基于实时与预测数据的电力系统未来时段仿真方法及系统

摘要

本发明公开了一种基于实时与预测数据的电力系统未来时段仿真方法及系统，所述仿真方法包括将计划数据、预测数据、气象地理数据和电网实际运行数据进行多源数据的融合，生成未来运行趋势断面数据；基于所述未来运行趋势断面数据，进行可变仿真时钟长过程仿真模拟，获得辅助决策信息，进而获得决策预案报告，供调控运行人员预览。本发明基于实时电网运行数据与电网预测、计划数据、气象地理数据等，仿真模拟电网未来一段时间内连续的运行过程，通过长过程电网态势快速仿真，分析出电网未来一段时间内运行的潜在风险，并生成电网稳定运行的辅助建议，让调度运行人员提前把握电网的运行态势，提前预判潜在风险与预决策。

权利要求

1.一种基于实时与预测数据的电力系统未来时段仿真方法，其特征在于，包括：将计划数据、预测数据、气象地理数据和电网实际运行数据进行多源数据的融合，生成未来运行趋势断面数据；

基于所述未来运行趋势断面数据，进行可变仿真时钟长过程仿真模拟，获得辅助决策信息，进而生成决策预案报告，供调控运行人员预览；

所述未来运行趋势断面数据的生成方法包括：从模型服务中获取电网实际运行数据与模型数据；

从气象地理服务中获取未来天气情况，包括未来可能发生极端天气的地理坐标，生成对应坐标位置电网运行设备的预想故障集合；

从计划预测服务中获取不同时间维度的离散计划数据与预测数据；

将所述计划数据与预测数据按仿真时钟步长进行插值对比，采用线性插值法，通过时间维度对比，补全仿真步长时刻需要的数据；

将处理过的计划数据与预测数据分配到模型数据的发电机节点与负荷节点中，并将预想故障集合中涉及的设备进行故障切除或开断，生成未来运行趋势断面数据；

所述生成未来运行趋势断面数据步骤之后还包括：对此断面进行潮流校验与N‑1安全校验；

若校验出现潮流不收敛或者设备越限情况，则根据功率不平衡情况对发电机节点进行调整，使断面满足功率平衡条件；

所述辅助决策信息的获取方法包括：

读取生成的电网趋势断面；

对该电网趋势断面进行潮流计算与频率计算；

对计算结果进行风险判断，若出现负荷变化大于设定阈值，且有设备越限情况，则认为出现运行风险；

将有运行风险的断面进行静态安全分析，并根据分析结果提供辅助决策信息；

根据风险情况进行仿真时钟加速压缩，若存在较大风险，则时钟不压缩，若基本无风险，则仿真压缩，提高仿真速度；

辅助决策信息数据叠加入仿真系统数据库，并对其进行潮流计算与频率计算，验证辅助决策信息的有效性。

2.根据权利要求1所述的一种基于实时与预测数据的电力系统未来时段仿真方法，其特征在于，所述决策预案报告的获取方法包括：将可变仿真时钟长过程仿真模拟中筛选出的风险信息与对应辅助决策进行统计；

将不同辅助决策下对应断面的电网重要运行数据进行统计；

分析辅助决策的有效性，并将决策预案导出报告，供调控运行人员预览；

将每个风险点处理后的电网运行数据曲线进行展示，供调控运行对电网未来运行态势感知。

3.一种基于实时与预测数据的电力系统未来时段仿真系统，其特征在于，包括：未来运行趋势断面数据生成模块，用于将计划数据、预测数据、气象地理数据和电网实际运行数据进行多源数据的融合，生成未来运行趋势断面数据；

决策预案报告生成模块，用于基于所述未来运行趋势断面数据，进行可变仿真时钟长过程仿真模拟，获得辅助决策信息，进而获得决策预案报告，供调控运行人员预览；

所述未来运行趋势断面数据的生成方法包括：从模型服务中获取电网实际运行数据与模型数据；

从气象地理服务中获取未来天气情况，包括未来可能发生极端天气的地理坐标，生成对应坐标位置电网运行设备的预想故障集合；

从计划预测服务中获取不同时间维度的离散计划数据与预测数据；将所述计划数据与预测数据按仿真时钟步长进行插值对比，采用线性插值法，通过时间维度对比，补全仿真步长时刻需要的数据；

