专利名称：复杂配电网合环操作环流分析系统及分析方法
技术领域：
本发明涉及一种复杂配电网合环操作环流分析系统以及环流分析方法。
背景技术：
随着配电网络的发展，配电网双向供电和多电源供电的供电模式日益增多，联络点的增加给负荷转移带来了很大好处。当某个母线、开关或馈线需要检修或者发生故障时，该母线、开关或馈线上的多电源供电的负荷就可以进行负荷转移。目前，有部分供电公司也在尝试通过IOkV或380V设备的合环操作，将负荷热翻转移到与之相连的其他母线或馈线上，从而实现不停电倒负荷(带电合环)。但是，国内对多端供电的配电网合环问题研究也是近些年才开始，并没有形成一套完整的合环操作的理论计算方法及系统，合环热翻转移负荷多是通过调度员的经验来指导。这使得合环热翻负荷过程中，特别是在不同的分区的情况下可能出现某一端开关跳闸的情形，这种不可预知性给调度工作带来较大困难，如果此时在进行负荷冷翻，就会引起用户停电，影响居民的正常生产和生活用电。伴随电力负荷密度增大，电网结构愈加复杂，双电源供电甚至多电源供电越来越多，通过合解环操作实现不停电倒负荷成为一种必然趋势。发明内容
本发明的目的在于提供一种复杂配电网合环操作环流分析系统及分析方法，提高配电网运行的可靠性和电能质量。
为了达到上述的目的，本发明提供一种复杂配电网合环操作环流分析系统，包括数据库服务器和工作站；所述数据库服务器通过物理隔离装置或者防火墙与外部SCADA系统连接，接收SCADA系统的可缩放矢量图；所述工作站通过物理隔离装置或者防火墙与外部DSCADA系统连接；所述数据库服务器接收外部生产信息管理系统的系统公用信息模型导出文件；所述数据库服务器通过网络与所述工作站连接。
上述复杂配电网合环操作环流分析系统，其中，所述数据库服务器包括第一通信接口、第一数据库处理模块、PMS系统CM文件识别接口处理模块、第二通信接口、第一实时数据处理模块、第一网络通信处理模块和SVG接口处理模块；所述第一通信接口通过物理隔离装置或者防火墙与外部SCADA系统连接；所述第二通信接口通过物理隔离装置或者防火墙与外部DSCADA系统连接；所述第一数据库处理模块与所述第一通信接口模块连接，获取外部SCADA系统的实时信息；所述第一数据库处理模块与所述第二通信接口模块连接，获取外部DSCADA系统的实时信息；所述PMS系统CIM文件识别接口处理模块解析所述PMS系统CM导出文件，所述第一数据库处理模块与所述PMS系统CIM文件识别接口处理模块连接，获取PMS系统的涵盖主电网及配电网的公用信息模型；所述SVG接口处理模块与所述第一数据库处理模块连接，所述SVG接口处理模块解析所述SCADA的SVG导出文件，并保存至所述第一数据库处理模块；所述第一数据库处理模块与所述第一实时数据处理模块连接，用于向所述第一实时数据处理模块提供主电网及配电网的关系模型，所述第一实时数据处理模块将根据所述主电网与配电网关系模型，创建数据库服务器上的主电网实时数据处理及配电网实时数据处理的内存空间；所述第一数据库处理模块与所述工作站连接；所述第一实时数据处理模块与所述第一通信接口连接，通过所述第一通信接口获取主电网一次设备的实耐运行数据；所述第一实时数据处理模块与所述第二通信接口连接，通过所述第二通信接口获取配电网一次设备的实时运行数据；所述第一实时数据处理模块与所述第一网络通信模块连接，所述第一网络通信模块获取所述第一实时数据处理模块内存中的实时数据，并向所述工作站发送。
上述复杂配电网合环操作环流分析系统，其中，所述工作站包括第二网络通信处理模块、第二实时数据处理模块、第二数据库处理模块、图形处理模块和计算分析模块；所述第二网络通信处理模块与所述数据库服务器连接；所述第二网络通信处理模块与所述第二实时数据处理模块连接，将从所述数据库服务器收集来的实时数据，送入所述第二实时数据处理模块中进行相应的实时内存数据刷新；所述第二数据库处理模块与所述数据库服务器连接，实现客户与服务器方式的数据库处理功能；所述第二实时数据处理模块通过与所述第二数据库处理模块连接，获取主电网及配电网的关系模型，并以所述关系模型创建工作站上的用于主电网实时数据处理及配电网实时数据处理的内存空间；所述图形处理模块与所述第二实时数据处理模块连接，以获取用于图形显示的实时内存数据并进行数据刷新；所述计算分析模块与所述第二实时数据处理模块连接，以获取用于分析计算所需要的实时内存数据；所述计算分析模块与所述图形处理模块连接，通过所述图形处理模块将计算分析结果显示在图形界面上；所述计算分析模块与所述第二数据库处理模块连接，通过所述第二数据库处理模块获取计算用设备参数及电气网络设备连接关系；所述图形处理模块通过与所述第二数据库处理模块连接，获取存储于所述数据库服务器中的SVG图形数据，并将获取到的所述SVG图形数据显示出来。
