[发明专利]对电力系统实时状态进行无功电压优化控制的系统和方法

权利要求书

1.一种对电力系统实时状态进行无功电压优化控制的系统，其特征在于，包括数据采集和筛选模块、BPA数据解析模块、BPA数据潮流校验模块、BPA数据网络等值模块、CIM模型解析模块、参数设置模块、无功电压优化模块、结果展示输出模块以及数据库模块；

数据采集和筛选模块的作用是采用数据采集接口从电网OPEN3000系统以及SCADA系统上分别采集CIM模型数据和BPA数据获取当前系统运行的网架数据以及运行数据，并根据导出的数据类型选择进入与该数据类型对应的计算流程；

BPA数据潮流校验模块的作用是根据导出的BPA数据文件进行潮流计算，判断该数据文件描述的电力系统潮流的收敛性；

BPA数据解析模块的作用是根据BPA数据文件中的卡片类型以及数据结构，解析出电力系统各元件的基本参数以及对应的运行参数，将其转换为自定义的数据格式，包含系统总体参数、平衡节点参数、输电线路才成年树、接地支路参数、变压器信息、可调电容电抗参数、节点功率参数、有功出力参数、无功出力参数、电压参数、电流参数，对节点进行重新编号，并生成与BPA数据当中节点名相对应的节点编号对照表；

BPA数据网络等值模块的作用是根据BPA数据的潮流计算结果，把全网数据采用等值发电机原理把需要进行无功电压控制区域以外的系统等值成为发电机，缩小所需计算的网络规模；

CIM模型解析模块的作用是根据XML文件中CIM模型中以类为单位存储的电力系统设备，通过分析其拓扑关系，生成电力系统的网架数据；通过对应的设备名称，将DT文件当中的运行数据与生成的网架数据结合，从而得到自定义的数据格式，包含系统总体参数、平衡节点参数、输电线路才成年树、接地支路参数、变压器信息、可调电容电抗参数、节点功率参数、有功出力参数、无功出力参数、电压参数、电流参数；

系统设置模块的作用是在进行无功优化之前，形成优化参数的约束条件并确定参与优化的控制变量，包括设置系统的控制参数、约束参数以及系统的控制策略参数，把优化参数加入到自定义数据当中，形成最终用于无功优化计算的计算数据；

无功电压优化模块的作用是对电力系统的发电机出力、有载调压变压器分接头档位、电容电抗器组的投切进行调整，从而使得系统的各母线处的电压满足各个电压等级的安全约束要求，并且优化系统的网络损耗；

数据库模块的作用是管理计算所需的数据，以数据表的格式进行存储；

结果展示输出模块的作用是对无功优化计算后的控制变量以及状态变量进行展示以及比较，针对BPA数据格式的计算结果则需要将计算结果回写到BPA数据文件当中，输出最终的结果文件。

2.根据权利要求1所述的对电力系统实时状态进行无功电压优化控制的系统，其特征在于，所述的数据库模块采用的数据库为ACCESS数据库。

3.一种与权利要求1或2所述的对电力系统实时状态进行无功电压优化控制的系统相适应的控制方法，针对OPEN3000导出的CIM模型数据文件以及SCADA系统导出的BPA格式数据文件所描述的电力系统进行无功优化计算；其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤一，获取数据文件：

通过数据接口从SCADA系统中获取电力系统运行的DAT格式实时BPA数据文件，从OPEN3000系统中获取的CIM模型文件，包括CIM格式文件中的XML格式网架数据文件以及DT格式运行数据文件；

步骤二，根据数据文件的类型进行潮流计算或者数据解析：

对于BPA数据文件按照以下步骤进行潮流计算：

(1)采用PSD-BPA电力系统分析软件对BPA数据文件执行潮流计算程序，校验运行方式是否合理；通过潮流计算PFO结果文件判断潮流计算收敛情况，如潮流计算收敛，则进行下一步骤的计算；如果潮流计算不收敛，则需要检查并修改BPA数据文件，完成后再次执行潮流计算，满足潮流计算收敛的条件才能进入无功优化计算；

(2)根据BPA数据格式中各卡片所描述的电力系统网架以及运行数据信息，将BPA格式解析并转化为自定义的数据格式，包含电厂的有功与无功出力、负载的有功和无功出力、负载处母线电压、电容电抗器组的投切状况和有载调压变压器分接头的档位值，对节点进行重新编号，并生成与BPA数据当中节点名相对应的节点编号对照表；

(3)采用自定义等值方法，通过把所需等值区域外的系统等值成为恒定发电机出力，将BPA格式数据等值为需要进行实时无功电压优化控制地区的相关区域；对等值区域有针对性的进行无功优化，同时缩小系统的计算规模，加快计算速度，以满足实时控制优化的要求；

对于CIM数据文件按照以下步骤进行数据解析：

(1)根据XML文件中CIM模型中以类为单位存储的电力系统设备，分析其拓扑关系，生成电力系统的网架数据；通过对应设备名称，将DT文件当中的运行数据与生成的网架数据结合，从而得到自定义的数据格式，包含电厂的有功与无功出力、负载的有功和无功出力、负载处母线电压、电容电抗器组的投切状况和有载调压变压器分接头的档位值；

(2)选择系统中的一台发电机作为平衡机，在优化计算中作为系统的平衡节点；

步骤三，设置优化参数：

设置系统的控制参数、系统约束参数、系统控制策略以及系统总体参数；控制参数包括参与无功优化的控制量，包括哪些变压器以及电容电抗器参与无功优化调整；系统约束包括系统状态变量上下限的限制值，包括电压上下限；系统控制策略为控制变量的基本参数，包括变压器及电容电抗器的相关基本参数；系统总体参数包括目标函数的选择和迭代次数的设置；然后，将设置好的参数写入自定义数据当中，作为无功电压优化的计算数据；

步骤四，优化计算：

电力系统无功优化是一个包含连续以及离散变量非线性混合整数规划问题，因此采用基于互补理论的现代内点理论进行无功优化计算；如果无功优化计算收敛，则输出计算结果；如果计算不收敛，则需要重新调整系统控制参数、约束参数以及控制策略后再次执行无功优化计算；最后得到满足电力系统安全稳定运行的无功电压优化控制策略；

步骤五，生成控制变量以及状态变量相关的结果表格，对优化前后的系统的母线电压、发电机出力、变压器分接头档位和补偿设备的投切情况进行对比分析；至此，CIM数据文件所描述的电力系统的无功优化计算结束；BPA数据文件所描述的电力系统的无功优化进入步骤六；

步骤六，把优化计算后的结果回写到BPA数据文件当中，并采用PSD-BPA电力系统分析软件对其进行潮流验证；如潮流计算收敛，输出回写后的系统潮流结果；如不收敛则需要调整优化过程当中的约束设置以及控制变量设置，然后再次执行步骤四。