一種可圖形化編程調(diào)試的電網(wǎng)仿真系統(tǒng)的制作方法

本發(fā)明屬于可視化編程領(lǐng)域，尤其涉及一種可圖形化編程調(diào)試的電網(wǎng)仿真系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著我國城市化進程不斷加快，熱點地區(qū)的區(qū)域中心城市面積在不斷的增長，導(dǎo)致用電量激增，舊有的電網(wǎng)系統(tǒng)，由于缺乏有效的調(diào)配模型，從而導(dǎo)致發(fā)電調(diào)配系統(tǒng)無法滿足日益增長的發(fā)電量需求，突出體現(xiàn)在城市新擴容地區(qū)需要分區(qū)域限電來解決電力調(diào)配需求，而這些地方往往是生產(chǎn)、物流型企業(yè)，限電會造成較大的經(jīng)濟損失。

而電網(wǎng)升級改造需要投入大量成本，尤其是在電網(wǎng)升級改造過程中的設(shè)計和驗證階段，由于現(xiàn)有的編程手段單一，導(dǎo)致驗證修改工期長，成本高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對以上問題的提出，本發(fā)明提出的一種可圖形化編程調(diào)試的電網(wǎng)仿真系統(tǒng)，包括：

存儲表示電網(wǎng)內(nèi)部各組件圖形元素的元素存儲單元、設(shè)定并記錄組件圖形元素具體參數(shù)值的參數(shù)設(shè)定單元以及編輯界面單元；

通過調(diào)取元素存儲單元中的組件圖形元素，在所述編輯界面單元中組合，通過參數(shù)設(shè)定單元完成電力調(diào)配系統(tǒng)的制作；

還具有設(shè)定組件圖形元素具體參數(shù)的參數(shù)設(shè)定單元和處理單元；

工作時，所述的處理單元根據(jù)參數(shù)設(shè)定單元設(shè)定的至少包括機組特性、載荷信息和電力系統(tǒng)潮流的電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對編輯得到的電網(wǎng)組網(wǎng)預(yù)案進行仿真驗證，若驗證未達到系統(tǒng)要求，則重新編輯組網(wǎng)方案。

作為優(yōu)選的實施方式，所述的處理單元工作流程如下：電流系統(tǒng)潮流包括在n節(jié)點電力系統(tǒng)基態(tài)潮流基礎(chǔ)上計算系統(tǒng)當(dāng)前的網(wǎng)損總量節(jié)點i的機組有功出力為P_Gi⁰，負荷有功量為P_Li⁰；

添加系統(tǒng)擾動：即節(jié)點i的發(fā)電機有功出力或負荷有功量突變，其中，發(fā)電機有功突變量為ΔP_Gr-i，負荷有功突變量為ΔP_Lr-i，此時系統(tǒng)中網(wǎng)損總量未知，利用步驟1獲得的網(wǎng)損作為當(dāng)前系統(tǒng)網(wǎng)損近似值，進而求解當(dāng)前系統(tǒng)不平衡功率近似值，則當(dāng)前系統(tǒng)不平衡功率P_acc為：

${P_{acc}}^0=(\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{P_{Gi}}^2+\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{\mathrm{\ΔP}}_{Gr-i})-(\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{P_{Li}}^0+\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{\mathrm{\ΔP}}_{Lr-i})-P_{\Σ\mathrm{lo}ss}^0$

依據(jù)發(fā)電機組的機電特性可知：

$P_{acc}=T_{J\mathrm{\Σ}}\frac{d\mathrm{\ω}}{dt}+(K_{G\mathrm{\Σ}}+K_{L\mathrm{\Σ}})\frac{\mathrm{\Δ}\mathrm{\ω}}{2\mathrm{\π}}$

則系統(tǒng)當(dāng)前近似頻差Δω：

$\mathrm{\Δ}\mathrm{\ω}=\frac{{P_{acc}}^0}{(\frac{T_{J\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\Δ}t}+\frac{K_{G\mathrm{\Σ}}+K_{L\mathrm{\Σ}}}{2\mathrm{\π}})}$