本发明提供的另一技术方案是，一种复杂配电网合环操作环流分析方法，包括以下步骤:数据库服务器对PMS系统CIM导出文件进行解析，获取PMS系统中一次电气设备的拓扑连接关系模型和设备参数信息，并保存此信息；数据库服务器对获得的PMS系统中一次电气设备的拓扑连接关系模型和设备参数信息进行拓扑转换；工作站根据拓扑转换后的信息建立设备连接关系表，并根据所述设备连接关系表生成用于描述电网网络结构的计算模型，并对所述计算模型中连接支路进行化简；工作站通过数据库服务器获取SCADA系统数据；工作站进行主网潮流计算；工作站进行主网等值计算；工作站对合环操作相关的两条馈线上的负荷及两条馈线组成的局部配电网络进行负荷等效及局部配电网网络化简计算；工作站计算合环后流过合环操作涉及到的两条馈线开关支路的稳态电流及冲击电流，并根据计算结果判断合环操作是否能够成功；工作站将结果输出。
上述复杂配电网合环操作环流分析方法，其中，数据库服务器自动创建与PMS系统CIM文件中一次设备相对应的设备对象类，并将解析获得的所述PMS系统中一次电气设备的拓扑连接关系模型和设备参数信息存储在所属设备对象类相应的内存空间中及商用数据库中。
上述复杂配电网合环操作环流分析方法，其中，所述拓扑转换是对解析获得的所述PMS系统中一次电气设备的拓扑连接关系模型和设备参数信息进行数据结构转换，并对表征设备连接信息的节点编号进行重新编号。
上述复杂配电网合环操作环流分析方法，其中，生成所述电网结构的计算模型时，先对电气设备逐一进行计算模型的转换，转换后的结果是将包含有各种电气一次设备连接关系的实际电力网络转换成各供电支路的电阻、电抗、电导及电纳计算参数，然后创建各供电支路的连接关系。
上述复杂配电网合环操作环流分析方法，其中，负荷等效的计算方法是，先根据所述设备连接关系表获得每条馈线的负荷数量，然后用在馈线始端的开关处采集到的计算时刻的总有功功率及总无功功率除以这条馈线上的负荷数量，得到每个负荷的计算时刻的等效有功功率及等效无功功率值。
上述复杂配电网合环操作环流分析方法，其中，局部配电网网络化简的计算方法是，将每条馈电线路分成两个部分，第一部分是从馈线始端到合环杆刀之间部分，将这部分配电网络等效成含有电阻、电抗以及电容的网络模型，第二部分是杆刀到馈线末端部分，同样将这部分配电网络等效成含有电阻、电抗以及电容的网络模型。
上述复杂配电网合环操作环流分析方法，其中，工作站输出的结果信息包括:合环操作的时间、合环杆刀的名称、合环操作所涉及到的两条馈线的名称、合环操作所涉及到的两条馈线开关的保护定值、合环后流经合环操作所涉及到的两条馈线开关的稳态电流及冲击电流值、能否合环成功的结论。
本发明的复杂配电网合环操作环流分析系统及分析方法，提高配电网运行的可靠性和电能质量。
本发明的复杂配电网合环操作环流分析系统及分析方法由以下的实施例及附图全A屮 口 ED ο
图1是本发明复杂配电网合环操作环流分析系统的结构框图。
图2是本发明中数据库服务器和工作站的结构示意图。
图3是本发明中合环操作涉及到的两条馈线的示意图。
具体实施方式
以下将结合图1 图3对本发明的复杂配电网合环操作环流分析系统及分析方法作进一步的详细描述。
参见图1，本发明实施例的复杂配电网合环操作环流分析系统包括数据库服务器100、第一物理隔离装置200、第二物理隔离装置300和工作站400 ；
所述数据库服务器100通过所述第一物理隔离装置200与外部数据采集与监视控制(Supervisory Control And Data Acquisition, SCADA)系统 500 连接；
