專利名稱：地區(qū)電網(wǎng)無功電壓自動控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種用于電力技術(shù)領(lǐng)域的系統(tǒng)，具體是一種地區(qū)電網(wǎng)無功電 壓自動控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著SCADA (數(shù)據(jù)采集與控制)系統(tǒng)日漸完善、成熟，遙信、遙測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確 性的不斷提高，遙控的更加可靠，以及狀態(tài)估計模塊對電網(wǎng)量測在線監(jiān)視的實現(xiàn)， 使得基于SCADA系統(tǒng)的地區(qū)電網(wǎng)無功電壓自動控制系統(tǒng)(簡稱AVC系統(tǒng)，下同) 得以實現(xiàn)。AVC系統(tǒng)通過監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)的負荷變化，在保證母線電壓合格的條件下進 行無功電壓優(yōu)化計算，并結(jié)合調(diào)度員的專家經(jīng)驗給出完備的控制策略，通過改變 電網(wǎng)中可控?zé)o功電源的出力，無功補償設(shè)備的投切，變壓器分接頭的調(diào)整來滿足 安全經(jīng)濟運行條件，提高電壓質(zhì)量，降低網(wǎng)損。AVC系統(tǒng)可計算出在當(dāng)前電網(wǎng)運 行狀態(tài)和負荷水平下，滿足安全運行條件且使網(wǎng)損最小時，全網(wǎng)各有載調(diào)壓變壓 器分接頭的位置，各并聯(lián)補償電容器的投切狀態(tài)。
但是，隨著電力系統(tǒng)的快速發(fā)展，地區(qū)電網(wǎng)規(guī)模增長很快，電力用戶對電能 質(zhì)量的要求也越來越高。在這種形式下，僅僅依靠傳統(tǒng)的人工操作方式，由操作 員根據(jù)SCADA系統(tǒng)上傳的實時數(shù)據(jù)，并遵照電壓無功的調(diào)整原則，采取手動方式 下達命令調(diào)整有載調(diào)壓變壓器分接頭的位置和并聯(lián)補償電容器的投切，己經(jīng)不能 滿足實際運行的需要。也難以實現(xiàn)在滿足系統(tǒng)運行穩(wěn)定、母線電壓合格的條件下， 盡可能的降低網(wǎng)損和運行成本。此外，隨著電網(wǎng)運行狀態(tài)的越來越復(fù)雜，根據(jù)就 地信息的控制方式不能體現(xiàn)無功電壓控制的全局最優(yōu)性。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，中國發(fā)明專利(申請?zhí)?0112093. X)公開 了一種區(qū)域電力網(wǎng)無功電壓自動控制系統(tǒng)，主要由數(shù)據(jù)采集、中央處理、操作控 制組成，根據(jù)區(qū)域電力網(wǎng)各變電所電壓情況，決定是調(diào)節(jié)本變電所主變分接頭還 是上級變電所主變分接頭，并通過預(yù)算電容、電抗投切后電壓值，避免了投切振
蕩。其不足之處體現(xiàn)在上述方式基本上還屬于無功就地補償?shù)姆绞?，并沒有實現(xiàn) 電網(wǎng)無功功率的橫向和縱向配合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種地區(qū)電網(wǎng)無功電壓 自動控制系統(tǒng)，使其采用圖模一體化技術(shù)和分區(qū)協(xié)調(diào)管理模式并具有NT—UINX 跨平臺操作功能，從而利用UNIX系統(tǒng)安全性好和NT系統(tǒng)操作簡便的優(yōu)點。本發(fā) 明可以大幅度降低現(xiàn)場運行人員的工作強度，提高生產(chǎn)效率。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。本發(fā)明包括數(shù)據(jù)庫模塊、通訊模塊、分 析計算模塊、圖形顯示模塊、報表管理模塊、系統(tǒng)管理模塊。其中
所述的數(shù)據(jù)庫模塊保存整個系統(tǒng)所需要的數(shù)據(jù)，并提供共享機制，與通訊模 塊、分析計算模塊進行數(shù)據(jù)交互；
所述的通訊模塊是整個系統(tǒng)的中間環(huán)節(jié)，將系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)在各個模塊之間 進行傳輸，因此，通訊模塊與其他的所有模塊都有接口；