将处理过的计划数据与预测数据分配到模型数据的发电机节点与负荷节点中，并将预想故障集合中涉及的设备进行故障切除或开断，生成未来运行趋势断面数据；

所述生成未来运行趋势断面数据步骤之后还包括：对此断面进行潮流校验与N‑1安全校验；

若校验出现潮流不收敛或者设备越限情况，则根据功率不平衡情况对发电机节点进行调整，使断面满足功率平衡条件；

所述辅助决策信息的获取方法包括：

读取生成的电网趋势断面；

对该电网趋势断面进行潮流计算与频率计算；

对计算结果进行风险判断，若出现负荷变化大于设定阈值，且有设备越限情况，则认为出现运行风险；

将有运行风险的断面进行静态安全分析，并根据分析结果提供辅助决策信息；

根据风险情况进行仿真时钟加速压缩，若存在较大风险，则时钟不压缩，若基本无风险，则仿真压缩，提高仿真速度；

辅助决策信息数据叠加入仿真系统数据库，并对其进行潮流计算与频率计算，验证辅助决策信息的有效性。

4.根据权利要求3所述的一种基于实时与预测数据的电力系统未来时段仿真系统，其特征在于，所述决策预案报告的获取方法包括：将可变仿真时钟长过程仿真模拟中筛选出的风险信息与对应辅助决策进行统计；

将不同辅助决策下对应断面的电网重要运行数据进行统计；

分析辅助决策的有效性，并将决策预案导出报告，供调控运行人员预览；

将每个风险点处理后的电网运行数据曲线进行展示，供调控运行对电网未来运行态势感知。

说明书

基于实时与预测数据的电力系统未来时段仿真方法及系统

技术领域

[0001] 本发明属于电力自动化监控仿真系统技术领域，具体涉及一种基于实时与预测数据的电力系统未来时段仿真方法及系统。

背景技术

[0002] 随着我国经济的高速发展，交直流混联电网的快速建设，特高压电网和智能电网建设日益完善，电力市场改革的不断深入，用户用电角色由单一的用电端向双向互动角色转换，整个电力系统的电力能量流与信息流交互也变得更加复杂，新能源渗透率的不断提高，均使电网形态与运行特性发生了深刻的变化。相应的，这也对电网智能调度系统提出了新的要求，电网调控模式需要向主动调度模式转变，使调控系统具有前瞻潜在运行风险的能力，需要具有对电力系统未来一段时间运行情况的仿真分析能力。当前的电网智能调控系统仿真功能只能对实时运行断面与历史运行断面进行仿真分析，并不能使调控运行人员掌握电网未来一段时间的运行风险。

[0003] 现有的电力系统运行仿真实现方案有两种，一种是基于实时运行数据的准实时仿真分析系统，通过对电网的实时系统进行监测和预警，使电网调控运行人员实时掌握电网当前运行稳定情况，从而及时采取有效措施避免电网发生大规模故障，第二种是是基于历史或实时运行数据的非实时仿真分析系统，用于培训电网调度员，通过对历史或实时的数据进行离线仿真，将各种调度操作与故障前后的系统工况进行模拟仿真，为调度员提供一个不影响实际运行系统的调度仿真环境，培训调度员的业务能力。这两种方案流程如图1所示，现有方案的流程如下：

