專利名稱：電力系統第二道安全防線在線監視的可視化實現方法
技術領域：
本發明涉及一種電力系統第二道安全防線在線監視的方法，屬于電力系統調度運行監控技術領域。
背景技術：
電網安全穩定在線防御系統以信息技術和穩定性量化技術為支撐，通過EMS(WAMS)系統獲取電網運行信息，在線跟 蹤電網實際工況，周期性地評估預想故障對電力系統穩定性的影響程度，發布風險預警，提出預防控制措施建議；按照實際工況，校核離線控制策略、搜索并刷新最優的穩控策略，使得電網調度運行從傳統的“離線預案”提升到“在線預警及輔助決策”，直至“在線協調控制”。電網安全穩定在線防御系統中第二道安全防線的功能主要包括穩控策略或定值的在線校核與計算，穩控策略或定值校核的主要功能是基于穩定性量化理論評估當前工況下離線策略或定值對應的靜態安全穩定裕度、暫態安全穩定裕度和動態安全穩定裕度，如果任何一個裕度不滿足要求，表示該離線策略或定值設置不合理，反之就是合理的。若離線穩控策略或定值不合理，則穩控策略或定值的在線計算功能以控制代價最小為原則，考慮靜態安全、暫態安全穩定、動態安全穩定的約束條件，在候選措施集中搜索使系統滿足安全穩定要求的穩控策略或提供在線穩控臨界定值。目前電網第二道安全防線在線監視功能提供給調度運行人員的人機交互界面是通過多張數據列表來實現的，由于不同數據列表中顯示的信息多而全，初次接觸的調度運行人員很難從多張零散的數據列表中快速獲取列表之間的邏輯關系。因此對于區域穩控系統的通信狀態、控制方式(離線、在線)以及電網當前運行狀態下的控制代價最大值、關鍵故障和采取控制后電網是否安全等重要信息，均需要經驗豐富的調度運行人員通過查看多張表格列表，并依賴經驗綜合判斷和提煉后才能對第二道安全防線的當前狀態有個粗略的了解，頻繁的表格切換顯然不利于調度運行人員對區域穩控系統運行狀態的實時監視。
發明內容
為了克服現有技術的不足，解決上述區域穩控系統運行狀態實時監視結果不直觀、不方便分析的問題，本發明提供了一種電力系統第二道安全防線在線監視的可視化實現方法，包括如下步驟
(1)在電力系統地理結線圖中，區域穩控系統控制主站所在的地理位置上，采用兩種圖標來標識區域穩控系統當前的控制模式若該控制系統中當前至少有一個控制站采用的是在線策略控制模式，便將該區域穩控系統設置為在線圖標；否則，將其設置為離線圖標；在圖標中添加區域穩控系統的名稱以區分不同的區域穩控系統；
(2)將所述區域穩控系統的通信狀態劃分為三種若區域穩控系統的所有通信狀態均正常，則通信狀態為正常；若區域穩控系統有通信異常但該系統仍可運行，則通信狀態為警示；若區域穩控系統有通信異常且影響系統正常運行，則通信狀態為告警；在所述區域穩控系統圖標中運用三種顏色來分別標識區域穩控系統的上述三種通信狀態；
(3)在所述區域穩控系統圖標的周圍用兩組信息分別標識該控制系統在電網當前運行狀態下采用離線策略控制和在線策略控制后的關鍵信息，每組關鍵信息包括該控制系統所覆蓋的預想故障中采用控制后電網安全穩定裕度最小的故障描述、用于綜合標識電網安全穩定性和控制量的信號燈、與這些故障的控制措施中控制代價最大值相關的控制量信息；
(4)點擊所述區域穩控系統圖標，顯示出該控制系統包含通信通道及其狀態標識的分層結構圖，在每個控制主站、控制子站、控制執行站的地 理位置上，按照標識區域穩控系統的方式分別標識各個主站、子站、控制執行站的控制模式、通信狀態和關鍵信息，并按控制后電網的安全穩定裕度由小到大排序，采用信息列表的形式顯示該控制系統所覆蓋的所有故障的相關信息，包括控制站名稱、故障、控制后安全穩定裕度、控制量和代價信息；