所述的分析計算模塊形成無功電壓控制策略，通過通訊模塊接收數(shù)據(jù)并下發(fā) 控制結(jié)果，同時通過數(shù)據(jù)庫模塊保存計算結(jié)果數(shù)據(jù)；
所述的圖形顯示模塊顯示電網(wǎng)接線圖以及監(jiān)測數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是通過通訊模 塊轉(zhuǎn)發(fā)過來的；
所述的報表管理模塊形成無功電壓管理所需要的各種報表，與通訊模塊進行 接口、交換數(shù)據(jù)；
所述的系統(tǒng)管理模塊對系統(tǒng)進行管理，同樣與通訊模塊進行接口。
本發(fā)明上述通訊模塊接收由數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)過來的實測數(shù)據(jù)，送到 計算分析模塊，同時保存至數(shù)據(jù)庫模塊中，分析計算模塊對實測數(shù)據(jù)進行分析計 算，形成無功電壓控制策略，再通過通訊模塊下發(fā)，同時通過通訊模塊傳送到圖 形顯示模塊顯示計算分析以及控制的結(jié)果，報表管理模塊通過通訊模塊實現(xiàn)控制 結(jié)果的査詢、顯示和打印，系統(tǒng)管理模塊通過通訊模塊實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的管理。
所述的數(shù)據(jù)庫模塊包括商業(yè)數(shù)據(jù)庫、實時數(shù)據(jù)庫和本地數(shù)據(jù)庫以及相關(guān)的接 口。商業(yè)數(shù)據(jù)庫采用大型的商業(yè)數(shù)據(jù)庫ORACLE (甲骨文公司商業(yè)數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品) 以及標(biāo)準(zhǔn)的0CI (ORACLE調(diào)用接口)接口，位于服務(wù)器上，存儲整個系統(tǒng)計算、 分析和管理所需要的信息，這些信息包括設(shè)備的屬性和類型數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)、網(wǎng)
絡(luò)拓撲數(shù)據(jù)、遙測和遙信數(shù)據(jù)、控制結(jié)果數(shù)據(jù)；實時數(shù)據(jù)庫采用基于文件映射內(nèi) 存的共享方式，位于服務(wù)器上，主要保存用于計算分析的遙測和遙信數(shù)據(jù)；本地 數(shù)據(jù)庫位于工作站上，為圖形數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)拓撲數(shù)據(jù)、設(shè)備的屬性和類型數(shù)據(jù)提供 暫時的存儲空間，本發(fā)明采用標(biāo)準(zhǔn)的ADO (有效數(shù)據(jù)對象)數(shù)據(jù)庫接口。
所述的通訊模塊包括與SCADA系統(tǒng)通訊的子模塊、工作站與服務(wù)器之間通訊 的子模塊。SCADA系統(tǒng)通訊的子模塊與SCADA系統(tǒng)接口采用SOCKET (套接字)技 術(shù)實現(xiàn)，將SCADA系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)的遙測和遙信數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換，變成系統(tǒng)分析、計算和 顯示所需要的數(shù)據(jù)；工作站與服務(wù)器之間通訊的子模塊的通訊同樣采用SOCKET 技術(shù)，將分析、計算和顯示所需要的數(shù)據(jù)由服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)給工作站，同時將設(shè)備的 屬性和類型數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)已經(jīng)自動生成的拓撲數(shù)據(jù)傳回服務(wù)器保存。
