基于CIM/G的电网潮流图自动生成关键技术研究及应用

基于电网图形描述规范CIM/G,提出了电网潮流图自动生成及维护的关键技术,包括电网潮流图的自动成图技术、电网潮流图的增量同步技术、电网潮流图的人工调整记忆技术、二维与三维电网潮流图的自动转换。自动成图技术可自动绘制电网所有厂站的自动布局、所有线路的自动布线和潮流图的自动生成;增量同步技术随着电网内厂站和线路的变化自动更新潮流图画面;人工调整记忆技术在电网运维人员手动调整厂站和线路位置后,可根据存储的坐标自动调整电网潮流图中各图元坐标;二维与三维电网潮流图的自动转换技术可实现根据电网二维潮流图直接生成建模的三维地理信息系统(GIS)潮流图,不需要手动建模。     

基于CIM模型的电力系统全景视图生成研究

研究了基于IEC 61970公共信息模型(common information model,CIM)的全景视图、厂站接线图自动生成技术。基于动态图模映射自动关联、最小面积椭圆地理分区算法、厂站布局的释放-压缩算法,在南方电网调度控制中心实现了南方电网110 k V及以上电压等级电网模型的全景拼接基础上自动成图、厂站接线图自动布局成图、地理潮流图自动生成、模型图形的同步更新,并成功应用到EMS等系统,达到了电力系统全景画面集成,提高了电网运行维护效率,为调控中心提供了更为准确、可靠和丰富的电网图形和可视化支持。     

电网运行全景视图自动生成技术开发与应用

以往地理潮流图和厂站一次接线图都由人工绘制,而人工绘制的图形存在图模不一致问题,这给后续工作带来极大不便.为了解决此问题,提出一种电网运行全景视图自动生成技术.基于电网CIM模型和厂站GIS坐标信息,通过拓扑分析建立厂站与厂站间的电气连接关系及位置关系,自动生成满足地理相对位置的各种地理潮流图;根据变电站内不同电压等级...     

复合GIS信息的电网接线图自动成图方法研究

电力调度专业人员在日常工作中会大量使用电网潮流图和地理接线图,两者各有优劣,无法互相取代.为此提出了一种复合GIS信息的电网接线图自动成图方法.首先通过CIM/E技术标准对带有地理信息的电网结构信息(线路和厂站数据)进行导入,然后根据线路和厂站地理坐标通过研究复合GIS信息的电网接线图自动成图算法进行抽象和拓扑简化,实现问题的求解.改进后的复合GIS信息的电网接线图,能在固定枢纽节点的基础上,兼顾相对地理位置精确和厂站密度合理.接线图在保持潮流图传统信息显示的基础上,实现天气、雷电、故障测距、线路三跨、人员位置等信息的同步展示.该方法已应用于重庆市调调度协同监控平台下一代电网接线图的研究上,能提高电网接线图的实用性和自动成图效率,解决调度工作中的实际问题.     

基于供区的输电网接线图厂站网格布局算法

输电网接线图是电网调度运行支撑的重要工具,其自动生成是一个复杂的多目标优化问题,其中厂站的自动布局难度与厂站数和线路数相关。给出了厂站网格均匀图布局的数学模型并提出了针对供区划分的力导向网格布局改进算法。针对供区划分,设计了供区的布局区域划分和厂站的全局优化方法;针对任意画布下的厂站网格均匀布局,引入了厂站权重系数,重新定义了力导向算法的排斥力和吸引力计算公式,并且采用两向模拟退火算法控制布局均匀。实验结果显示,该算法得到的网格布局具有划分合理、厂站布局均匀、线路交叉点较少等优点。     

基于供区的输电网接线图厂站网格布局算法

输电网接线图是电网调度运行支撑的重要工具,其自动生成是一个复杂的多目标优化问题,其中厂站的自动布局难度与厂站数和线路数相关。给出了厂站网格均匀图布局的数学模型并提出了针对供区划分的力导向网格布局改进算法。针对供区划分,设计了供区的布局区域划分和厂站的全局优化方法;针对任意画布下的厂站网格均匀布局,引入了厂站权重系数,重新定义了力导向算法的排斥力和吸引力计算公式,并且采用两向模拟退火算法控制布局均匀。实验结果显示,该算法得到的网格布局具有划分合理、厂站布局均匀、线路交叉点较少等优点。     

计及分裂运行和无初始地理分区厂站的电网自动电气分区

针对以往的基于电气距离的电网自动电气分区方法无法处理分裂运行的厂站以及无初始地理分区厂站的不足,提出一种计及分裂运行和无初始地理分区厂站的电网自动电气分区方法。该方法将分裂运行的厂站在拓扑上进行分割,重新建立几个独立的厂站,并建立这些新产生的厂站与电网中其他厂站间的拓扑连接关系,更加真实准确反映电网实时的运行状态;同时,利用无初始地理分区厂站和各个初始地理分区之间的平均电气距离和功率传输量作为判据将无初始地理分区的厂站并入到联系最紧密的初始地理分区中,考虑了完整的电网模型,使得电网自动电气分区结果更加真实可信。利用广东省电网的算例测试表明:该方法准确考虑了厂站分裂运行的情况,并考虑到了所有投入运行的厂站,电网电气分区结果与运行人员的经验相符,结果真实可信。     