根據(jù)發(fā)電機組機電特性、一次調(diào)節(jié)特性以及負荷靜頻特性，經(jīng)過時間Δt，電力系統(tǒng)中發(fā)電機組慣性出力變化量ΔP_GTi，一次調(diào)節(jié)出力變化量ΔP_Gi，以及負荷在靜頻特性作用下的變化量ΔP_Li：

${\mathrm{\ΔP}}_{GTi}=T_{Ji}\frac{\mathrm{\Δ}\mathrm{\ω}}{\mathrm{\Δ}t}$

${\mathrm{\ΔP}}_{Gi}=K_{Gi}\frac{\mathrm{\Δ}\mathrm{\ω}}{2\mathrm{\π}}$

${\mathrm{\ΔP}}_{Li}=K_{Li}\frac{\mathrm{\Δ}\mathrm{\ω}}{2\mathrm{\π}}$

對應(yīng)當(dāng)前電力系統(tǒng)節(jié)點i的機組有功出力為P_Gi¹、負荷有功量為P_Li¹如下：

P_Gi¹＝P_Gi⁰+ΔP_Gr-i+ΔP_Gi+ΔP_GTi

P_Li¹＝P_Li⁰+ΔP_Lr-i+ΔP_Li

其中：Δt為仿真時間步長，單位：s，T_Ji為系統(tǒng)發(fā)電機組i的慣性時間常數(shù)，單位：s，T_J∑為系統(tǒng)所有發(fā)電機組的慣性時間常數(shù)之和，單位：s，K_Gi為發(fā)電機組i的單位調(diào)節(jié)功率，單位：MW/Hz，K_GΣ為系統(tǒng)所有發(fā)電機組的單位調(diào)節(jié)功率之和，單位：MW/Hz，K_Li為負荷的單位調(diào)節(jié)功率，單位：MW/Hz，K_Li為系統(tǒng)所有負荷的單位調(diào)節(jié)功率之和，單位：MW/Hz；

利用得到的各機組有功出力以及負荷有功量進行潮流計算，得到新的電力系統(tǒng)網(wǎng)損總量則相對于Δt時間前的基態(tài)潮流，當(dāng)前電力系統(tǒng)網(wǎng)損的總變化量為：

${\mathrm{\ΔP}}_{\mathrm{\Σ}loss}^k=P_{\mathrm{\Σ}loss}^k-P_{\mathrm{\Σ}loss}^{k-1}(k\≥1),$

其中：k為擾動發(fā)生后潮流計算迭代次數(shù)，基態(tài)潮流對應(yīng)迭代次數(shù)k＝0；

設(shè)置迭代精度值ε，精度值ε越小，計算結(jié)果精確度越高；如果說明經(jīng)過時間Δt后，系統(tǒng)網(wǎng)損發(fā)生變化，得到的電力系統(tǒng)不平衡功率近似值與實際相比誤差大時，該誤差近似與電力系統(tǒng)網(wǎng)損的總變化量相等，則令：

${P_{acc}}^k={\mathrm{\ΔP}}_{\mathrm{\Σ}loss}^k+{\mathrm{\ΔP}}_{GTi}+{\mathrm{\ΔP}}_{Gi}-{\mathrm{\ΔP}}_{Li}$

ΔP_Gr-i＝0，

ΔP_Lr-i＝0

潮流計算迭代次數(shù)k加1，返回步驟3進行迭代計算；

如果迭代計算停止。

更進一步的，網(wǎng)損分配系數(shù)K_{loss_i}取值為各個機組的單位調(diào)節(jié)功率K_Gi，單位：MW/Hz，占系統(tǒng)所有機組單位調(diào)節(jié)功率之和ΣK_Gi的百分比，即：

$K_{loss\_i}=\frac{K_{Gi}}{\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{K}_{Gi}}\×100\%(1\≤i\≤N);$