所述的分析計算模塊包括狀態(tài)估計子模塊、負荷預(yù)測子模塊、拓撲分析子模 塊、無功優(yōu)化子模塊，數(shù)據(jù)采集模塊將采集的數(shù)據(jù)送入狀態(tài)估計子模塊，狀態(tài)估 計子模塊實現(xiàn)誤數(shù)據(jù)的清理和電氣設(shè)備參數(shù)的估計，保證計算所需要數(shù)據(jù)的精 度，狀態(tài)估計子模塊的輸出分別傳送至負荷預(yù)測子模塊和拓撲分析子模塊，負荷 預(yù)測子模塊實現(xiàn)短期負荷分布預(yù)測，采用線性回歸、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，預(yù)測的結(jié)果 是返回未來一天內(nèi)負荷的高峰、低谷和平均時段以及取值，作為電容器組投切的 依據(jù)；拓撲分析子模塊實現(xiàn)拓撲的動態(tài)著色，并將不帶電的部分去掉，形成計算 分析所需要的網(wǎng)絡(luò)拓撲數(shù)據(jù)；負荷預(yù)測子模塊和拓撲分析子模塊處理后的數(shù)據(jù)輸 出到無功優(yōu)化子模塊，無功優(yōu)化子模塊根據(jù)得到的數(shù)據(jù)實現(xiàn)電容器組的優(yōu)化投 切，并形成優(yōu)化投切策略。分析計算模塊還可以包括專家系統(tǒng)子模塊，專家系統(tǒng) 子模塊作為無功優(yōu)化模塊的備用技術(shù)，與無功優(yōu)化子模塊通過接口連接。當(dāng)無功 優(yōu)化子模塊優(yōu)化失敗后調(diào)用專家系統(tǒng)子模塊，形成電容器組的投切策略及變壓器 分接頭的調(diào)整策略。
所述的圖形顯示模塊是整個系統(tǒng)人機交換的接口，顯示整個電力網(wǎng)絡(luò)的原理 接線圖，具備放大、縮小、漫游等基本功能，并可以進行電氣設(shè)備的查詢和定位， 同時也是設(shè)備屬性和類型數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)錄入的窗口。
所述的報表管理模塊實現(xiàn)無功電壓自動控制結(jié)果的査詢、顯示和打印，具備 與EXCEL文件的接口，可以讀和寫EXCEL文件。
所述的系統(tǒng)管理模塊實現(xiàn)系統(tǒng)配置管理、系統(tǒng)運行監(jiān)視、系統(tǒng)控制參數(shù)管理、
圖形報表管理、提供表格、曲線、棒圖、餅圖及組合圖的制作維護工具等功能。 數(shù)據(jù)庫模塊是本發(fā)明系統(tǒng)的底層模塊，主要與通訊模塊關(guān)系緊密，其中商業(yè) 數(shù)據(jù)庫從通訊模塊的與SCADA系統(tǒng)通訊子模塊接收實測數(shù)據(jù)、而通過工作站與服 務(wù)器之間通訊子模塊與工作站進行設(shè)備的屬性和類型數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)拓撲 數(shù)據(jù)、遙測和遙信數(shù)據(jù)、控制結(jié)果數(shù)據(jù)的交互；分析計算模塊通過通訊模塊的與 SCADA系統(tǒng)通訊子模塊獲取實測數(shù)據(jù)，將所形成的控制策略再通過此模塊下發(fā)， 而將分析計算和控制的結(jié)果通過工作站與服務(wù)器之間通訊子模塊傳至工作站；圖
形顯示模塊通過工作站與服務(wù)器之間通訊子模塊獲取要顯示的數(shù)據(jù)內(nèi)容進行顯
示；報表管理模塊和系統(tǒng)管理模塊與圖形顯示模塊基本類似，通過工作站與服務(wù) 器之間通訊子模塊獲取所需要的數(shù)據(jù)。
由此可見，通訊模塊是本發(fā)明系統(tǒng)相互聯(lián)結(jié)的關(guān)鍵，也是其他各個模塊進行 數(shù)據(jù)交互的中間環(huán)節(jié)；此外，分析計算模塊是本發(fā)明系統(tǒng)的重點模塊，因為無功 電壓自動控制的效果是通過該模塊體現(xiàn)出來的，較好的控制策略會得到較好的控 制效果。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用SCADA系統(tǒng)上傳的實時數(shù)據(jù)，綜合優(yōu)化計算結(jié) 果和現(xiàn)場運行人員的實際經(jīng)驗，通過調(diào)整有載調(diào)壓變壓器分接頭的位置和并聯(lián)補 償電容器的投切，實現(xiàn)在滿足系統(tǒng)運行穩(wěn)定和母線電壓合格的條件下，盡可能的 降低網(wǎng)損和運行成本。本發(fā)明整套系統(tǒng)可以實現(xiàn)控制全過程全部自動完成，可以 大幅度降低現(xiàn)場運行人員的工作強度，提高生產(chǎn)效率。本發(fā)明可以進一步的降低 網(wǎng)絡(luò)損耗、提高電壓合格率、降低調(diào)度人員的勞動強度。網(wǎng)損降低的比例大于等 于5% (在原來網(wǎng)損的基礎(chǔ)上)；電壓合格率提高的比例大于等于5% (在原來電壓 合格率的基礎(chǔ)上)。


圖1為本發(fā)明實施例系統(tǒng)應(yīng)用示意圖