(5)點擊所述區域穩控系統分層結構圖中的控制主站或控制子站，顯示出按控制后電網的安全穩定裕度由小到大排序的、本站所覆蓋的所有故障的相關信息列表，包括故障、控制后安全穩定裕度、控制量和代價信息；
(6)點擊所述區域穩控系統分層結構圖中的控制執行站，顯示出本站的實測信息，以及按控制后電網的安全穩定裕度由小到大排序的、本站所對應的所有故障的相關信息列表，包括故障、控制措施和代價信息。進一步，若所述區域穩控系統中有任何一個站退出運行，則在所述區域穩控系統分層結構圖中將該站的圖標置為閃爍標識，并將該站的上一級控制站和區域穩控系統圖標也置為閃爍標識。進一步，所述步驟(I)中的在線圖標和離線圖標的形狀是不同的。進一步，所述步驟(3)中的標識在線策略控制模式和離線策略控制模式的兩個信號燈的形狀是不同的，其形狀的含義與標識區域穩控系統控制模式的圖標形狀的含義相同；將所述信號燈的狀態劃分為三種若該控制系統所覆蓋的預想故障均不需要采取控制措施也能保持安全穩定性，則為安全狀態；若該控制系統均能確保所覆蓋的預想故障的安全穩定性但至少有一個預想故障需要采取控制措施，則為警示狀態；若該控制系統所覆蓋的預想故障中有不能保證安全穩定性的故障，則為告警狀態；
運用三種顏色來分別標識所述信號燈的安全、警示、告警狀態，且所述信號燈的顏色與所述區域穩控系統通信狀態的標識顏色是一致的，即代表信號燈的安全、警示和告警狀態所采用的顏色分別與代表通信狀態的正常、警示和告警狀態所采用的顏色相同。進一步，所述步驟(3)中的與控制措施中控制代價最大值相關的控制量信息包括切負荷總量、切發電機總量和直流調制總量信息。本發明將電力系統第二道安全防線的配置以及當前運行狀態下控制系統的通信狀態、控制方式、關鍵故障和控制量等關鍵信息，以分層關聯可視化的展示方式提供給電力系統調度運行人員，調度運行人員只需通過觀察電力系統地理結線圖或區域穩控系統分層結構圖上不同形狀、顏色的圖標和表示控制量的數字就能快速獲知區域穩控系統的通信狀態、控制方式以及電網當前運行狀態下控制代價的最大值、關鍵故障和控制后的電網安全穩定性等。本方法只在調度員的電網運行監視畫面上增加了少量關鍵信息，就確保了第二道安全防線在線監視的全面性，顯著減輕了調度運行人員在線監視的壓力。
圖I至圖12均是針對本發明的具體實施方式
部分的示例做出的，具體如下
圖I是區域穩控系統A的分層結構示意圖。圖2是多個區域穩控系統的在線監視示意圖。圖3是區域穩控系統A的分層結構在線監視示意圖。 圖4是多個區域穩控系統的在線監視(含區域穩控系統A的所有實時信息)示意圖。圖5是切機執行站I發送異常時區域穩控系統A的分層結構在線監視示意圖。圖6是切機執行站I發送異常時多個區域穩控系統在線監視示意圖。圖7是切機執行站I與子站I通信異常，影響系統運行時區域穩控系統A的分層結構在線監視示意圖。圖8是切機執行站I與子站I通信異常，影響系統運行時多個區域穩控系統的在線監視示意圖。圖9是切機執行站I退出運行時區域穩控系統A的分層結構在線監視示意圖。圖10是切機執行站I退出運行時多個區域穩控系統的在線監視示意圖。圖11是子站2分層結構在線監視示意圖。