能量管理系统中电网潮流单线图自动生成算法

大规模电力系统的潮流图自动生成问题是一个高度复杂的优化问题,可以分解为厂站自动布局和自动布线问题.对于厂站布局问题,文中引入了引力一斥力模型进行优化,可以快速得到较好的布局效果.在此基础上,再利用遗传算法进一步优化.对于自动布线问题,文中首先引入了带虚拟引线的厂站图标定义,以便于出线布局;然后,采用迷宫探索方法对线路进行横平竖直的自动布线;最后,在变电站出线端自动加上开关元件从而得到最终的图形.针对某省级电网模型的测试表明了所提出的方法的有效性.     

一种基于孤岛搜索的电力系统拓扑分层识别方法

电力系统拓扑自动识别是电磁暂态自动建模的重要基础。针对现有拓扑识别方法大多局限于单层拓扑描述的不足,结合电磁暂态自动建模进行厂站模块化封装的实际需求,提出一种基于孤岛搜索的电力系统拓扑分层识别算法,实现了基于电网主流仿真数据的"站间拓扑+站内拓扑"自动分层识别。首先给出了算法原理及实现细节,然后利用CEPRI 36节点算例及某实际省级主网数据对算法进行测试,验证了算法的正确性及有效性。研究表明,该算法可直接应用于省级复杂电力系统的拓扑自动生成及可视化建模工作。     

基于接线单元辨识的厂站接线图自动生成方法

为满足电网数字化转型中各数字化系统平台对厂站接线图自动生成的需求,提出一种基于接线单元辨识的 厂站接线图自动生成方法.首先,对厂站接线图特征和应用需求进行分析,提出接线单元的概念并建立模型.然后, 探讨了典型接线形式的拓扑识别方法和接线单元内成图策略.在此基础上,提出基于实体端口力导算法的接线单元间 自动布局策略和基于线探索法的自动布线策略.最后,采用实际厂站拓扑作为算例对该方法进行验证,并进一步与人 工专家绘制的图形进行对比,结果表明自动生成的厂站接线图可满足绘制规范要求且具有较好的易读性,验证了该方 法的有效性.     

基于功率传输转移分布因子的简化电网潮流计算方法

为了减少大型电力系统的潮流计算时间,研究简化电网的潮流计算方法具有重要意义。现有方法将传统Ward等值技术用于电网简化后,简化电网却产生与原始电网不同的潮流结果。针对这种情况,提出了一种改进的简化电网的直流潮流计算方法。在已有研究的基础上,给出了基于功率转移分布因子的直流潮流算法以及使用Ward技术对电网的简化方法。结合上述两部分,给出了基于功率转移分布因子的简化电网潮流计算方法。通过仿真算例表明,所得的结果具有较高的精度,可用于简化大型电网的潮流计算、潮流预报等应用中。     

自动电压控制中厂站时序协调控制方法的研究

在已有的自动电压控制中电厂和变电站时间序列协调控制技术基础上,提出了厂站时序协调电压控制的新方法。该方法包括在AVC中自动生成厂站协调组以适应电网结构和运行方式的变化,以及一种新的厂站协调约束限值实时更新方法。文中方法可以适应变电站在各负荷时段、各种无功运行方式下的厂站协调控制要求,能有效处理自动电压控制中厂站协调约束限值的实时更新问题,避免电厂与变电站之间控制方向上的冲突,减少无功的不合理流动,提高电网的电压稳定性。     

厂站量测信息不完整时的全网理论线损计算

传统的理论线损是在潮流计算基础上得到的,鉴于全网整体式状态估计条件要求苛刻,运行调试过程中经常出现不收敛的问题,作者研究了存在不良数据和部分厂站注入量测信息不完整情况下的线损计算。文中对全网进行状态检测,对有可疑数据厂站进行单个厂站的模糊聚类不良数据辨识,对缺少注入量测的厂站根据其实际情况进行由对端量测量估计或部分电网状态估计。这可为潮流计算提供初始条件,提高估计速度。算例表明,部分电网状态估计能得到精确的估计结果,保证理论线损的计算精度。     

基于软分区的三级电压自动控制系统在山东电网的应用

自动电压控制(AVC,Automatic Voltage Control)是电力系统调度不可或缺的环节,山东电网采用了基于软分区的三级自动电压控制系统。介绍AVC基本原理和相关概念及其在山东电网的应用效果,重点探讨厂厂协调和厂站协调的问题。实际运行情况表明,AVC可以有效划分无功分区、降低网损,解决厂厂协调、厂站协调等自动电压控制难题,提高电网运行的经济性、可靠性。     