圖2為本發(fā)明實施例系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)示意圖
圖3為本發(fā)明實施例系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
圖4為本發(fā)明實施例系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口示意圖
圖5為本發(fā)明實施例系統(tǒng)通訊接口示意圖
圖6為本發(fā)明實施例系統(tǒng)分析計算模塊處理流程圖
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細說明本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案 為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護 范圍不限于下述的實施例。
如圖1所示，本實施例系統(tǒng)位于調(diào)度中心或者集控中心，通過SCADA系統(tǒng)實
現(xiàn)對變電站電容器組和變壓器分接頭的控制。
如圖2所示，本實施例應(yīng)用時，采用兩臺服務(wù)器和三臺工作站，其中服務(wù)器 采用UNIX操作系統(tǒng)，而工作站采用NT操作系統(tǒng)。
如圖3所示，本實施例由數(shù)據(jù)庫模塊、通訊模塊、分析計算模塊、圖形顯示 模塊、報表管理模塊、系統(tǒng)管理等模塊組成。數(shù)據(jù)庫模塊保存整個系統(tǒng)所需要的 數(shù)據(jù)，并提供共享機制，主要與通訊模塊進行數(shù)據(jù)交互，也與分析計算模塊進行 數(shù)據(jù)交互；通訊模塊是整個系統(tǒng)的中間環(huán)節(jié)，將本系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)在各個模塊之 間進行傳輸。因此，通訊模塊與其他的所有模塊都有接口；分析計算模塊形成無 功電壓控制策略，通過通訊模塊接收數(shù)據(jù)并下發(fā)控制結(jié)果，同時通過數(shù)據(jù)庫模塊 保存計算結(jié)果數(shù)據(jù)；圖形顯示模塊顯示電網(wǎng)接線圖以及監(jiān)測數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是通 過通訊模塊轉(zhuǎn)發(fā)過來的；報表管理模塊形成無功電壓管理所需要的各種報表，與 通訊模塊進行接口、交換數(shù)據(jù)；系統(tǒng)管理模塊是對本系統(tǒng)進行管理的，同樣與通 訊模塊進行接口 。上述模塊分別位于采用UNIX操作系統(tǒng)的服務(wù)器和采用NT操作 系統(tǒng)的工作站上。
1、數(shù)據(jù)庫模塊主要是存儲和共享本系統(tǒng)所需要的各種數(shù)據(jù)，這些包括設(shè)備 的屬性和類型數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)拓撲數(shù)據(jù)、遙測和遙信數(shù)據(jù)、控制結(jié)果數(shù)據(jù)， 包括商業(yè)數(shù)據(jù)庫、本地數(shù)據(jù)庫和實時數(shù)據(jù)庫，商業(yè)數(shù)據(jù)庫和本地數(shù)據(jù)庫的接口， 如圖4所示，ADO技術(shù)被使用訪問各種商業(yè)數(shù)據(jù)庫；對于本地數(shù)據(jù)庫通過設(shè)計一 個動態(tài)連接庫進行封裝，形成與ADO—樣的數(shù)據(jù)庫訪問接口。
1) 商業(yè)數(shù)據(jù)庫位于服務(wù)器上，存儲所有本系統(tǒng)所需要的各種數(shù)據(jù)。如圖2 所示，雙服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫相互備用，當(dāng)一個系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，馬上切換另一臺服 務(wù)器；
2) 實時數(shù)據(jù)庫同樣位于服務(wù)器上，從SCADA系統(tǒng)所接收到的遙信值與遙測 值均直接寫入一個常駐內(nèi)存的實時數(shù)據(jù)庫中。該數(shù)據(jù)庫僅保留最新時刻的數(shù)據(jù)，
也就是說，當(dāng)接收到新時刻的遙信值與遙測值時，就將舊的數(shù)據(jù)全部清除，只保 存最新時刻的數(shù)據(jù)，實時數(shù)據(jù)庫采用文件映射內(nèi)存的共享方式；