所述数据库服务器100通过所述第二物理隔离装置300与外部配电网安全监控和数据米集(Security Supervisory Control And Data Acquisition In DistributionSystem, DSCADA)系统 600 连接；
所述数据库服务器100提供解析外部生产信息管理系统(Power ProductionManagement System,PMS)的系统公用信息模型(Common Information Modal,CIM)导出文件的接口，接收外部生产信息管理系统的系统公用信息模型导出文件700 ；
所述数据库服务器100提供解析SCADA系统的可缩放矢量图(Scalable VectorGraphics, SVG)导出文件的接口，接收所述SCADA系统500传输的SCADA系统的可缩放矢量图800 ；
所述数据库服务器100与所述工作站400通过网路互联。
所述数据库服务器100可通过外部SCADA系统500获取主网的母线线电压实时采集值、变压器低压侧有功功率实时采集值、变压器低压侧无功功率的实时采集值、变电站馈出线电流实时采集值、实时开关状态等实时采集值信息；
所述数据库服务器100可通过外部DSCADA系统600获取配电网的IOkV及以上电压等级线路杆刀状态实时采集值、变电站馈出线有功功率实时采集值、变电站馈出线无功功率实时采集值等信息；
所述数据库服务器100可通过PMS系统CM导出文件700获取主电网及配电网IOkV及以上电压等级的一次设备参数以及表征主电网及配电网一次设备的连接关系的CIM模型；
所述数据库服务器100可通过SCADA系统SVG导出文件800获取主电网的一次主接线图信息。
本实施例中，所述数据库服务器100、工作站400和物理隔离装置的数量可根据实际需要配置。
可用防火墙来替换上述物理隔离装置。
参见图2，所述数据库服务器100包括第一通信接口 110、第一数据库处理模块120、PMS系统CM文件识别接口处理模块130、第二通信接口 140、第一实时数据处理模块150、第一网络通信处理模块160和SVG接口处理模块170 ；
所述第一通信接口 110用于与外部SCADA系统500连接，所述第一通信接口 110以协议库的形式存在，存在的接口协议包括IEC 60870-5-104协议、南瑞e文件协议以及其它协议的扩充接口，方便通信协议的扩充，这些接口能够实现与不同厂家的SCADA系统之间的实时信息互联；
所述PMS系统CM文件识别接口处理模块130以解析库的形式存在，可提供用于解析不同生产厂家PMS系统CM导出文件，实现与PMS系统公用信息模型的互联；
所述SVG接口处理模块170以解析库的形式存在，可提供用于解析不同厂家SCADA系统SVG导出文件，实现与SCADA系统图形互联；
所述第二通信接口 140用于与外部DSCADA系统600连接，所述第二通信接口 140以协议库的形式存在，存在的接口协议为IEC 60870-5-104协议以及其它协议的扩充接口，方便通信协议的扩充，这些接口能够实现与不同厂家的DSCADA系统之间的实时信息互联；
所述第一数据库处理模块120与所述第一通信接口模块110连接，从外部SCADA系统500获取的实时信息通过所述通信接口模块110传输至所述第一数据库处理模块120，所述第一数据库处理模块120以5分种时间间隔将对应时刻的实时数据进行保存，以形成主电网历史运行数据；
所述第一数据库处理模块120与所述第二通信接口模块140连接，从外部DSCADA系统600获取的实时信息通过所述通信接口模块140传输至所述第一数据库处理模块120，所述第一数据库处理模块以5分种时间间隔将对应时刻的实时数据进行保存，以形成配电网历史运行数据；
所述PMS系统CM文件识别接口处理模块130可通过文件读入的方式，解析PMS系统CM导出文件700，所述第一数据库处理模块120与所述PMS系统CM文件识别接口处理模块130连接，以获取PMS系统的涵盖了主电网及配电网的公用信息模型，并将所述公用信息模型进行保存，所述公用信息模型包括主网及配网一次设备连接关系及设备参数的关系1 型；