[0004] (1)监控模拟中心将实时运行系统中的数据或者历史运行数据与电网模型通过镜像系统获取，形成模拟仿真的准实时断面或历史断面；

[0005] (2)模拟监控中心将准备好的准实时断面或历史断面与模型数据推送给数字化仿真系统，在仿真系统中设置预想故障或操作，对其进行模拟仿真；

[0006] (3)数字化仿真系统将电网电气量仿真结果反馈给模拟监控中心，模拟监控中心通过观察仿真结果来进行模拟操作，从而达到培训调度员目的。

[0007] 可见，现有的处理方案有如下缺陷：

[0008] (1)现有仿真系统只能仿真准实时的电网运行数据，或者是对历史的电网运行数据进行仿真分析，使调度人员只能感知电网实时的运行状态，无法提前感知未来一段时间电网潜在的风险以及应对措施的有效性。

[0009] (2)现有的仿真系统只是对实际电网的一对一镜像，虽然可以让调度员更好的熟练日常调度工作，但是仿真在线安全分析功能薄弱，没有办法从全网的整体运行态势上给出电网运行的风险评估与辅助决策意见。

[0010] (3)现有仿真系统的仿真时钟由于要满足对实际电网的镜像关系，与实际时钟是同步的，没有时钟压缩功能，造成仿真时间缓慢，更多起到的是对调度员培训熟悉业务的功能，对电网的分析功能效率低下。

发明内容

[0011] 针对上述问题，本发明提出一种基于实时与预测数据的电力系统未来时段仿真方法及系统，基于实时电网运行数据与电网预测、计划数据、气象地理数据等，仿真模拟电网未来一段时间内连续的运行过程，通过长过程电网态势快速仿真，分析出电网未来一段时间内运行的潜在风险，并得电网稳定运行的辅助建议，让调度运行人员提前把握电网的运行态势，提前预判潜在风险与预决策。