3)本地數(shù)據(jù)庫位于控制工作站上，同樣保存各種類型的數(shù)據(jù)，只是保存的 數(shù)據(jù)是一個時間斷面上的，用新的數(shù)據(jù)替換舊數(shù)據(jù)。
2、 通訊模塊包括與SCADA系統(tǒng)通訊和工作站與服務(wù)器之間通訊兩部分，由 于是跨平臺操作，通訊接口的實現(xiàn)采用套接字(S0RKET)的方式實現(xiàn)。
1) 與SCADA系統(tǒng)通訊子模塊的上行數(shù)據(jù)與實時數(shù)據(jù)庫和商業(yè)數(shù)據(jù)庫連接， 將電網(wǎng)的遙測和遙信數(shù)據(jù)傳至本系統(tǒng)， 一方面存入商業(yè)數(shù)據(jù)庫中，另一方面送入 實時數(shù)據(jù)庫中(如圖5所示)，為分析計算做準(zhǔn)備；下行數(shù)據(jù)與分析計算模塊相 連接，將分析計算后所得到的控制策略通過SCADA系統(tǒng)以遙控和遙調(diào)命令下發(fā)。 通訊協(xié)議以SCADA系統(tǒng)所使用協(xié)議為主；
2) 工作站與服務(wù)器之間通訊子模塊一方面與商業(yè)數(shù)據(jù)庫交換數(shù)據(jù)，另一方 面將計算和分析的結(jié)果也送入報表管理、圖形顯示和系統(tǒng)管理模塊中；
3、 如圖6所示，分析計算模塊包括狀態(tài)估計、拓撲分析、負荷預(yù)測、無功 優(yōu)化和專家系統(tǒng)等子模塊。由SCADA系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)過來的數(shù)據(jù)經(jīng)過狀態(tài)估計之后，進 行拓撲分析和短期負荷分布預(yù)測，在滿足電容器組投切次數(shù)要求的基礎(chǔ)上，使用 梯度最優(yōu)潮流算法進行無功優(yōu)化，形成電容器組的優(yōu)化控制策略，經(jīng)過SCADA 系統(tǒng)下發(fā)；專家系統(tǒng)技術(shù)是優(yōu)化技術(shù)的后備技術(shù)，當(dāng)優(yōu)化失敗后，啟用專家系統(tǒng) 子模塊，形成電容器組的控制策略。有載調(diào)壓分接頭的調(diào)整策略也是通過專家系 統(tǒng)技術(shù)來實現(xiàn)的。
1) 拓撲分析子模塊根據(jù)SCADA系統(tǒng)傳輸上來的遙信數(shù)據(jù)，進行動態(tài)拓撲分 析，判斷不帶電的部分，并形成計算所需要的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)；
2) 狀態(tài)估計子模塊首先根據(jù)多點數(shù)據(jù)進行誤數(shù)據(jù)的判別和處理，然后根據(jù) 線路兩端的遙測量如電流、電壓和功率，推導(dǎo)線路的參數(shù)，包括電阻、電抗以及 對地導(dǎo)納，最終形成計算所需要的數(shù)據(jù)；
3) 負荷預(yù)測子模塊采用線性回歸和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，進行短期負荷的分布預(yù) 測，預(yù)測的結(jié)果是提供未來一天的負荷高峰、低谷和平均的時段以及負荷預(yù)測值；
4) 無功優(yōu)化子模塊采取梯度最優(yōu)潮流算法，以及節(jié)點類型轉(zhuǎn)換和最優(yōu)步長 設(shè)定等技術(shù)，優(yōu)化電容器組投切；
5)專家系統(tǒng)子模塊用于形成規(guī)則庫，規(guī)則庫分為一般規(guī)則庫和特殊規(guī)則庫 兩部分， 一般規(guī)則庫描述的是無功電壓控制所需要的通用規(guī)則，而特殊規(guī)則庫描 述的是針對具體設(shè)備，根據(jù)設(shè)備的運行情況而采取的規(guī)則；
4、 圖形顯示模塊主要顯示的是電網(wǎng)的原理接線圖，可以進行圖形數(shù)據(jù)、設(shè) 備的屬性和類型數(shù)據(jù)的輸入，并可自動生成拓撲數(shù)據(jù)；也可進行設(shè)備的査找與定 位；
5、 報表管理模塊主要是對一些無功電壓的控制結(jié)果進行統(tǒng)計、分析和査詢；
6、 系統(tǒng)管理模塊是對整個系統(tǒng)的監(jiān)視和管理。
