的負荷、負載性質(zhì)隨時都會有明顯的變化，且具有一定的規(guī)律性。如果僅僅根據(jù)負荷變化情況在臨界經(jīng)濟運行點上改變其運行方式，將會使變壓器頻繁的切換，這樣對變電站運行的安全穩(wěn)定性和變壓器及開關(guān)的使用壽命都是無益的，因此，我們提出時段控制法來解決上述矛盾，其原理即：根據(jù)短期負荷預測，設(shè)置變壓器的動作頻率限制，提前分配變壓器的投切次數(shù)。例如：

對于雙臺主變的變電所的主變運行方式通常有三種選擇，即1#主變獨立運行、2#主變獨立運行、主變并列運行。最佳經(jīng)濟運行轉(zhuǎn)折點Sa、Sb、Sc和負載—功率損耗特性曲線。均可通過變壓器參數(shù)計算出來。在實際運行中，一座變電站的負荷、負載性質(zhì)的不同隨著時間有明顯的和一定的變化。

本系統(tǒng)可以根據(jù)變電站負荷變化情況，提出合理的變壓器投運建議。

(3)靈敏度分析

靈敏度指以狀態(tài)變量表征的系統(tǒng)運行狀況對控制變量和擾動變量的變化的敏感性程度，靈敏度分析是專家系統(tǒng)的輔助決策不可缺少的手段。對電網(wǎng)內(nèi)發(fā)電機、變壓器、容抗器的進行自動周期性靈敏度計算，計算得出各設(shè)備對網(wǎng)損的影響程度。步驟如下：

① 輸入系統(tǒng)原始數(shù)據(jù)，進行全網(wǎng)潮流分析；

② 進行靈敏度分析，找出電容器和電抗器的候選位置；

③ 輸入運行參數(shù)和無功補償?shù)墓?jié)點號，給定終止條件，并置迭代次數(shù) k = 0；

④ 根據(jù)系統(tǒng)的不同負荷值分別進行潮流計算，求出所有負荷下的能量損耗和無功補償投資并作為適值函數(shù)。在最大負荷情況下，不考慮節(jié)點負荷的遞增趨勢，即不增加感性無功補償；

⑤ 進行適值評估選擇，并置 k = k + 1，進行遺傳運算，形成新的種群，重復步驟5，直至滿足3的終止條件，退出迭代；

⑥ 輸出不同負荷下的無功補償位置、容量，系統(tǒng)的有功網(wǎng)損，各節(jié)點電壓及支路功率等。

四、創(chuàng)新點

(1) 系統(tǒng)電網(wǎng)建模方便，界面友好、操作方便。遵循cim（iec61970）標準，可直接與其他系統(tǒng)接駁，實現(xiàn)導入導出功能。

(2) 系統(tǒng)具有狀態(tài)估計和拓撲分析功能，通過潮流計算及實測電流法進行理論網(wǎng)損的實時在線計算，運算數(shù)據(jù)及計算結(jié)果的準確性大大提高。

(3) 系統(tǒng)把在線理論網(wǎng)損、離線理論網(wǎng)損統(tǒng)一起來分析管理，實現(xiàn)了信息的融合，加強了線損分析管理功能。

(4）進行分區(qū)域、分電壓等級、分設(shè)備的線損數(shù)據(jù)（供售電量、線損電量、線損率）的在線、離線對比分析，同時提示出異常數(shù)據(jù)，增加了數(shù)據(jù)對比分析功能。

(5）計算和分析結(jié)果均可打印輸出，具有曲線和列表查詢功能。