當(dāng)機組i參與頻率調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)裕量為0時，令K_Gi＝0，即：機組i對應(yīng)當(dāng)前網(wǎng)損分配系數(shù)K_{loss_i}＝0。

更進一步的，節(jié)點信息變化主要指電力系統(tǒng)中節(jié)點i的發(fā)電機有功出力變化或有功負荷變化，且滿足：

該方法中的電力系統(tǒng)基態(tài)潮流是指該電力系統(tǒng)在擾動發(fā)生前，整個系統(tǒng)供需平衡、頻率穩(wěn)定狀態(tài)下的系統(tǒng)潮流。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)流程圖

具體實施方式

為使本發(fā)明的技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚完整的描述：

如圖1所示的一種可圖形化編程調(diào)試的電網(wǎng)仿真系統(tǒng)，包括：

存儲表示電網(wǎng)內(nèi)部各組件圖形元素的元素存儲單元、設(shè)定并記錄組件圖形元素具體參數(shù)值的參數(shù)設(shè)定單元以及編輯界面單元；

通過調(diào)取元素存儲單元中的組件圖形元素，在所述編輯界面單元中組合，通過參數(shù)設(shè)定單元完成電力調(diào)配系統(tǒng)的制作；

還具有設(shè)定組件圖形元素具體參數(shù)的參數(shù)設(shè)定單元和處理單元；

工作時，所述的處理單元根據(jù)參數(shù)設(shè)定單元設(shè)定的至少包括機組特性、載荷信息和電力系統(tǒng)潮流的電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對編輯得到的電網(wǎng)組網(wǎng)預(yù)案進行仿真驗證，若驗證未達到系統(tǒng)要求，則重新編輯組網(wǎng)方案。

作為優(yōu)選的實施方式，所述的處理單元工作流程如下：電流系統(tǒng)潮流包括在n節(jié)點電力系統(tǒng)基態(tài)潮流基礎(chǔ)上計算系統(tǒng)當(dāng)前的網(wǎng)損總量節(jié)點i的機組有功出力為P_Gi⁰，負荷有功量為P_Li⁰；

添加系統(tǒng)擾動：即節(jié)點i的發(fā)電機有功出力或負荷有功量突變，其中，發(fā)電機有功突變量為ΔP_Gr-i，負荷有功突變量為ΔP_Lr-i，此時系統(tǒng)中網(wǎng)損總量未知，利用步驟1獲得的網(wǎng)損作為當(dāng)前系統(tǒng)網(wǎng)損近似值，進而求解當(dāng)前系統(tǒng)不平衡功率近似值，則當(dāng)前系統(tǒng)不平衡功率P_acc為：

${P_{acc}}^0=(\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{P_{Gi}}^0+\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{\mathrm{\ΔP}}_{Gr-i})-(\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{P_{Li}}^0+\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{\mathrm{\ΔP}}_{Lr-i})-P_{\Σ\mathrm{lo}ss}^0$

依據(jù)發(fā)電機組的機電特性可知：

$P_{acc}=T_{J\mathrm{\Σ}}\frac{d\mathrm{\ω}}{dt}+(K_{G\mathrm{\Σ}}+K_{L\mathrm{\Σ}})\frac{\mathrm{\Δ}\mathrm{\ω}}{2\mathrm{\π}}$

則系統(tǒng)當(dāng)前近似頻差Δω：

$\mathrm{\Δ}\mathrm{\ω}=\frac{{P_{acc}}^0}{(\frac{T_{J\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\Δ}t}+\frac{K_{G\mathrm{\Σ}}+K_{L\mathrm{\Σ}}}{2\mathrm{\π}})}$

根據(jù)發(fā)電機組機電特性、一次調(diào)節(jié)特性以及負荷靜頻特性，經(jīng)過時間Δt，電力系統(tǒng)中發(fā)電機組慣性出力變化量ΔP_GTi，一次調(diào)節(jié)出力變化量ΔP_Gi，以及負荷在靜頻特性作用下的變化量ΔP_Li：