圖12是切機執行站I的在線監視示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明。首先，在電力系統地理結線圖上區域穩控系統控制主站所在的地理位置附近，根據區域穩控系統當前是離線模式或在線模式采用形狀不同的圖標來標識區域穩控系統，且只要該控制系統中當前有任意一個控制站采用的是在線策略控制模式，便將該圖標設置為在線策略控制模式的圖標形狀，例如用方框標識采用離線策略控制模式，用圓框標識采用在線策略控制模式；在圖標中添加區域穩控系統的名稱來區分不同的區域穩控系統。然后，將區域穩控系統的通信狀態劃分為三種若區域穩控系統的所有通信狀態均正常，則通信狀態為正常；若區域穩控系統有通信異常但該系統仍可運行，則通信狀態為警示；若區域穩控系統有通信異常且影響系統正常運行，則通信狀態為告警；采用變換區域穩控系統圖標的顏色來標識區域穩控系統的通信狀態，即將上述三種通信狀態分別用三種顏色來表示。在區域穩控系統圖標的附近用兩組信息分別標識該控制系統在電網當前運行狀態下采用離線策略控制和在線策略控制后的關鍵信息，每組關鍵信息包括該控制系統所覆蓋的預想故障中采用控制后電網安全穩定裕度最小的故障描述、信號燈(用于綜合標識電網安全穩定性和控制量，信號燈形狀的含義與表示控制系統圖標的形狀的含義相同)、與這些故障的控制措施中控制代價最大值相關的控制量信息(即其代價最大的控制量信息，包括切負荷總量、切發電機總量和直流調制總量等信息)。其中，信號燈有三種狀態若該控制系統所覆蓋的預想故障均不需要采取控制措施也能保持安全穩定性，則為安全狀態；若該控制系統均能確保所覆蓋的預想故障的安全穩定性但至少有一個預想故障需要采取控制措施，則為警示狀態；若該控制系統所覆蓋的預想故障中有不能保證安全穩定性的故障，則為告警狀態。運用三種顏色來分別標識所述信號燈的安全、警示、告警狀態，且所述信號燈的顏色與所述區域穩控系統通信狀態的標識顏色是一致的，即代表信號燈的安全、警示和告警狀態所采用的顏色分別與代表通信狀態的正常、警示和告警狀態所采用的顏色相同。
點擊區域穩控系統控制圖標，可以展示該控制系統的分層結構圖(含通信通道及其狀態標識)，與標識區域穩控系統類似，在每個站(控制主站、控制子站、控制執行站)附近分別標識其控制模式、通信狀態和關鍵信息，并按控制后電網的安全穩定裕度由小到大排序，采用信息列表的形式顯示該控制系統所覆蓋的所有故障的相關信息，包括控制站名稱、故障、控制后安全穩定裕度、控制量和代價等詳細信息。點擊區域穩控系統分層結構圖中的控制主站或控制子站，可以展示按控制后電網的安全穩定裕度由小到大排序的、本站所覆蓋的所有故障的相關信息列表，包括故障、控制后安全穩定裕度、控制量和代價等詳細信息；
點擊區域穩控系統分層結構圖中的控制執行站，可以展示本站的實測信息，以及按控制后電網的安全穩定裕度由小到大排序的、本站所對應的所有故障的相關信息列表，包括故障、控制措施和代價等詳細信息。若區域穩控系統中有任何一個站退出運行，則在區域穩控系統分層結構圖中將該站的圖標置為閃爍標識，并將該站的上一級控制站和區域穩控系統圖標也置為閃爍標識。下面結合具體事例對本發明方法進行詳細描述，但是本發明不限于所給出的事例