本實施例在工作時，通訊模塊的與SCAM系統(tǒng)通訊子模塊接收由SCADA系統(tǒng) 轉(zhuǎn)發(fā)過來的實測數(shù)據(jù)，送到計算分析模塊，同時保存至商業(yè)數(shù)據(jù)庫中，分析計算 模塊進行分析計算，形成無功電壓控制策略，再通過與SCADA系統(tǒng)通訊子模塊下 發(fā)，同時通過工作站與服務(wù)器之間通訊子模塊傳送到圖形顯示模塊顯示計算分析 以及控制的結(jié)果。
本實施例中圖形化操作界面可以直觀的將地區(qū)電網(wǎng)各個分區(qū)的網(wǎng)絡(luò)接線情 況、相關(guān)設(shè)備狀態(tài)和SCADA系統(tǒng)上傳數(shù)據(jù)顯示出來。操作人員可以根據(jù)需要自行 添加線路、變壓器、電容器等設(shè)備圖元，然后由系統(tǒng)自動完成拓撲搜索并形成后 續(xù)計算所需的全部基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，不需要運行人員手動操作。
對于地區(qū)電網(wǎng)來說，如果網(wǎng)絡(luò)較龐大，220kV變電站較多，應(yīng)采取分區(qū)控制 的方式。分區(qū)的原則是以220kV變電站的供電區(qū)域作為一個基本單位，分別進行 無功分析和控制，而要求各個分區(qū)之間的聯(lián)絡(luò)線無功潮流盡可能的小。
考慮到系統(tǒng)運行安全穩(wěn)定性和現(xiàn)場運行人員的操作習(xí)慣，本實施例中所述 的AVC系統(tǒng)采用了 NT—UNIX跨平臺結(jié)構(gòu)，即整套系統(tǒng)采用工作站一服務(wù)器模式， 將后臺數(shù)據(jù)庫安置在服務(wù)器上，并在服務(wù)器上安裝UNIX操作系統(tǒng)，以充分利用 UNIX操作系統(tǒng)運行可靠、網(wǎng)絡(luò)安全程度高的特點；而將分析計算模塊、系統(tǒng)管 理模塊和報表管理模塊安置在工作站上，分別形成監(jiān)控工作站、維護工作站和報 表工作站，并安裝windowsNT操作系統(tǒng)，這樣既可以充分利用NT平臺的各項操 作功能也符合現(xiàn)場運行人員的操作習(xí)慣，有利于運行人員盡快的學(xué)習(xí)和掌握本發(fā) 明系統(tǒng)的各項操作功能。
本實施例采取分區(qū)顯示、分區(qū)管理的方式對地區(qū)電網(wǎng)的電壓無功情況進行
協(xié)調(diào)管理，220kV變電站的供電區(qū)域作為一個基本單位，分別進行無功分析和控 制，而要求各個分區(qū)之間的聯(lián)絡(luò)線無功潮流盡可能的??；廣泛采用圖模一體化技 術(shù)，根據(jù)圖形化界面所顯示的網(wǎng)絡(luò)接線情況，自動完成拓撲搜索和后續(xù)的相關(guān)計 算，無需操作人員手動干預(yù)；采用了NT—UNIX跨平臺結(jié)構(gòu)，將后臺數(shù)據(jù)庫安置 在安裝有UNIX操作系統(tǒng)的服務(wù)器上，充分利用UNIX操作系統(tǒng)的安全可靠性，保 證底層數(shù)據(jù)的統(tǒng)一和安全，同時根據(jù)功能設(shè)置監(jiān)控工作站、維護工作站和報表工 作站，工作站上安裝WindowsNT操作系統(tǒng)，既能為操作人員提供更好的圖形化界 面也便于運行人員快速掌握本發(fā)明的各項操作功能。
權(quán)利要求
1、一種地區(qū)電網(wǎng)無功電壓自動控制系統(tǒng)，其特征在于包括數(shù)據(jù)庫模塊、通訊模塊、分析計算模塊、圖形顯示模塊、報表管理模塊、系統(tǒng)管理模塊，其中所述的數(shù)據(jù)庫模塊保存整個系統(tǒng)所需要的數(shù)據(jù)，并提供共享機制，與通訊模塊、分析計算模塊進行數(shù)據(jù)交互；所述的通訊模塊是整個系統(tǒng)的中間環(huán)節(jié)，將系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)在各個模塊之間進行傳輸，通訊模塊與其他的所有模塊都有接口；所述的分析計算模塊形成無功電壓控制策略，通過通訊模塊接收數(shù)據(jù)并下發(fā)控制結(jié)果，同時通過數(shù)據(jù)庫模塊保存計算結(jié)果數(shù)據(jù)；所述的圖形顯示模塊顯示通訊模塊轉(zhuǎn)發(fā)過來的電網(wǎng)接線圖以及監(jiān)測數(shù)據(jù)；所述的報表管理模塊形成無功電壓管理所需要的各種報表，與通訊模塊進行接口、交換數(shù)據(jù)；所述的系統(tǒng)管理模塊對整個系統(tǒng)進行管理，同樣與通訊模塊進行接口；所述的通訊模塊接收由數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)過來的實測數(shù)據(jù)，送到計算分析模塊，同時保存至數(shù)據(jù)庫模塊中，分析計算模塊對實測數(shù)據(jù)進行分析計算，形成無功電壓控制策略，再通過通訊模塊下發(fā)，同時通過通訊模塊傳送到圖形顯示模塊顯示計算分析以及控制的結(jié)果，報表管理模塊通過通訊模塊實現(xiàn)控制結(jié)果的查詢、顯示和打印，系統(tǒng)管理模塊通過通訊模塊實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的管理。
