电网结构脆弱性实时评估系统技术方案

本发明专利技术涉及电网结构脆弱性的量化及可视化展示技术。本发明专利技术公开了一种电网结构脆弱性实时评估系统，对电网结构脆弱性进行实时评估和分析。本发明专利技术的技术方案是，电网结构脆弱性实时评估系统，包括系统管理模块、数据通信模块、脆弱性可视化模块、评估指标模块和数据库模块。本发明专利技术基于广域测量信息，对电网结构脆弱性进行实时评估，实现了电网中运行参数的实时记录、实时显示和结构脆弱性评估等功能。一方面，实现了接收WAMS传送来的动态数据，并解析动态结构和状态信息，实现了电网运行状态参数的实时记录；另一方面，本发明专利技术实现了电网结构脆弱性评估及结果展示，为提高大电网的安全运行提供了依据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统安全运行评估技术，特别涉及电网结构脆弱性的量化及可视化展示技术。
技术介绍
随着电网互联进程的继续推进，电网规模日益庞大。大电网的结构和运行方式更加复杂，不可预见的因素增多，电网的脆弱特性变得愈加难以掌控。从电网调度人员的角度，如何掌握大电网的全局结构脆弱特性，了解大电网的实际运行状态，制定正确的调度模式，保证大电网的安全运行，是迫切之需。因此，如何提出有效的电网结构脆弱性量化指标并能可视化展示电网的结构脆弱性，已经成为电网安全性领域的研究焦点。电网结构脆弱性评估方法的研究，主要基于故障类型，不同的故障类型所采用的评估方法不同。目前，电网的故障类型主要分为确定性的故障类型和不确定性的故障类型，基于以上故障分类，目前的研究思路主要从三个方面展开:(I)基于风险理论的结构脆弱性评估方法；(2)基于复杂系统理论的结构脆弱性评估方法；(3)基于能量函数的结构脆弱性评估方法。第一种的研究思路主要从概率的角度来评估电网结构脆弱的可能性，是属于不确定性故障情况下的脆弱性研究，第(2)、(3)种主要从确定性的故障类型角度来展开结构脆弱性评估研究。第(2)种思路基于复杂系统理论来构建评估指标，是单纯的电网结构脆弱性的评估。第(3)种思路基于能量函数来构建评估指标，侧重于考虑电网运行状态的结构脆弱性评估。目前，这些研究思路通过实验室仿真验证，都证明了其在评估大电网结构脆弱性的适用性，但都较少进入实际应用。以满足电力系统广域数据的在线和实时采集为目标的WAMS (广域测量系统WideArea Measurement System),其发展和应用，能提高大电网的监测水平和安全监控能力。对现有广域测量系统进行数据处理，实现其高级应用，更是当前现场和研究人员思考的热点问题。因此，基于WAMS对电网运行过程的实时记录、动态监视，结合现有电网结构脆弱性研究成果的实际应用，从而实现电网结构脆弱性的实时评估，提高调度可靠性水平，具有重要的实际应用价值。目前已有的电力系统安全性评估系列软件，大多数处于离线应用阶段，作为近十几年才展开的电网结构脆弱性研究，其研究成果更是还未能形成完整的软件系统。基于此现状，本专利技术致力于结合WAMS信息，将电网结构脆弱性的研究成果应用于实时评估中，进一步提高电力系统的安全性评估的实际应用水平。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题，就是针对现有电网结构脆弱性研究成果只能离线分析未能可视化的局限性，结合WAMS的优势以及各种评估算法的优点，提供一种电网结构脆弱性实时评估系统，对电网结构脆弱性进行实时评估和分析。本专利技术解决所述技术问题采用的技术方案是，电网结构脆弱性实时评估系统，包括系统管理模块、数据通信模块、脆弱性可视化模块、评估指标模块和数据库模块；所述系统管理模块，包括用户权限管理模块和系统资源配置模块，用于用户的权限管理、安全保护和各种操作的合法性检验，同时对系统内其它模块的资源进行调度和配置；所述数据通信模块，包括UDP数据通信模块、数据解析模块和数据采集模块，通过以太网连接广域测量系统中的PMU进行通信，接收PMU发送的UDP报文，进行报文解析，将数据录入并存于数据表；所述脆弱性可视化模块，包括评估指标图形化展示模块和评估指标GIS展示模块，用于显示电网当前运行状况，所述评估指标图形化展示模块以柱状图的形式展示大电网安全状况的结构脆弱性综合评估指标及两种不同指标下的评估:基于复杂系统理论的结构脆弱性评估和基于能量函数的结构脆弱性评估；所述评估指标模块，包括