(I)電網第二道安全防線包括2個區域穩控系統，分別為區域穩控系統A和B，區域穩控系統A中包含一個主站,兩個子站(子站I和子站2)和5個執行站(切機執行站I、切負荷執行站I、直流調制執行站和切機執行站2、切負荷執行站2)，其分層結構圖如圖I所示。(2)區域穩控系統A的主站、子站I、切機執行站I、直流調制站和切負荷執行站I均運行于在線模式，子站2和切負荷執行站2、切機執行站2均運行于離線模式。區域穩控系統B的所有廠站均運行于離線模式，區域穩控A內所有廠站之間的通信均正常，區域穩控B內除一個執行站與子站通信異常外，其它廠站之間的通信均正常。相應的第二道安全防線的在線監視如圖2所示，圖2中區域穩控系統A用大圓形圖標表示其運行于在線模式，大圓形圖標內標注了區域穩控系統A的名稱，大圓形圖標為綠色，表示其系統內部廠站通信均正常。區域穩控系統B用大方形圖標表示其運行于離線模式，大方形圖標內標注了區域穩控系統B的名稱，大方形圖標為黃色，表示其系統內部廠站內部有通信異常但不影響系統運行。圖2中區域穩控系統圖標旁的小圓形信號燈表示在線策略控制后系統的安全穩定狀態，小方形信號燈表示離線策略控制后系統的安全穩定狀態，兩個信號燈旁的文本框分別描述了在線或離線控制后安全穩定裕度最小的故障(簡稱關鍵故障)，以及與控制代價最大值相對應的切機總量、切負荷總量和直流調制總量等(簡稱代價最大的控制量)。(3)點擊區域穩控系統A的大圓形圖標，可顯示圖3所示的區域穩控系統分層結構在線監視圖，圖3中主站控制的預想故障是故障5，子站I控制的預想故障包括故障I和故障2，子站2控制的預想故障包括故障3和故障4。主站、子站I、切機執行站I、直流調制站和切負荷執行站I均運行于在線模式，因此這些站點的標識采用大圓形圖標表示；子站2和切負荷執行站2、切機執行站2均運行于離線模式，則相應的站點采用大方形圖標表示。假設5個預想故障中故障I的離線策略和在線策略控制后的穩定裕度都是最小的，且故障I的控制代價也是最大的，離線和在線控制措施執行后電網均能保持穩定，則圖4中區域穩控系統A的小圓形和小方形信號燈旁的關鍵故障均為故障1，離線和在線的信號燈顏色均為黃色。若主站的故障5均需實施在線或離線控制才能確保電網的安全穩定，則其離線和在線的信號燈也均為黃色。若子站2控制的故障3和故障4在線控制模式下均不需要控制措施，離線控制模式下故障3、故障4均有控制措施，但故障3采取控制后的安全穩定裕度較小，則子站2的離線信號燈旁的關鍵故障為故障3。主站、子站I和子站2每個站離線和在線控制模式下代價最大的控制量見各站兩個信號燈旁的具體數字，子站2不需要采取在線控制措施，因此其在線信號燈旁的代價最大的控制量為空(當在線或離線不需要采取控制措施系統就能保持穩定時，其對應模式下代價最大的控制量為空，下同)。圖4下方的列表 按控制后裕度從小到大的順序顯示了離線策略和在線策略的控制結果，每個策略結果包括故障名稱、控制站點名稱、控制后裕度、切機容量、切負荷容量和直流調制量和控制代價標幺值。假設區域穩控系統A中所有穩控廠站的通信均是正常的，則標識所有廠站的大圓形和大方形圖標的顏色均為綠色。(4)假設切機執行站I有一個通道通信異常，但不影響區域穩控系統A的運行(如圖5所示)，則切機執行站I及與其直接通信的子站I的大圓形圖標顏色均變為黃色，地理結線圖上標識區域穩控系統A的大圓形圖標顏色也變為黃色(如圖6所示)，其它廠站的站點圖標顏色保持不變。(5)假設切機執行站I和子站I的通道通信異常，且影響區域穩控系統A的正常運行(如圖7所示)，則切機執行站I及與其直接通信的子站I的大圓形圖標顏色均變為紅色，區域穩控系統A的大圓形圖標的顏色也變為紅色(如圖8所示)，其它廠站的站點信號燈顏色不變。