[0012] 为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

[0013] 第一方面，本发明提供了一种基于实时与预测数据的电力系统未来时段仿真方法，包括：

[0014] 将计划数据、预测数据、气象地理数据和电网实际运行数据进行多源数据的融合，生成未来运行趋势断面数据；

[0015] 基于所述未来运行趋势断面数据，进行可变仿真时钟长过程仿真模拟，获得辅助决策信息，进而获得决策预案报告，供调控运行人员预览。

[0016] 可选地，所述未来运行趋势断面数据的生成方法包括：

[0017] 从模型服务中获取电网实际运行数据与模型数据；

[0018] 从气象地理服务中获取未来天气情况，包括未来可能发生极端天气的地理坐标，生成对应坐标位置电网运行设备的预想故障集合；

[0019] 从计划预测服务中获取不同时间维度的离散计划数据与预测数据；

[0020] 将所述计划数据与预测数据按仿真时钟步长进行插值对比，采用线性插值法，通过时间维度对比，补全仿真步长时刻需要的数据；

[0021] 将处理过的计划数据与预测数据分配到模型数据的发电机节点与负荷节点中，并将预想故障集合中涉及的设备进行故障切除或开断，生成未来运行趋势断面数据。

[0022] 可选地，所述生成未来运行趋势断面数据步骤之后还包括：

[0023] 对此断面进行潮流校验与N‑1安全校验；

[0024] 若校验出现潮流不收敛或者设备越限情况，则根据功率不平衡情况对发电机节点进行调整，使断面满足功率平衡条件。

[0025] 可选地，所述辅助决策信息的获取方法包括：

[0026] 读取生成的电网趋势断面；

[0027] 对该电网趋势断面进行潮流计算与频率计算；

[0028] 对计算结果进行风险判断，若出现负荷变化大于设定阈值，且有设备越限情况，则认为出现运行风险；

[0029] 将有运行风险的断面进行静态安全分析，并根据分析结果提供辅助决策信息；

[0030] 根据风险情况进行仿真时钟加速压缩，若存在较大风险，则时钟不压缩，若基本无风险，则仿真压缩，提高仿真速度；

[0031] 辅助决策信息数据叠加入仿真系统数据库，并对其进行潮流计算与频率计算，验证辅助决策信息的有效性。

[0032] 可选地，所述决策预案报告的获取方法包括：

[0033] 将可变仿真时钟长过程仿真模拟中筛选出的风险信息与对应辅助决策进行统计；

[0034] 将不同辅助决策下对应断面的电网重要运行数据进行统计；

[0035] 分析辅助决策的有效性，并将决策预案导出报告，供调控运行人员预览；

[0036] 将每个风险点处理后的电网运行数据曲线进行展示，供调控运行对电网未来运行态势感知。

[0037] 第二方面，本发明提供了一种基于实时与预测数据的电力系统未来时段仿真系统，包括：

[0038] 未来运行趋势断面数据生成模块，用于将计划数据、预测数据、气象地理数据和电网实际运行数据进行多源数据的融合，生成未来运行趋势断面数据；

[0039] 决策预案报告生成模块，用于基于所述未来运行趋势断面数据，进行可变仿真时钟长过程仿真模拟，获得辅助决策信息，进而获得决策预案报告，供调控运行人员预览。

[0040] 可选地，所述未来运行趋势断面数据的生成方法包括：

[0041] 从模型服务中获取电网实际运行数据与模型数据；

[0042] 从气象地理服务中获取未来天气情况，包括未来可能发生极端天气的地理坐标，生成对应坐标位置电网运行设备的预想故障集合；

[0043] 从计划预测服务中获取不同时间维度的离散计划数据与预测数据；

[0044] 将所述计划数据与预测数据按仿真时钟步长进行插值对比，采用线性插值法，通过时间维度对比，补全仿真步长时刻需要的数据；

[0045] 将处理过的计划数据与预测数据分配到模型数据的发电机节点与负荷节点中，并将预想故障集合中涉及的设备进行故障切除或开断，生成未来运行趋势断面数据。

[0046] 可选地，所述生成未来运行趋势断面数据步骤之后还包括：

[0047] 对此断面进行潮流校验与N‑1安全校验；

[0048] 若校验出现潮流不收敛或者设备越限情况，则根据功率不平衡情况对发电机节点进行调整，使断面满足功率平衡条件。

[0049] 可选地，所述辅助决策信息的获取方法包括：

[0050] 读取生成的电网趋势断面；

[0051] 对该电网趋势断面进行潮流计算与频率计算；

[0052] 对计算结果进行风险判断，若出现负荷变化大于设定阈值，且有设备越限情况，则认为出现运行风险；

[0053] 将有运行风险的断面进行静态安全分析，并根据分析结果提供辅助决策信息；

[0054] 根据风险情况进行仿真时钟加速压缩，若存在较大风险，则时钟不压缩，若基本无风险，则仿真压缩，提高仿真速度；

[0055] 辅助决策信息数据叠加入仿真系统数据库，并对其进行潮流计算与频率计算，验证辅助决策信息的有效性。

[0056] 可选地，所述决策预案报告的获取方法包括：

[0057] 将可变仿真时钟长过程仿真模拟中筛选出的风险信息与对应辅助决策进行统计；

[0058] 将不同辅助决策下对应断面的电网重要运行数据进行统计；

[0059] 分析辅助决策的有效性，并将决策预案导出报告，供调控运行人员预览；

[0060] 将每个风险点处理后的电网运行数据曲线进行展示，供调控运行对电网未来运行态势感知。

[0061] 与现有技术相比，本发明的有益效果：

[0062] (1)本发明通过对实时运行数据、计划数据、预测数据、气象地理数据等多源、不同时间尺度数据融合，使本发明的仿真系统可以较为真实的仿真未来一段时间电网安全运行情况，而现有的技术只能仿真实时或者历史的电网运行情况。

[0063] (2)本发明采用的长过程仿真逻辑框架，可以在模拟未来电网一段时间的真实运行情况下，给出电网潜在的风险评估与预控措施功能，可以帮助调度员提前掌握电网潜在运行风险，而现有的仿真技术更偏向于真实调度员操作镜像模拟，侧重于调度员业务能力培训，无法提供潜在的电网风险评估与预控措施。