2、 如權(quán)利要求l所述的地區(qū)電網(wǎng)無功電壓自動控制系統(tǒng)，其特征是所述 的數(shù)據(jù)庫模塊包括商業(yè)數(shù)據(jù)庫、實時數(shù)據(jù)庫和本地數(shù)據(jù)庫以及相關(guān)的接口，商業(yè) 數(shù)據(jù)庫采用大型的商業(yè)數(shù)據(jù)庫ORACLE以及標(biāo)準(zhǔn)的OCI接口，位于服務(wù)器上，存 儲整個系統(tǒng)計算、分析和管理所需要的信息，這些信息包括設(shè)備的屬性和類型數(shù) 據(jù)、圖形數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)拓撲數(shù)據(jù)、遙測和遙信數(shù)據(jù)、控制結(jié)果數(shù)據(jù)；實時數(shù)據(jù)庫采 用基于文件映射內(nèi)存的共享方式，位于服務(wù)器上，服務(wù)器采用UNIX操作平臺， 保存用于計算分析的遙測和遙信數(shù)據(jù)；本地數(shù)據(jù)庫位于工作站上，為圖形數(shù)據(jù)、 網(wǎng)絡(luò)拓撲數(shù)據(jù)、設(shè)備的屬性和類型數(shù)據(jù)提供暫時的存儲空間，數(shù)據(jù)庫接口采用標(biāo) 準(zhǔn)的AD0接口。
3、 如權(quán)利要求l所述的地區(qū)電網(wǎng)無功電壓自動控制系統(tǒng)，其特征是所述 的通訊模塊包括與SCADA系統(tǒng)通訊的子模塊、工作站與服務(wù)器之間通訊的子模 塊，SCADA系統(tǒng)通訊的子模塊與SCADA系統(tǒng)接口采用套接字技術(shù)實現(xiàn)，將SCADA 系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)的遙測和遙信數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換，變成系統(tǒng)分析、計算和顯示所需要的數(shù)據(jù)； 工作站與服務(wù)器之間通訊的子模塊的通訊同樣采用套接字技術(shù)，將分析、計算和 顯示所需要的數(shù)據(jù)由服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)給工作站，同時將設(shè)備的屬性和類型數(shù)據(jù)、圖形 數(shù)據(jù)已經(jīng)自動生成的拓撲數(shù)據(jù)傳回服務(wù)器保存。
4、 如權(quán)利要求3所述的地區(qū)電網(wǎng)無功電壓自動控制系統(tǒng)，其特征是所述 的與SCADA系統(tǒng)通訊子模塊，其上行數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫模塊中的實時數(shù)據(jù)庫和商業(yè)數(shù) 據(jù)庫連接，將電網(wǎng)的遙測和遙信數(shù)據(jù)傳至本系統(tǒng)， 一方面存入數(shù)據(jù)庫模塊的商業(yè) 數(shù)據(jù)庫中，另一方面送入數(shù)據(jù)庫模塊的實時數(shù)據(jù)庫中，為分析計算做準(zhǔn)備；與 SCADA系統(tǒng)通訊子模塊的下行數(shù)據(jù)與分析計算模塊相連接，將分析計算后所得到 的控制策略通過SCADA系統(tǒng)以遙控和遙調(diào)命令下發(fā)；所述工作站與服務(wù)器之間通 訊子模塊一方面與數(shù)據(jù)庫模塊的商業(yè)數(shù)據(jù)庫交換數(shù)據(jù)，另一方面將計算和分析的 結(jié)果也送入報表管理模塊、圖形顯示模塊和系統(tǒng)管理模塊中。