所述SVG接口处理模块170对所述SCADA的SVG导出文件800进行解析，解析后的结果是系统获得了 SCADA系统的图形信息，例如变电站的一次接线图、图元图形等信息，通过所述SVG接口处理模块170可以减少用户多个自动化系统的维护工作量，即一次图形绘制，多个自动化系统共享图形信息，所述SVG接口处理模块170与所述第一数据库处理模块120连接，解析后的信息保存至所述第一数据库处理模块120 ；
所述第一数据库处理模块120与所述第一实时数据处理模块150连接，用于向所述第一实时数据处理模块150提供主电网及配电网的关系模型，所述第一实时数据处理模块150将根据所述主电网及配电网的关系模型，创建数据库服务器上的用于主电网实时数据处理及配电网实时数据处理的内存空间；
所述第一实时数据处理模块150与所述第二通信接口 140连接，通过所述第二通信接口 140获取配电网一次设备的实时运行数据，并对与配电网相关的实时内存数据进行数据刷新；
所述第一实时数据处理模块150与所述第一网络通信模块160连接，所述第一网络通信模块160获取所述第一实时数据处理模块150内存中的实时数据，并将所述实时数据按照自定义通信报文协议进行封装，通过局域网向所述工作站400发送。
继续参见图2，所述工作站400包括第二网络通信处理模块410、第二实时数据处理模块420、第二数据库处理模块430、图形处理模块440和计算分析模块450 ；
所述第二网络通信处理模块410与所述第一网络通信处理模块160连接，接收所述第一网络通信处理模块160发送来的实时数据；
所述第二网络通信处理模块410与所述第二实时数据处理模块420连接，将从第一网络通信处理模块160收集来的实时数据，送入所述第二实时数据处理模块420中进行相应的实时内存数据刷新；`
所述第二数据库处理模块430通过网络与所述第一数据库处理模块120连接，实现客户/服务器方式的数据库处理功能，所述第一数据库处理模块120完成数据库处理模块服务器端功能，所述第二数据库处理模块430完成数据库处理模块客户端功能；
所述第二实时数据处理模块420通过与所述第二数据库处理模块430连接，获取主电网及配电网的关系模型，并以所述关系模型创建工作站上的用于主电网实时数据处理及配电网实时数据处理的内存空间，所述工作站上的用于主电网实时数据处理及配电网实时数据处理的内存空间与服务器上的用于主电网实时数据处理及配电网实时数据处理的内存空间结构及大小相同；
所述图形处理模块440与所述第二实时数据处理模块420连接，以获取用于图形显示的实时内存数据并且以I秒的刷新频率进行数据刷新；
所述计算分析模块450与所述第二实时数据处理模块420连接，以获取用于分析计算所需要的实时内存数据；
所述计算分析模块450与所述图形处理模块440连接，通过所述图形处理模块440将计算分析结果显示在图形界面上；
所述计算分析模块450与所述第二数据库处理模块430连接，通过所述第二数据库处理模块430获取计算用设备参数及电气网络设备连接关系；
所述图形处理模块440通过与所述第二数据库处理模块430连接，获取存储于所述数据库服务器100中的SVG图形数据，并将获取到的所述SVG图形数据显示出来，所述图形处理模块440也可进行图形的编辑，并通过所述第二数据库处理模块430将编辑好的图形数据存储到所述数据库服务器100中；
所述图形处理模块440主要完成图形的编辑、显示、保存、人机界面交互、画面的漫游、画面的缩放功能。
本发明实施例的复杂配电网合环操作环流分析方法包括以下步骤:
步骤1，数据库服务器100对PMS系统CM导出文件进行解析，获取PMS系统中一次电气设备的拓扑连接关系模型和设备参数信息，并保存此信息；
所述PMS系统CM文件识别接口处理模块130对PMS系统CM导出文件进行解析，得到PMS系统主电网及配电网诸如变压器、母线、负荷、联络线、断路器、隔离开关、线路杆刀等一次电气设备的节点编号以及诸如电压等级、容量等电气设备参数信息，第一数据库处理模块120将自动创建与PMS系统CM文件中一次设备相对应的设备对象类，同时将上述设备的连接信息及电气设备参数信息存储在所属设备对象类相应的内存空间中及商用数据库中；
步骤2，数据库服务器对步骤I获得的PMS系统中一次电气设备的拓扑连接关系模型和设备参数信息进行拓扑转换；
