電網負荷實時數字建模方法及系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及電力系統實時仿真建模技術領域，特別涉及一種基于深度優先搜索算 法的電網負荷實時數字建模方法，屬于電力系統負荷建模的創新方法。
【背景技術】
[0002] 隨著電力系統規模不斷擴大以及高壓直流（HVDC)和新型靈活交流輸電系統 (FACTS)設備不斷接入系統，采用實時數字仿真平臺RTDS(RealTimeDigitalSimulator) 針對大規模電力系統進行實時仿真研宄成為一種發展趨勢。如何在RTDS平臺中快速準確 地搭建大規模電網的仿真系統具有至關重要的作用。
[0003] RTDS建模數據通常來源于電力系統仿真軟件（比如：潮流及暫態穩定程序BPA) 數據。受電磁暫態仿真計算和RTDS仿真資源的限制，一般需要對原始電網進行一定程度的 等值簡化。目前在RTDS平臺中搭建大規模電網仿真系統通常采用的簡化方法是對220kV 電壓等級以下的系統進行簡化，忽略220kV主變模型，將負荷等值掛在220kV母線上，并將 站點負荷與低壓側無功補償分開建模，以消除兩者歸并對負荷特性造成的影響。此外，為減 少RTDS占用資源，針對220kV電網只搭建環網部分，忽略潮流下送的輻射狀站點，并將其等 值為負荷掛在相連母線上。由此可見在負荷建模時，每一個220kV母線上的負荷功率值都 要結合該站點的電網接線和BPA潮流結果進行分析計算。當電網規模較大時，負荷的建模 將是整個建模過程中最耗時且最易計算出錯的環節。因此有必要提出一種新的快速高效地 負荷建模方法，該方法能夠很大程度提高建模效率和建模準確率。
【發明內容】
[0004] 本發明的第一個目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種基于深度優先搜 索算法的電網負荷實時數字建模方法。本發明通過應用深度優先搜索算法，將電力網絡視 為節點圖進行遍歷，根據建模要求在遍歷過程中進行負荷的等值簡化計算，將負荷建模過 程程序化，有效地解決了計算的繁瑣重復性，避免了出錯并提高了建模效率。
[0005] 本發明的另一個目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種基于深度優先搜 索算法的電網負荷實時數字建模系統。
[0006] 本發明的第一個目的通過下述技術方案實現：
[0007] 一種基于深度優先搜索算法的電網負荷實時數字建模方法，包括下列步驟：
[0008] S1、讀取電力系統仿真軟件中的潮流數據文件，通過上述潮流數據文件分析網絡 結構并存儲節點信息和支路信息；
[0009] S2、建立電網拓撲結構圖，指定需要搭建負荷的節點K;
[0010] S3、檢測是否存在與所述指定節點K相連的尚未遍歷的同電壓等級的支路，若不 存在，則跳至下一步驟；若存在，采用深度優先搜索算法檢測與該指定節點K相連的尚未遍 歷的同電壓等級的支路，若該支路判斷為環路或者潮流上送的輻射狀支路，則忽略該支路， 否則記下該支路，并進行等值，所述等值方法為將所述支路上所有節點的負荷功率值疊加 到指定節點K上；
[0011] S4、將指定節點K上的有功負荷功率值與所有保留的輻射狀支路上節點的有功負 荷功率值相加作為指定節點K的有功等值負荷功率值，將指定節點K上無功負荷功率值與 所有保留的輻射狀支路上節點的無功負荷功率值相加作為指定節點K的無功等值負荷功 率值；
[0012] S5、判斷所有保留的輻射狀支路上所有節點的無功負荷之和是否大于所有輻射狀 支路斷面無功之和，若小于，則跳至下一步驟；若大于，則表明低壓側存在無功補償，將兩者 差值作為無功補償；
