[发明专利]一种电力灾害监控和模拟系统

摘要

本发明公开了一种电力灾害监控和模拟系统，包括：灾害监控装置、电网控制装置、电网分析装置和调度模拟装置。能够对各类灾害及故障进行采集监测和进行相应的调度模拟，具有大电网多级调度联合反事故演习功能的模拟调度装置，极大地提高了各级电网调度运行人员协同管理电网运行和处理大电网事故的能力，很好地满足了对特高压交直流互联大电网实时灾害监控和培训模拟的要求。

主权项

1.一种电网监控管理系统，其特征在于，包括：灾害监控装置、电网控制装置、电网分析装置和调度模拟装置；其中，/n所述灾害监测装置，用于：/n（1）洪水数据采集、水务计算、枢纽运行和流域监视；洪水数据采集包括遥测数据采集，报汛数据采集和处理、数据通信；水务计算包括实时数据处理，常规数据处理和水务计算处理；枢纽运行是对水利枢纽进行综合监视；流域监视是基于位图和地理信息系统GIS对流域或子流域区间进行监视；/n（2）接收并保存雷电数据，生成雷电走势图，生成电网设备的雷电活动告警，查询线路雷击故障发生的位置、判别线路跳闸性质是否为雷电引起，并通过统计分析生成电网雷电活动报表和雷电活动强弱分布图；/n（3）机组监测，包括燃煤机组烟气脱硫实时监测、火电机组煤耗在线监测和热电机组热负荷在线监测；进行火电厂脱硫系统，火力发电机组供电煤耗，供热机组热力和电力数据的在线采集、传输、处理、计算和分析；/n（4）对风电、光伏发电相关数据的监测，其中，风电数据监测通过实时釆集风电场区域范围内的气象要素，监测风电场风力变化情况，为风电机组出力预测提供数据来源；光伏发电数据监测接收外部气象数据并将其解析成太阳能板电压、和电池电压数据，为光伏发电机组出力预测提供数据来源；/n（5）气象监测和气象信息接入，其中，气象监测是在重要变电站及输电网架周围，布设各种自动气象观测、图像监视和雷电监测设施，建立气象信息釆集及传输、存储中心，基于地理信息和遥感影像，进行实时监测；气象信息接入是从气象台获取预报和实时气象信息；/n（6）对系统运行工况进行实时监视管理，监视对象包括电网运行数据、通信通道、系统网络、应用子系统运行工况以及自动化系统机房运行环境监视，对数据进行处理，以短消息方式向工作人员报告应用子系统的运行情况；/n所述电网控制装置包括发电控制模块和电压控制模块；/n所述发电控制模块通过控制调度区域内发电机组的有功功率使发电自动跟踪负荷变化，维持系统频率为额定值，维持电网联络线交换功率，监视备用容量，实现负荷频率控制、备用容量计算、控制区域和机组性能考核；/n所述发电控制模块接收和处理实时遥测和遥信数据，包括系统频率、联络线交换功率、时差、上级调度下发的区域控制偏差、机组有功功率、机组调节上下限、机组受控状态和机组升/降功率闭锁信号；/n所述发电控制模块的运行状态包括在线状态、离线状态和暂停状态；/n所述发电控制模块的控制模式包括：/n定频率控制，维持系统频率恒定，此时，区域控制偏差计算公式中仅包含频率分量；/n定联络线交换功率控制，维持联络线交换功率的恒定，此时，区域控制偏差计算公式中仅包含联络线交换功率分量；/n联络线和频率偏差控制，同时控制系统频率和联络线交换功率，此时，区域控制偏差计算公式中同时包含频率分量和联络线交换功率分量；/n所述发电控制模块在控制过程中纠正系统频率偏差产生的时钟误差和净交换功率偏离计划值时所产生的无意交换电量，时差校正和电量偿支持人工或自动两种启动方式；/n所述电压控制模块用于对电网母线电压、发电机无功功率、电网无功潮流监视和自动控制；利用电网实时数据和状态估计提供的实时方式进行分析计算，对无功可调控设备进行在线闭环控制，并进行无功优化；/n所述无功优化在满足电网运行和安全约束的前提下，以整个电网的网损最小化为优化目标，给出各分