[0064] (3)本发明采用的基于可变时钟的长过程仿真逻辑，使仿真系统可以在较短时间加速仿真未来一段时间的电网运行结果，仿真速度加快，大大提高了仿真效率。

附图说明

[0065] 为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：

[0066] 图1为现有方案的流程图；

[0067] 图2为本发明一种实施例的基于实时与预测数据的电力系统未来时段仿真系统的结构示意图；

[0068] 图3为本发明一种实施例的多源数据融合的流程示意图；

[0069] 图4为本发明一种实施例的长过程仿真流程图；

[0070] 图5为本发明一种实施例的风险分析展示功能流程图。

具体实施方式

[0071] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。

[0072] 下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

[0073] 实施例1

[0074] 本发明实施例中提供了一种基于实时与预测数据的电力系统未来时段仿真方法，如图 2所示，包括以下步骤：

[0075] 步骤(1)将计划数据、预测数据、气象地理数据和电网实际运行数据进行多源数据的融合，生成未来运行趋势断面数据；

[0076] 步骤(2)基于所述未来运行趋势断面数据，进行可变仿真时钟长过程仿真模拟，获得辅助决策信息，进而获得决策预案报告，供调控运行人员预览。

[0077] 在本发明实施例的一种具体实施方式中，如图3所示，所述未来运行趋势断面数据的生成方法包括：

[0078] 从模型服务中获取电网实际运行数据与模型数据；

[0079] 从气象地理服务中获取未来天气情况，包括未来可能发生极端天气的地理坐标(即气象地理数据)，生成对应坐标位置电网运行设备的预想故障集合；

[0080] 从计划预测服务中获取不同时间维度的离散计划数据与预测数据；

[0081] 将所述计划数据与预测数据按仿真时钟步长进行插值对比，采用线性插值法，通过时间维度对比，补全仿真步长时刻需要的数据；

[0082] 将处理过的计划数据与预测数据分配到模型数据的发电机节点与负荷节点中，并将预想故障集合中涉及的设备进行故障切除或开断，生成未来运行趋势断面数据；

[0083] 对此断面进行潮流校验与N‑1安全校验；

[0084] 若校验出现潮流不收敛或者设备越限情况，则根据功率不平衡情况对发电机节点进行调整，使断面满足功率平衡条件。具体地：

[0085] (1)利用仿真系统从模型服务中获取电网实时运行的数据与模型数据，并通过镜像到仿真系统自身的模型数据库中，实现实时运行模型与数据获取。

[0086] (2)利用仿真系统从计划预测服务中获取不同时间维度的离散计划数据与模型数据，实现计划数据与预测数据获取。

[0087] (3)利用仿真系统将计划数据与预测数据按仿真时钟步长进行插值对比，采用线性插值法，通过时间维度对比，补全仿真步长时刻需要的数据，实现计划数据与预测数据校验。

[0088] (4)将上一步获取的计划与预测数据分配到第一步获取模型的发电机节点与负荷节点中，生成未来运行趋势断面数据，并对此断面进行潮流校验与N‑1安全校验，实现数据融合校验。

[0089] (5)融合数据断面调整：若上一步校验出现潮流不收敛或者设备越限情况，则根据功率不平衡情况对发电机节点进行调整，使断面满足功率平衡条件，实现融合数据断面调整。