(6)假設區域穩控系統A的切機執行站I退出運行，則將退出運行的站點圖標用閃爍表示，與其通信相關的子站I和主站的站點圖標也用閃爍表示，其閃爍的顏色可采用站點圖標閃爍之前的顏色(如圖9所示)，區域穩控系統A的圖標也采用閃爍表示，其閃爍的顏色也采用該圖標閃爍之前的顏色(如圖10所示)。(7)點擊分層結構圖子站2的站點圖標，可進入子站2的分層結構在線監視圖(如圖11所示)，子站2的所有信號燈、關鍵故障和代價最大的控制量與圖3均相同，另外圖11中給出了切負荷執行站2和切機執行站2的信號燈顏色、關鍵故障和代價最大的控制量的具體數字，其具體含義與子站2類似，不同的是由于控制措施是分配到具體的執行站，信號燈旁的控制量只有切負荷或切機一個數字。圖11下方的列表中按控制后裕度從小到大的順序分別列出了子站2的離線策略和在線策略的控制結果，包括故障名稱、控制后裕度、切機容量、切負荷容量、直流調制量和控制代價標幺值。(8)點擊圖3的切機執行站I的站點圖標，可顯示執行站的實測信息、站點信號燈顏色、關鍵故障和代價最大的控制量(如圖12所示)，實測信息顯示了切機執行站I三臺機組的實時出力信息，與切機執行站I相關的故障包括故障I、故障2和故障5，從主站和子站I的信號燈、關鍵故障和代價最大的控制量可知，切機執行站I的離線和在線控制后裕度最小的故障均為故障I，離線最大切機量為600MW，在線最大切機量為300MW，在線和離線信號燈的顏色均為黃色。圖12下方顯示了與切機執行站I相關故障的離線和在線的控制結果，每個策略結果包括故障名稱、控制站名稱、控制后裕度、切機容量、切負荷容量、直流調制量和控制代價標幺值。調度運行人員通過觀察區域穩控系統中不同形狀、顏色的圖標、信號燈、故障描述和表示控制量的數字等信息 就能快速了解當前工況下區域穩控系統能否保持電網安全穩定以及區域穩控系統的實際運行狀態和通信狀態，并引導調度員查看詳細信息，可顯著提高電網調度運行監視的可視化程度。
權利要求
1.一種電力系統第二道安全防線在線監視的可視化實現方法，其特征在于，包括如下步驟 (1)在電力系統地理結線圖中，區域穩控系統控制主站所在的地理位置上，采用兩種圖標來標識區域穩控系統當前的控制模式若該控制系統中當前至少有一個控制站采用的是在線策略控制模式，便將該區域穩控系統設置為在線圖標；否則，將其設置為離線圖標；在圖標中添加區域穩控系統的名稱以區分不同的區域穩控系統； (2)將所述區域穩控系統的通信狀態劃分為三種若區域穩控系統的所有通信狀態均正常，則通信狀態為正常；若區域穩控系統有通信異常但該系統仍可運行，則通信狀態為警示；若區域穩控系統有通信異常且影響系統正常運行，則通信狀態為告警； 在所述區域穩控系統圖標中運用三種顏色來分別標識區域穩控系統的上述三種通信狀態； (3)在所述區域穩控系統圖標的周圍用兩組信息分別標識該控制系統在電網當前運行狀態下采用離線策略控制和在線策略控制后的關鍵信息，每組關鍵信息包括該控制系統所覆蓋的預想故障中采用控制后電網安全穩定裕度最小的故障描述、用于綜合標識電網安全穩定性和控制量的信號燈、與這些故障的控制措施中控制代價最大值相關的控制量信息； (4)點擊所述區域穩控系統圖標，顯示出該控制系統包含通信通道及其狀態標識的分層結構圖，在每個控制主站、