区中枢母线电压和关键联络线无功的优化设定值，同时支持运行监视、控制决策、协调控制、控制执行及闭锁；/n所述电压控制模块基于采集的电网实时运行数据，对发电机无功功率、有载调压变压器分接头、可投切无功补偿装置、静止无功补偿装置等无功电压设备进行在线优化闭环控制，实现无功电压分级控制模式；/n所述电网分析装置，用于：/n(1)对网络进行拓扑分析，确定网络接线模型，建立网络母线模型和电气岛模型，并提供给其他应用和模块使用；/n(2)根据网络接线信息、网络参数、冗余的模拟量测值和开关量状态，求取母线电压幅值和相角的估计值，检测可疑数据，辨识不良数据，校核实时测量的准确性，并计算全部支路潮流，为电力系统的可观测部分和不可观测部分提供电网潮流解；状态估计生成完整的实时网络状态数据，为其他应用和模块提供实时运行方式数据；/n(3)分析实时方式和各种假想方式下电网运行状态，在网络拓扑模型基础上，根据给定的注入功率及母线电压计算各母线的状态量、网络各支路的有功和无功功率；/n(4)利用电网运行数据和方式数据计算机组有功功率对线路有功潮流、机组有功功率对断面潮流、机组无功功率对母线电压、无功补偿设备投切对母线电压、变压器抽头对母线电压的灵敏度；计算网络有功损耗对机组有功功率、区域交换功率、联络线功率等的灵敏度和罚因子；/n(5)评估电力系统中元件或元件组合发生故障时，对电力系统安全运行产生的影响，计算故障发生后引起元件越限时系统的运行状态，对整个电网的安全水平进行评估，对电网安全运行构成威胁的故障进行警示，评价故障对系统安全运行的影响；/n(6)计算实时和未来的基态或N-1条件下系统联络线、大电厂出线断面、重要线路或断面的有功潮流及其输送能力；/n(7)对规定的故障条件计算故障后各支路电流和各母线电压，用来校核开关遮断容量；/n(8)上下级调度之间的联合网络等值，上级调度实现各下级调度的外部网络的在线静态等值，下级调度支持外网等值模型的接入及处理；/n(9)对电网运行的动态化运行评估，利用实时监控与预警应用的输出结果，对电网安全经济运行水平、计划执行及技术支持系统运行情况进行统计分析，为调度运行及分析提供支持；/n所述调度模拟装置包括电力系统模拟模块、教学模拟模块和控制模拟模块；其中，/n电力系统模拟模块对电力系统一次设备建立稳态和动态模型，实现对电力系统的稳态、暂态、中长期动态的模拟，同时对电力系统二次设备，包括继电保护和安全自动装置以及数据采集系统进行建模；/n电力系统模拟模块从实时态的网络分析获得实时方式，或通过基础平台获取保存的历史研究方式作为培训教案的初始断面；从平台提供的统一模型管理中获得电网网络模型，支持基于在线模型和未来模型的培训；同时从平台提供的二次设备模型管理中获得电网二次设备模型，对上述数据经过初始化的整合和处理，生成培训模拟的运行初始环境；/n电力系统模拟中包含数据采集模拟；可以将模拟的遥测、遥信传送给模拟状态下的电网实时监控与智能告警模块，进而支持模拟状态下网络分析、实时调度计划、和电网自动控制；还可以接受模拟的遥控、遥调及电网自动控制指令，展示外部各类控制装置对电力系统模拟状态的作用和影响；/n所述教学模拟模块用于培训中的教案制作、培训控制以及培训评估；可以编制教案，包括培训初始断面的调整制作和管理以及培训事件序列的制作和管理，支持培训过程的开始、暂停、继续、回退、重演和结束控制操作，对培训过程信息进行记录，形成相应的报表资料，同时对培训任务进行评估；/n所述控制模拟模块用于建立学员培训过程中的应用环境，实现对控制中心的模拟；在该环境下，学员可以应用各种分析工具，对模拟状态下电网进行监视和控制；包括：以数据采集模拟的遥测和遥信作为输入，同时将遥控、遥调操作及控制指令发送至电力系统模型，并模拟实时计划调整手段和效果。/n