[0013] S6、按照實時數字仿真平臺中不同的負荷模型，將負荷參數轉化為負荷模型需要 錄入的參數值，完成電網負荷的數字建模。
[0014] 優選的，所述深度優先搜索算法將所述電網拓撲結構圖視為節點圖，從需要搭建 負荷的所述指定節點K開始進行遍歷，依次從與所述指定節點K相鄰的同電壓等級未被搜 索過的節點出發進行深度優先遍歷，若還有節點未被訪問，則從其中一個節點出發重新進 行深度優先遍歷，直到通過某條路徑和所述指定節點K相連的所有節點均被訪問。
[0015] 優選的，所述潮流數據文件包括潮流文件.dat、潮流結果文件.pfo、穩定文 件.swi和用于查看網架結構的地理接線圖文件.dxt。
[0016] 優選的，所述電力系統仿真軟件為潮流及暫態穩定仿真軟件BPA。
[0017] 優選的，所述節點信息包括節點電壓，所述支路信息包括支路潮流值。
[0018] 優選的，所述步驟S4中，通過以下公式求出指定節點K上的所述有功等值負荷功 率值和所述無功等值負荷功率值：
[0020] 其中，Ss，s為指定節點K上等值負荷功率值，Ps、Qs為指定節點K上有功等值負 荷功率值和無功等值負荷功率值，Pk、Qk分別為指定節點K上有功負荷功率值和無功負荷功 率值，Pi、Qi為節點i的有功負荷功率值和無功負荷功率值，j表示單位虛數，N表示輻射狀 支路上所有節點的總數。
[0021] 優選的，所述步驟S5中低壓側的所述無功補償采用電容模型模擬，其參數通過下 式求得：
[0023] 其中，Q'為所述指定節點K與等值的輻射狀支路斷面上無功潮流值，Qi為節點i 的無功負荷功率值，N表示輻射狀支路上所有節點的總數，C表示所述無功補償電容值，單 位為uF，f表示電網額定頻率，U表示所述指定節點K的電壓。
[0024] 優選的，所述實時數字仿真平臺中負荷模型包括ZIP綜合負荷模型和恒阻抗靜態 RLC模型，當所述負荷模型為ZIP綜合負荷模型時，該ZIP綜合負荷模型中錄入的所述負荷 參數為所述步驟S4中計算出來的指定節點K上的等值負荷功率值Ss，s =Ps+jQs;當所述 負荷模型為恒阻抗靜態RLC模型時，該恒阻抗靜態RLC模型中錄入的所述負荷參數分別為 電阻-電感RL和電阻-電容RC，可由下式計算求得：
[0027] 優選的，所述實時數字仿真平臺為RTDS。
[0028] 本發明的另一個目的通過下述技術方案實現：
[0029] 一種基于深度優先搜索算法的電網負荷實時數字建模系統，包括下列模塊：
[0030] 數據讀取模塊，該模塊用于讀取電力系統仿真軟件中的潮流數據文件，通過上述 潮流數據文件分析網絡結構并存儲節點信息和支路信息；
[0031] 節點指定模塊，該模塊用于建立電網拓撲結構圖，指定需要搭建負荷的節點K;
[0032] 遍歷檢測模塊，該模塊檢測是否存在與所述指定節點K相連的尚未遍歷的同電壓 等級的支路，若不存在，則跳至負荷計算模塊；若存在，采用深度優先搜索算法檢測與該指 定節點K相連的尚未遍歷的同電壓等級的支路，若該支路判斷為環路或者潮流上送的福射 狀支路，則忽略該支路，否則記下該支路，并進行等值，所述等值方法為將所述支路上所有 節點的負荷功率值疊加到指定節點K上；
[0033] 負荷計算模塊，該模塊用于將指定節點K上的有功負荷功率值與所有保留的輻射 狀支路上節點的有功負荷功率值相加作為指定節點K的有功等值負荷功率值，將指定節點 K上無功負荷功率值與所有保留的輻射狀支路上節點的無功負荷功率值相加作為指定節點 K的無功等值負荷功率值；
[0034] 無功補償模塊，該模塊用于判斷所有保留的輻射狀支路上所有節點的無功負荷之