考虑电网状态和网络结构的脆弱线路评估

在电网结构脆弱性分析的基础上,计算出线路介数。考虑移除电网中任一线路后的电网潮流分布状态,引入潮流熵的概念来评价电网在线路移除后潮流分布的均衡性。提出了结合电网结构脆弱性的线路介数和潮流分布均衡性的潮流熵的综合脆弱性指标,判别电网中的脆弱线路,可为电网脆弱性评估及电网运行维护提供参考。     

基于通用电网框架模型的电力系统图形自动绘制实现

提出了一种由电网拓扑资源库自动生成厂站接线图的新方法。该方法的实现是基于图模库一体化的图形平台开发,利用电网资源拓扑关系和最大化接线方式下的电网框架模型排布为依据,按照实际厂站图的特点编制自动绘图规则库,根据厂站图中各组母线的数量把整个图形划分成多个模块,每一个子模块均留有一定的走线空间,通过推理机合理布线减少连接走线所产生的交叉点数,从而自动生成清晰的厂站接线图形。所述的方法已经在智能操作票系统软件中得到了实际应用。     

电网厂站接线图人工智能识别关键方法

矢量化的电网厂站接线图需要调度运维人员参考设计图纸进行人工绘制及导入，工作量巨大且极易出错。针对电网厂站接线图中图元、文字以及接线关系3个核心的识别问题，提出一套基于人工智能的完整电网厂站接线图识别方法，显著提升识别的效率和准确性。通过结合分级预处理的重叠滑窗机制与YOLOv4算法，解决电网厂站接线图的“大图像小图元检测”问题；通过迁移学习与卷积循环神经网络结合，提升包含中文电气文本的识别率；通过嵌入电气领域知识与规则，提升接线识别的准确率。最后，根据获取的电气元件信息、文本信息、连接线信息，完成其他下游任务。采用实际调度系统导出的电网接线图数据集，设计了图元、文字、接线识别三方面的对比实验，验证了所提方法的有效性。     

面向多因素干涉的厂站中性点接地防误监测技术研究

通过保持整个电网零序网络阻抗值稳定,可确保电网继电保护功能正常,有助于电网安全稳定运行.在实际操作中,为确保零序网络阻抗值稳定,需通过操作厂站主变压器的中性点接地刀闸或将所属母线接地.而且由于绕 组接线变压器不同、厂站与厂站间运行方式调整等诸多因素干扰,需对中性点接地方式做相应调整,以满足常规或非 常规的继电保护功能正常运转的要求.目前自动化系统缺乏对厂站零序网络阻抗值及中性点接地方式的动态变化监视,无法有效杜绝厂站变压器中性点地刀和接地变误操作带来的风险.为此,在调度自动化系统的图形拓扑功能和实 时电网潮流数据获取功能的基础上,设计厂站中性点设备判断逻辑,开发厂站中性点接地变的防误功能,解决了长期 以来靠人工监视中性点地刀和接地变错漏操作的问题,确保电网零序网络阻抗值稳定,可抗多种因素干扰,进而保障电网安全稳定运行.     

用于大规模电力系统机电暂态实时仿真的并行网络拓扑算法

为在大规模电力系统机电暂态实时仿真中模拟厂站任意开关操作,提出了一种并行网络拓扑算法。算法首先定义一种电网主拓扑结构,并在此结构上应用基于优化边界表的网络分割算法,使得大量含有开关/刀闸的厂站主接线能完整地分配在子网中;然后在此基础上实现了一种基于消息传递接口(MPI)的电网并行拓扑算法,并定义了拓扑开关变位和断线故障之间的转换逻辑,以实现与机电暂态并行仿真程序集成。此算法没有增加已有机电暂态并行算法联络系统的复杂性,而是使厂站拓扑分析并行分布在子网中;同时为了加快拓扑分析与电网求解效率,使用了局部变化拓扑、导纳矩阵局部修改、部分因子分解技术。对被划分为14个子网的17984母线大电网案例测试表明:在Intel至强处理器E5450计算机上,并行拓扑算法能够获得超过19倍的超线性加速效果,实时模拟变电站运行而无需修改电网模型,总体效率能够满足实时仿真要求。     

基于复杂网络理论的关键输电断面分析

关键输电断面对于电网的安全稳定运行与控制具有重要意义。提出一种基于复杂网络理论的关键输电断面自动搜索方法,为实现电网的实时状态监视与快速分析计算奠定了关键输电断面对于电网的安全稳定运行与控制具有重要意义。提出一种基于复杂网络理论的关键输电断面自动搜索方法,为实现电网的实时状态监视与快速分析计算奠定了基础。该方法利用输电介数指标识别由电网拓扑结构与潮流分布共同决定的关键输电线路,并结合复杂网络聚类算法构造适用于输电断面分析的电网分区方法;在分区的基础上,利用输电断面的特征及其与分区的关系,解决自动搜索过程中的充分性和必要性问题;最后,利用主导线路的输电介数实现了关键输电断面的重要性排序,克服后验式自动搜索方法中需要定量分析安全稳定裕度的缺陷。对中国电科院CEPRI-36系统和某省电网进行仿真计算,验证了所提模型和算法的有效性及对大电网的适应性。