由于所述PMS系统CM文件识别接口处理模块130解析外部PMS系统CM导出文件所获得的设备对象类数据结构，与复杂配电网合环操作环流分析系统中的设备对象类数据结构存在着差异，需要进行数据结构的转换，同时对表征设备连接信息的节点编号进行重新编号，即进行拓扑转换，所述拓扑转换由所述PMS系统CM文件识别接口处理模块130完成，拓扑转换后的结果是复杂配电网合环操作环流分析系统中的设备对象类获得了来自外部PMS系统CM文件中设备对象类的电气设备连接关系信息和设备参数信息，并且由所述PMS系统CIM文件识别接口处理模块130将拓扑转换后的设备对象类信息传给第一数据库处理模块120，由所述第一数据库处理模块120将信息存储到商用数据库中；
步骤3，工作站根据拓扑转换后的信息建立设备连接关系表，并根据所述设备连接关系表生成用于描述电网网络结构的计算模型，并对所述计算模型中连接支路进行化简；
计算分析模块450通过第二数据库处理模块430获得经拓扑转换后的设备对象类参数信息及设备对象类电气设备节点编号信息，根据设备对象类电气设备节点编号建立设备连接关系表，并根据设备连接关系表生成用于描述电网网络结构的计算模型，生成所述电网结构的计算模型时，先对电气设备逐一进行计算模型的转换，转换后的结果是将包含有各种电气一次设备连接关系的实际电力网络转换成各供电支路(即各电气设备计算模型，进行系统分析计算时需将各电气设备转换计算模型)的电阻、电抗、电导及电纳计算参数，然后创建各供电支路的连接关系，为了减小计算网络的运算规模，提高运算速度，减少系统程序运行所消耗的内存，需要将所述计算模型中连接支路进行化简，所述连接支路是指变电站之间的联络线以及变电站馈出线到用户之间的连接线，对连接支路的化简是指对串并联支路的计算，例如，可将两个串联支路，化简成一条支路；
步骤4，工作站通过数据库服务器获取SCADA系统数据；
所述计算分析模块450在进行主网潮流计算之前，需要获取计算分析时刻的来自SCADA系统的电气设备运行状态信息，例如某一时刻各变压器低压侧有功功率、无功功率采集量信息，各变电站内断路器及隔离开关运行状态信息等；
获取SCADA系统的电气设备运行状态信息的方法是:所述计算分析模块450向第二数据库处理模块430提出获取对应时刻数据的申请，所述第二数据库处理模块430向所述第一数据库处理模块120提出申请，所述第一数据库处理模块120响应申请，提取商用数据库中存储的对应时刻的数据，并将这些数据通过网络打包方式发给所述第二数据库处理模块430，然后由所述第二数据库处理模块430将获得的对应时刻的数据转给所述计算分析模块450 ；
步骤5，工作站进行主网潮流计算；
所述计算分析模块450在进行网络化简及获取SCADA系统对应时刻的电网设备运行状态信息后，开始进行主网潮流计算，通过主网潮流计算，系统将获得对应时刻的电网计算模型中各个支路的功率分布及电压幅值及相角的分布情况；
主网潮流计算采用改进的牛顿-拉夫逊法，主网潮流计算的过程为:由步骤3化简得到简化的主网计算模型，所述主网计算模型是由η个节点(支路的端点称为节点)，m条支路组成的电力计算网络，根据所述主网计算模型形成节点导纳矩阵，然后给定各节点电压初值，根据给定的节点电压初值，计算各节点有功功率变化值、无功功率变化值及节点电压变化值的平方，判断各节点有功功率变化值、无功功率变化值及电压变化值的平方最大值是否小于计算误差(误差要求小于0.001)，如果小于误差，则潮流计算完成，得到各个节点的电压及各个支路的有功功率及无功功率计算值，否则，形成雅可比矩阵，得到叠代修正方程，求解修正方程，得到电压的修正量，将电压初值加上所述的电压修正值，得到下一次叠代的电压初值，重复计算计算各节点有功功率变化值、无功功率变化值及节点电压变化值的平方及以后的步骤；
步骤6，工作站进行主网等值计算；
所述计算分析模块450完成主网潮流计算之后，得到主网各节点电压值及各支路的功率分布，为了计算分析配电网杆刀合环后配电网各支路电流的分布以及简化计算的需要，系统先进行主网等值计算形成简化的网络模型，主网等值计算的结果是将有η个节点、m条支路的主网计算用网络模型等值成如图3所示的两机系统模型(如图3中E_、X1, R1及 E_、X2、R2 部分)；