[0090] 在本发明实施例的一种具体实施方式中，如图4所示，所述辅助决策信息的获取方法包括：

[0091] 读取生成的电网趋势断面；

[0092] 对该电网趋势断面进行潮流计算与频率计算；

[0093] 对计算结果进行风险判断，若出现负荷变化大于设定阈值，且有设备越限情况，则认为出现运行风险；

[0094] 将有运行风险的断面进行静态安全分析，并根据分析结果提供辅助决策信息；

[0095] 根据风险情况进行仿真时钟加速压缩，若存在较大风险，则时钟不压缩，若基本无风险，则仿真压缩，提高仿真速度；

[0096] 辅助决策信息数据叠加入仿真系统数据库，并对其进行潮流计算与频率计算，验证辅助决策信息的有效性。

[0097] 在本发明实施例的一种具体实施方式中，如图5所示，所述决策预案报告的获取方法包括：

[0098] 将可变仿真时钟长过程仿真模拟中筛选出的风险信息与对应辅助决策进行统计；

[0099] 将不同辅助决策下对应断面的电网重要运行数据进行统计；

[0100] 分析辅助决策的有效性，并将决策预案导出报告，供调控运行人员预览；

[0101] 将每个风险点处理后的电网运行数据曲线进行展示，供调控运行对电网未来运行态势感知。

[0102] 实施例2

[0103] 基于与实施例1相同的发明构思，本发明提供了一种基于实时与预测数据的电力系统未来时段仿真系统，包括：

[0104] 未来运行趋势断面数据生成模块，用于将计划数据、预测数据、气象地理数据和电网实际运行数据进行多源数据的融合，生成未来运行趋势断面数据；

[0105] 决策预案报告生成模块，用于基于所述未来运行趋势断面数据，进行可变仿真时钟长过程仿真模拟，获得辅助决策信息，进而获得决策预案报告，供调控运行人员预览。

[0106] 在本发明实施例的一种具体实施方式中，如图3所示，所述未来运行趋势断面数据的生成方法包括：

[0107] 从模型服务中获取电网实际运行数据与模型数据；

[0108] 从气象地理服务中获取未来天气情况，包括未来可能发生极端天气的地理坐标(即气象地理数据)，生成对应坐标位置电网运行设备的预想故障集合；

[0109] 从计划预测服务中获取不同时间维度的离散计划数据与预测数据；

[0110] 将所述计划数据与预测数据按仿真时钟步长进行插值对比，采用线性插值法，通过时间维度对比，补全仿真步长时刻需要的数据；

[0111] 将处理过的计划数据与预测数据分配到模型数据的发电机节点与负荷节点中，并将预想故障集合中涉及的设备进行故障切除或开断，生成未来运行趋势断面数据；

[0112] 对此断面进行潮流校验与N‑1安全校验；

[0113] 若校验出现潮流不收敛或者设备越限情况，则根据功率不平衡情况对发电机节点进行调整，使断面满足功率平衡条件。

[0114] 在本发明实施例的一种具体实施方式中，如图4所示，所述辅助决策信息的获取方法包括：

[0115] 读取生成的电网趋势断面；

[0116] 对该电网趋势断面进行潮流计算与频率计算；

[0117] 对计算结果进行风险判断，若出现负荷变化大于设定阈值，且有设备越限情况，则认为出现运行风险；

[0118] 将有运行风险的断面进行静态安全分析，并根据分析结果提供辅助决策信息；

[0119] 根据风险情况进行仿真时钟加速压缩，若存在较大风险，则时钟不压缩，若基本无风险，则仿真压缩，提高仿真速度；

[0120] 辅助决策信息数据叠加入仿真系统数据库，并对其进行潮流计算与频率计算，验证辅助决策信息的有效性。

[0121] 在本发明实施例的一种具体实施方式中，如图5所示，所述决策预案报告的获取方法包括：

[0122] 将可变仿真时钟长过程仿真模拟中筛选出的风险信息与对应辅助决策进行统计；

[0123] 将不同辅助决策下对应断面的电网重要运行数据进行统计；

[0124] 分析辅助决策的有效性，并将决策预案导出报告，供调控运行人员预览；

[0125] 将每个风险点处理后的电网运行数据曲线进行展示，供调控运行对电网未来运行态势感知。

[0126] 综上可见，本发明基于实时运行数据、计划数据、预测数据、气象地理数据的未来趋势模拟断面叠加技术：实时运行数据、计划数据、预测数据、气象地理数据来源混杂，时间尺度与基准均不相同，将不同的来源与不同时间尺度的数据有效融合，并通过校验形成有效的连续运行趋势断面技术。另外，仿真模拟未来时间段电网运行态势，需要加速仿真时钟，压缩仿真时间，提高仿真速度来满足使用的实时性，本发明采用可变仿真时钟技术，是实现仿真时间压缩的关键。

[0127] 以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。