控制子站、控制執行站的地理位置上，按照標識區域穩控系統的方式分別標識各個主站、子站、控制執行站的控制模式、通信狀態和關鍵信息，并按控制后電網的安全穩定裕度由小到大排序，采用信息列表的形式顯示該控制系統所覆蓋的所有故障的相關信息，包括控制站名稱、故障、控制后安全穩定裕度、控制量和代價信息； (5)點擊所述區域穩控系統分層結構圖中的控制主站或控制子站，顯示出按控制后電網的安全穩定裕度由小到大排序的、本站所覆蓋的所有故障的相關信息列表，包括故障、控制后安全穩定裕度、控制量和代價信息； (6)點擊所述區域穩控系統分層結構圖中的控制執行站，顯示出本站的實測信息，以及按控制后電網的安全穩定裕度由小到大排序的、本站所對應的所有故障的相關信息列表，包括故障、控制措施和代價信息。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征是若所述區域穩控系統中有任何一個站退出運行，則在所述區域穩控系統分層結構圖中將該站的圖標置為閃爍標識，并將該站的上一級控制站和區域穩控系統圖標也置為閃爍標識。
3.根據權利要求I或2所述的方法，其特征是所述步驟(I)中的在線圖標和離線圖標的形狀是不同的。
4.根據權利要求I或2所述的方法，其特征是所述步驟(3)中的標識在線策略控制模式和離線策略控制模式的兩個信號燈的形狀是不同的，其形狀的含義與標識區域穩控系統控制模式的圖標形狀的含義相同；將所述信號燈的狀態劃分為三種若該控制系統所覆蓋的預想故障均不需要采取控制措施也能保持安全穩定性，則為安全狀態；若該控制系統均能確保所覆蓋的預想故障的安全穩定性但至少有一個預想故障需要采取控制措施，則為警示狀態；若該控制系統所覆蓋的預想故障中有不能保證安全穩定性的故障，則為告警狀態；運用三種顏色來分別標識所述信號燈的安全、警示、告警狀態，且所述信號燈的顏色與所述區域穩控系統通信狀態的標識顏色是一致的，即代表信號燈的安全、警示和告警狀態所采用的顏色分別與代表通信狀態的正常、警示和告警狀態所采用的顏色相同。
5.根據權利要求I或2所述的方法，其特征是所述步驟(3)中的與控制措施中控制代價最大值相關的控制量信息包括切負荷總量、切發電機總量和直流調制總量信息。
全文摘要
本發明公開了一種電力系統第二道安全防線在線監視的可視化實現方法，以解決區域穩控系統運行狀態實時監視結果不直觀、不方便分析的問題。本發明將電力系統第二道安全防線的配置以及當前運行狀態下控制系統的通信狀態、控制方式、關鍵故障和控制量等關鍵信息，以分層關聯可視化的展示方式提供給電力系統調度運行人員，調度運行人員只需通過觀察電力系統地理結線圖或區域穩控系統分層結構圖上不同形狀、顏色的圖標和表示控制量的數字就能快速獲知區域穩控系統的通信狀態、控制方式以及電網當前運行狀態下控制代價的最大值、關鍵故障和控制后的電網安全穩定性等。確保了第二道安全防線在線監視的全面性，顯著減輕了調度運行人員在線監視的壓力。
文檔編號H02J13/00GK102629781SQ20121012630
公開日2012年8月8日 申請日期2012年4月26日 優先權日2012年4月26日
發明者余文杰, 劉洪濤, 劉韶峰, 徐光虎, 徐泰山, 曾勇剛, 李碧君, 汪皓, 汪際鋒, 蘇寅生, 謝麗軍, 鄭亮, 鄭偉, 黃河 申請人:中國南方電網有限責任公司, 南京南瑞集團公司, 國網電力科學研究院