图3中各符号的物理含义分别是=Eeql:从母线I向主网看进去的等值电源电势；Eeq2:从母线2向主网看进去的等值电源电势况:从母线I向主网看进去的系统等值电阻；R2:从母线2向主网看进去的系统等值电阻；R3:从配电线路I始端到合环杆刀k之间的配电线路及用户等值电阻；R4:从配电线路2始端到合环杆刀k之间的配电线路及用户等值电阻；R5:从合环杆刀到配电线路I终端之间的配电线路及用户等值电阻；R6:从合环杆刀到配电线路2终端之间的配电线路及用户等值电阻A1:从母线I向主网看进去的系统等值电抗；X2:从母线2向主网看进去的系统等值电抗；X3:从配电线路I始端到合环杆刀k之间配电线路及用户等值电抗-J4:从配电线路2始端到合环杆刀k之间配电线路及用户等值电抗;X5:从合环杆刀k到配电线路I末端之间配电线路及用户等值电抗；X6:从合环杆刀k到配电线路2末端之间配电线路及用户等值电抗；C31、C32:从配电线路I始端到合环杆刀k之间的配电线路及用户等值电容；C41、C42:从配电线路2始端到合环杆刀k之间的配电线路及用户等值电容；C51、C52:从合环杆刀k到配电线路I末端之间配电线路及用户等值电容；C61、C62:从合环杆刀k到配电线路2末端之间配电线路及用户等值电容；
步骤7，工作站对合环操作相关的两条馈线上的负荷及两条馈线组成的局部配电网络进行负荷等效及局部配电网网络化简计算；
所述计算分析模块450完成主网等值计算后，由于DSCADA系统负荷数据采集信息不全的原因以及为了进一步简化计算模型的需要，系统需对环流计算所涉及到的两条馈线上的负荷及两条馈线组成的局部配电网络进行负荷等效及局部配电网网络化简计算；
进行负荷等效时，首先根据步骤3网络化简过程中创建的设备连接关系表可获得每条馈线的负荷数量，然后用在馈线始端的开关处采集到的计算时刻的总有功功率及总无功功率除以这条馈线上的负荷数量，即可得到每个负荷的计算时刻的等效有功功率及等效无功功率值，从而实现负荷的等效计算；
进行局部配电网网络化简时，将每条馈电线路分成两个部分，第一部分是从馈线始端到合环杆刀之间部分，将这部分配电网络等效成含有电阻、电抗以及电容的网络模型(如图3所示的R3、X3、C31, C32即为一条馈线的第一部分等效)，第二部分是杆刀到馈线末端部分，同样将这部分配电网络等效成含有电阻、电抗以及电容的网络模型(如图3所示的R5、X5、C51、C52即为一条馈线的第二部分等效)，从而完成局部配电网网络化简；
步骤8，工作站计算合环后流过合环操作涉及到的两条馈线开关支路的稳态电流及冲击电流，并根据计算结果判断合环操作是否能够成功；
所述计算分析模块450完成步骤7后，根据改进的牛顿拉夫逊法进行局部配网潮流计算，局部配网潮流计算将得到流过合环操作所涉及到的两条馈线开关支路的稳态电流及冲击电流，根据开关支路的稳态电流及冲击电流值的大小以及对应开关的保护定值即可判断出合环操作是否会引起合环操作涉及到的两条馈线开关跳闸，从而判断合环操作是否能够成功；
步骤9，工作站将结果输出；
所述计算分析模块450完成步骤8后，将进行计算结果的输出，输出的结果信息包括:合环操作的时间、合环杆刀的名称，合环操作所涉及到的两条馈线的名称，合环操作所涉及到的两条馈线开关的保护定值，合环后流经合环操作所涉及到的两条馈线开关的稳态电流及冲击电流值，能否合环成功的结论等信息。
复杂配电网合环操作环流分析系统及分析方法具有以下优点
(I)维护工作量小
系统接口处理模块中提供了 IEC 61970标准的CM接口及SVG接口，实现了与SCADA之间的模型数据及图形数据共享，减少了用户的系统维护工作量，同时满足了数据一体化的要求:
(2)计算速度快
在计算分析模块中，鉴于配电网具有元件多、结构复杂的特点，在进行配电网电源追踪时需要处理的数据量巨大，因此采用了 Multimap容器进行数据处理，提高了计算速度和搜索效率，同时主网潮流计算采用了传统的牛顿-拉夫逊法、LDU分解处理方法，并采用了稀疏存储技术，提高了计算效率；
(3)等效模型的改进
系统的网络等效包括主网等效及配电网负荷等效两部分，对于主网等效，认为对于任一时刻，从某一负荷点看进去，可以将整个系统等值为两节点系统，即所要研究的负荷节点和其余外部系统等值得到的电源节点的系统，而对于负荷等效，认为对于任一时刻，负荷为恒阻抗负荷，由于配电网R/X比值较大，所以要考虑分布电容，实践证明，系统等效模型有效，计算精度较高，计算误差小于10% ；