${\mathrm{\ΔP}}_{GTi}=T_{Ji}\frac{\mathrm{\Δ}\mathrm{\ω}}{\mathrm{\Δ}t}$

${\mathrm{\ΔP}}_{Gi}=K_{Gi}\frac{\mathrm{\Δ}\mathrm{\ω}}{2\mathrm{\π}}$

${\mathrm{\ΔP}}_{Li}=K_{Li}\frac{\mathrm{\Δ}\mathrm{\ω}}{2\mathrm{\π}}$

對應(yīng)當(dāng)前電力系統(tǒng)節(jié)點i的機組有功出力為P_Gi¹、負荷有功量為P_Li¹如下：

P_Gi¹＝P_Gi⁰+ΔP_Gr-i+ΔP_Gi+ΔP_GTi

P_Li¹＝P_Li⁰+ΔP_Lr-i+ΔP_Li

其中：Δt為仿真時間步長，單位：s，T_Ji為系統(tǒng)發(fā)電機組i的慣性時間常數(shù)，單位：s，T_J∑為系統(tǒng)所有發(fā)電機組的慣性時間常數(shù)之和，單位：s，K_Gi為發(fā)電機組i的單位調(diào)節(jié)功率，單位：MW/Hz，K_GΣ為系統(tǒng)所有發(fā)電機組的單位調(diào)節(jié)功率之和，單位：MW/Hz，K_Li為負荷的單位調(diào)節(jié)功率，單位：MW/Hz，K_Li為系統(tǒng)所有負荷的單位調(diào)節(jié)功率之和，單位：MW/Hz；

利用得到的各機組有功出力以及負荷有功量進行潮流計算，得到新的電力系統(tǒng)網(wǎng)損總量則相對于Δt時間前的基態(tài)潮流，當(dāng)前電力系統(tǒng)網(wǎng)損的總變化量為：

${\mathrm{\ΔP}}_{\mathrm{\Σ}loss}^k=P_{\mathrm{\Σ}loss}^k-P_{\mathrm{\Σ}loss}^{k-1}(k\≥1),$

其中：k為擾動發(fā)生后潮流計算迭代次數(shù)，基態(tài)潮流對應(yīng)迭代次數(shù)k＝0；

設(shè)置迭代精度值ε，精度值ε越小，計算結(jié)果精確度越高；如果說明經(jīng)過時間Δt后，系統(tǒng)網(wǎng)損發(fā)生變化，得到的電力系統(tǒng)不平衡功率近似值與實際相比誤差大時，該誤差近似與電力系統(tǒng)網(wǎng)損的總變化量相等，則令：

${P_{acc}}^k={\mathrm{\ΔP}}_{\mathrm{\Σ}loss}^k+{\mathrm{\ΔP}}_{GTi}+{\mathrm{\ΔP}}_{Gi}-{\mathrm{\ΔP}}_{Li}$

ΔP_Gr-i＝0，

ΔP_Lr-i＝0

潮流計算迭代次數(shù)k加1，返回步驟3進行迭代計算；

如果迭代計算停止。

更進一步的，網(wǎng)損分配系數(shù)K_{loss_i}取值為各個機組的單位調(diào)節(jié)功率K_Gi，單位：MW/Hz，占系統(tǒng)所有機組單位調(diào)節(jié)功率之和ΣK_Gi的百分比，即：

$K_{loss\_i}=\frac{K_{Gi}}{\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{K}_{Gi}}\×100\%(1\≤i\≤N);$

當(dāng)機組i參與頻率調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)裕量為0時，令K_Gi＝0，即：機組i對應(yīng)當(dāng)前網(wǎng)損分配系數(shù)K_{loss_i}＝0。

更進一步的，節(jié)點信息變化主要指電力系統(tǒng)中節(jié)點i的發(fā)電機有功出力變化或有功負荷變化，且滿足：

該方法中的電力系統(tǒng)基態(tài)潮流是指該電力系統(tǒng)在擾動發(fā)生前，整個系統(tǒng)供需平衡、頻率穩(wěn)定狀態(tài)下的系統(tǒng)潮流。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。