5、 如權(quán)利要求l所述的地區(qū)電網(wǎng)無功電壓自動控制系統(tǒng)，其特征是所述 的分析計算模塊包括狀態(tài)估計子模塊、負荷預(yù)測子模塊、拓撲分析子模塊、無功 優(yōu)化子模塊以，數(shù)據(jù)采集模塊將采集的數(shù)據(jù)送入狀態(tài)估計子模塊，狀態(tài)估計子模 塊實現(xiàn)誤數(shù)據(jù)的清理和電氣設(shè)備參數(shù)的估計，保證計算所需要數(shù)據(jù)的精度，狀態(tài) 估計子模塊的輸出分別傳送至負荷預(yù)測子模塊和拓撲分析子模塊，負荷預(yù)測子模 塊實現(xiàn)短期負荷分布預(yù)測，采用線性回歸、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，預(yù)測的結(jié)果是返回未 來一天內(nèi)負荷的高峰、低谷和平均時段以及取值，作為電容器組投切的依據(jù)；拓撲分析子模塊實現(xiàn)拓撲的動態(tài)著色，并將不帶電的部分去掉，形成計算分析所需要的網(wǎng)絡(luò)拓撲數(shù)據(jù)；負荷預(yù)測子模塊和拓撲分析子模塊處理后的數(shù)據(jù)輸出到無功 優(yōu)化子模塊，無功優(yōu)化子模塊根據(jù)得到的數(shù)據(jù)實現(xiàn)電容器組的優(yōu)化投切，并形成 優(yōu)化投切策略。
6、 如權(quán)利要求5所述的地區(qū)電網(wǎng)無功電壓自動控制系統(tǒng)，其特征是所述 無功優(yōu)化子模塊通過接口連接專家系統(tǒng)子模塊，當(dāng)無功優(yōu)化子模塊優(yōu)化失敗，通 過調(diào)用專家系統(tǒng)子模塊形成電容器組的投切策略及變壓器分接頭的調(diào)整策略。
7、 如權(quán)利要求6所述的地區(qū)電網(wǎng)無功電壓自動控制系統(tǒng)，其特征是所述 專家系統(tǒng)子模塊用于形成規(guī)則庫，所述規(guī)則庫分為一般規(guī)則庫和特殊規(guī)則庫兩部 分， 一般規(guī)則庫描述的是無功電壓控制所需要的通用規(guī)則，而特殊規(guī)則庫描述的 是針對具體設(shè)備，根據(jù)設(shè)備的運行情況而采取的規(guī)則。
8、 如權(quán)利要求l所述的地區(qū)電網(wǎng)無功電壓自動控制系統(tǒng)，其特征是所述 的圖形顯示模塊是整個系統(tǒng)人機交換的接口，顯示整個電力網(wǎng)絡(luò)的原理接線圖， 具備放大、縮小、漫游功能，并提供電氣設(shè)備的査詢和定位，同時接受設(shè)備屬性 和類型數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)的錄入。
9、 如權(quán)利要求l所述的地區(qū)電網(wǎng)無功電壓自動控制系統(tǒng)，其特征是所述的報表管理模塊具備與EXCEL文件的接口 ，能讀和寫EXCEL文件。
10、 如權(quán)利要求1所述的地區(qū)電網(wǎng)無功電壓自動控制系統(tǒng)，其特征是所述的系統(tǒng)管理模塊實現(xiàn)系統(tǒng)配置管理、系統(tǒng)運行監(jiān)視、系統(tǒng)控制參數(shù)管理、圖形 報表管理、提供表格、曲線、棒圖、餅圖及組合圖的制作維護工具功能。
全文摘要
一種用于電力技術(shù)領(lǐng)域的地區(qū)電網(wǎng)無功電壓自動控制系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)庫模塊、通訊模塊、分析計算模塊、圖形顯示模塊、報表管理模塊、系統(tǒng)管理模塊，其中所述的通訊模塊接收由數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)過來的實測數(shù)據(jù)，送到計算分析模塊，同時保存至數(shù)據(jù)庫模塊中，分析計算模塊對實測數(shù)據(jù)進行分析計算，形成無功電壓控制策略，再通過通訊模塊下發(fā)，同時通過通訊模塊傳送到圖形顯示模塊顯示計算分析以及控制的結(jié)果，報表管理模塊通過通訊模塊實現(xiàn)控制結(jié)果的查詢、顯示和打印，系統(tǒng)管理模塊通過通訊模塊實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的管理。本發(fā)明可以實現(xiàn)控制全過程全部自動完成，可以大幅度降低現(xiàn)場運行人員的工作強度，提高生產(chǎn)效率。
文檔編號H02J3/16GK101106274SQ200710045169
公開日2008年1月16日 申請日期2007年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月23日
發(fā)明者涌 劉, 李宏仲, 段建民, 王承民, 金義雄 申請人:上海交通大學(xué)