(4)拓扑自动生成技术
所述的分布式工作站中图形处理模块，采用了图模一体化技术，图形绘制过程结束后，执行计算拓扑生成功能后，系统自动生成用于分析计算的网络拓扑结构，无需繁琐的配置操作；
(5)精细化计算分析及查询功能
系统合解环电流计算功能，包括了历史上每日最大网络负荷时刻、最小网络负荷时刻、任意人工选取时刻特定线路的合解环电流计算以及实时运行情况下合解环模拟操作计算，计算的结果包括:历史一段时间内(仅对每日最大网络负荷时刻、最小网络负荷时亥IJ)对特定线路合解环成功次数及概率的统计，合解环计算失败的时刻列表，失败的原因分析及改进措施，实时运行情况下合解环操作成功的电压幅值范围、相角范围、合环线路负载率范围计算及合解环能否成功的结论及失败后改进的方法，精细化的计算分析为调度员进行合解环操作提供了有力的数据支撑。
权利要求
1.一种复杂配电网合环操作环流分析系统，其特征在于，包括数据库服务器和工作站； 所述数据库服务器通过物理隔离装置或者防火墙与外部SCADA系统连接，接收SCADA系统的可缩放矢量图； 所述工作站通过物理隔离装置或者防火墙与外部DSCADA系统连接； 所述数据库服务器接收外部生产信息管理系统的系统公用信息模型导出文件； 所述数据库服务器通过网络与所述工作站连接。
2.如权利要求1所述的复杂配电网合环操作环流分析系统，其特征在于，所述数据库服务器包括第一通信接口、第一数据库处理模块、PMS系统CM文件识别接口处理模块、第二通信接口、第一实时数据处理模块、第一网络通信处理模块和SVG接口处理模块； 所述第一通信接口通过物理隔离装置或者防火墙与外部SCADA系统连接； 所述第二通信接口通过物理隔离装置或者防火墙与外部DSCADA系统连接； 所述第一数据库处理模块与所述第一通信接口模块连接，获取外部SCADA系统的实时信息； 所述第一数据库处理模块与所述第二通信接口模块连接，获取外部DSCADA系统的实时信息； 所述PMS系统CM文件识别接口处理模块解析所述PMS系统CM导出文件，所述第一数据库处理模块与所述PMS系统CM文件识别接口处理模块连接，获取PMS系统的涵盖主电网及配电网的公用信息模型； 所述SVG接口处理模块与所述第一数据库处理模块连接，所述SVG接口处理模块解析所述SCADA的SVG导出文件，并保存至所述第一数据库处理模块； 所述第一数据库处理模块与所述第一实时数据处理模块连接，用于向所述第一实时数据处理模块提供主电网及配电网的关系模型，所述第一实时数据处理模块将根据所述主电网与配电网关系模型，创建数据库服务器上的主电网实时数据处理及配电网实时数据处理的内存空间； 所述第一数据库处理模块与所述工作站连接； 所述第一实时数据处理模块与所述第一通信接口连接，通过所述第一通信接口获取主电网一次设备的实时运行数据； 所述第一实时数据处理模块与所述第二通信接口连接，通过所述第二通信接口获取配电网一次设备的实时运行数据； 所述第一实时数据处理模块与所述第一网络通信模块连接，所述第一网络通信模块获取所述第一实时数据处理模块内存中的实时数据，并向所述工作站发送。
3.如权利要求1所述的复杂配电网合环操作环流分析系统，其特征在于，所述工作站包括第二网络通信处理模块、 第二实时数据处理模块、第二数据库处理模块、图形处理模块和计算分析模块； 所述第二网络通信处理模块与所述数据库服务器连接；所述第二网络通信处理模块与所述第二实时数据处理模块连接，将从所述数据库服务器收集来的实时数据，送入所述第二实时数据处理模块中进行相应的实时内存数据刷新；所述第二数据库处理模块与所述数据库服务器连接，实现客户与服务器方式的数据库处理功能； 所述第二实时数据处理模块通过与所述第二数据库处理模块连接，获取主电网及配电网的关系模型，并以所述关系模型创建工作站上的用于主电网实时数据处理及配电网实时数据处理的内存空间； 所述图形处理模块与所述第二实时数据处理模块连接，以获取用于图形显示的实时内存数据并进行数据刷新； 所述计算分析模块与所述第二实时数据处理模块连接，以获取用于分析计算所需要的实时内存数据； 所述计算分析模块与所述图形处理模块连接，通过所述图形处理模块将计算分析结果显示在图形界面上； 所述计算分析模块与所述第二数据库处理模块连接，通过所述第二数据库处理模块获取计算用设备参数及电气网络设备连接关系； 所述图形处理模块通过与所述第二数据库处理模块连接，获取存储于所述数据库服务器中的SVG图形数据，并将获取到的所述SVG图形数据显示出来。
4.一种复杂配电网合环操作环流分析方法，其特征在于，包括以下步骤: 数据库服务器对PMS系统CIM导出文件进行解析，获取PMS系统中一次电气设备的拓扑连接关系模型和设备参数信息，并保存此信息； 数据库服务器对获得的PMS系统中一次电气设备的拓扑连接关系模型和设备参数信息进行拓扑转换； 工作站根据拓扑转换 后的信息建立设备连接关系表，并根据所述设备连接关系表生成用于描述电网网络结构的计算模型，并对所述计算模型中连接支路进行化简； 工作站通过数据库服务器获取SCADA系统数据； 工作站进行主网潮流计算； 工作站进行主网等值计算； 工作站对合环操作相关的两条馈线上的负荷及两条馈线组成的局部配电网络进行负荷等效及局部配电网网络化简计算； 工作站计算合环后流过合环操作涉及到的两条馈线开关支路的稳态电流及冲击电流，并根据计算结果判断合环操作是否能够成功； 工作站将结果输出。
5.如权利要求4所述的复杂配电网合环操作环流分析方法，其特征在于，数据库服务器自动创建与PMS系统CIM文件中一次设备相对应的设备对象类，并将解析获得的所述PMS系统中一次电气设备的拓扑连接关系模型和设备参数信息存储在所属设备对象类相应的内存空间中及商用数据库中。
6.如权利要求5所述的复杂配电网合环操作环流分析方法，其特征在于，所述拓扑转换是对解析获得的所述PMS系统中一次电气设备的拓扑连接关系模型和设备参数信息进行数据结构转换，并对表征设备连接信息的节点编号进行重新编号。
7.如权利要求4所述的复杂配电网合环操作环流分析方法，其特征在于，生成所述电网结构的计算模型时，先对电气设备逐一进行计算模型的转换，转换后的结果是将包含有各种电气一次设备连接关系的实际电力网络转换成各供电支路的电阻、电抗、电导及电纳计算参数，然后创建各供电支路的连接关系。
8.如权利要求6所述的复杂配电网合环操作环流分析方法，其特征在于，负荷等效的计算方法是，先根据所述设备连接关系表获得每条馈线的负荷数量，然后用在馈线始端的开关处采集到的计算时刻的总有功功率及总无功功率除以这条馈线上的负荷数量，得到每个负荷的计算时刻的等效有功功率及等效无功功率值。
9.如权利要求6所述的复杂配电网合环操作环流分析方法，其特征在于，局部配电网网络化简的计算方法是，将每条馈电线路分成两个部分，第一部分是从馈线始端到合环杆刀之间部分，将这部分配电网络等效成含有电阻、电抗以及电容的网络模型，第二部分是杆刀到馈线末端部分，同样将这部分配电网络等效成含有电阻、电抗以及电容的网络模型。
10.如权利要求6所述的复杂配电网合环操作环流分析方法，其特征在于，工作站输出的结果信息包括:合环操作的时间、合环杆刀的名称、合环操作所涉及到的两条馈线的名称、合环操作所涉及到的两条馈线开关的保护定值、合环后流经合环操作所涉及到的两条馈线开关的稳态电 流及冲击电流值、能否合环成功的结论。
全文摘要
本发明涉及复杂配电网合环操作环流分析系统以及环流分析方法，复杂配电网合环操作环流分析系统包括数据库服务器和工作站；所述数据库服务器通过物理隔离装置或者防火墙与外部SCADA系统连接，接收SCADA系统的可缩放矢量图；所述工作站通过物理隔离装置或者防火墙与外部DSCADA系统连接；所述数据库服务器接收外部生产信息管理系统的系统公用信息模型导出文件；所述数据库服务器通过网络与所述工作站连接。
文档编号H02J13/00GK103107593SQ20111035285
公开日2013年5月15日 申请日期2011年11月9日 优先权日2011年11月9日
发明者余浩斌, 李春伟, 沈忠旗, 王承民, 衣涛, 王艳杰, 黄起强, 刘涌, 连鸿波, 汤晓伟, 吴春琪, 顾君雷, 朱伟, 裘青云, 武鹏 申请人:上海市电力公司, 上海交通大学, 上海博英信息科技有限公司