指标计算模块、指标查询模块和指标配置模块，指标计算模块从数据库中提取指标模型计算需要的实际运行参数值，通过指标模型计算得到评估指标的计算值；所述计算值在脆弱性可视化模块中以仪表盘、柱状图、散点图以及表格方式显示；所述实际运行参数值包括发电机和线路的电压、电流、功角、有功功率和无功功率；所述指标查询模块采用Ajax技术，具备查询、生成对比柱状图以及生成详细Excel报表三种功能；所述指标配置模块具备扩展功能，在指标体系需要扩充或增减时，可调用该模块进行指标体系的配置或更新，结果存入指标体系库；所述数据库模块包括用户管理数据库、母线数据库、支路数据库、发电机数据库、负荷数据库、评估结果数据库。具体的，所述数据库模块采用Access以及My SQL来实现，具备与数据通信模块通信功能。具体的，所述数据通信模块的通信符合IEEE C37.118协议。进一步的，所述数据采集模块，包括电压数据采集模块、电流数据采集模块、有功功率数据采集模块和无功功率数据采集模块、功角数据采集模块、负荷数据采集模块，主要用于电力系统动态数据的记录，所述数据采集模块在实时显示数据的同时还同实时数据库进行数据通信，把动态数据实时的写入数据库，同时通过访问数据库对历史数据进行浏览。具体的，所述基于复杂系统理论的结构脆弱性评估其步骤如下:I)计算平均距离；2)计算节点度数；3)计算网络平均度数；4)计算节点介数；5)计算节点介数累积分布；6)计算线路介数；7)计算线路介数累积分布；8)网络冗余度计算；9)脆弱节点和脆弱支路辨识；具体的，所述基于能量函数的结构脆弱性评估其步骤如下:I)计算支路两端节点的相位差；2)计算支路两端节点的电压差；2)计算支路上传输的有功功率；3)计算支路流通的无功功率；4)计算给定故障情况下支路上流通的势能；5)计算给定故障情况下结构脆弱性评估指标；5)比较各条支路在特定故障条件下的评估指标大小，辨识最脆弱支路。具体的，所述评估指标GIS展示模块采用地图展示软件，将评估结果以带颜色柱状图的方式直接显示在电网地理对应点。本专利技术的有益效果是，基于广域测量信息，对电网结构脆弱性进行实时评估，实现了电网中运行参数的实时记录、实时显示和结构脆弱性评估等功能。一方面，实现了接收WAMS装置传送来的动态数据，并解析动态结构和状态信息，实现了电网运行状态参数的实时记录；另一方面，本专利技术实现了电网结构脆弱性评估及结果展示，为提高大电网的安全运行提供了依据。附图说明图1是本专利技术的软件系统功能框图2是软件流程图3是基于能量函数的结构脆弱性评估算法的实现流程图4是基于复杂系统理论的结构脆弱性评估算法的实现流程图5是基于能量函数的电网结构脆弱性评估方法和基于复杂系统理论的电网结构脆弱性评估方法的综合评估实现流程图。具体实施方式以下结合附图详细描述本专利技术的技术方案。在以下的描述中，已知功能和设计的详细描述也许会淡化本专利技术的主题内容，这些描述在这里将被忽略。本专利技术的电网结构脆弱性实时评估系统是基于WAMS信息,属于WAMS系统高级应用的功能。本专利技术的软件系统具有通信接口，可与WAMS系统的主站通信，可充分利用WAMS主站的通信网络接收全网数据进行分析。提供同步的实时信息、每秒50帧的速率向WAMS系统主站传送数据、数据都打上GPS同步的时标是PMU (Phase Measurement Unit)的突出特点，本专利技术利用这些实时数据，可以实现电网的结构脆弱性的实时评估以及脆弱区域动态辨识，提高电网安全运行水平。首先，WAMS系统中的PMU通过GPS同步采集数据，数据打包发送给主站程序，主站程序通过数据通信模块实现数据通信，将数据送到数据库模块，数据库模块根据需要送本文档来自技高网...

【技术保护点】
电网结构脆弱性实时评估系统，包括系统管理模块、数据通信模块、脆弱性可视化模块、评估指标模块和数据库模块；?所述系统管理模块，包括用户权限管理模块和系统资源配置模块，用于用户的权限管理、安全保护和各种操作的合法性检验，同时对系统内其它模块的资源进行调度和配置；?所述数据通信模块，包括UDP数据通信模块、数据解析模块和数据采集模块，通过以太网连接广域测量系统中的PMU进行通信，接收PMU发送的UDP报文，进行报文解析，将数据录入并存于数据表；?所述脆弱性可视化模块，包括评估指标图形化展示模块和评估指标GIS展示模块，用于显示电网当前运行状况，所述评估指标图形化展示模块，以柱状图的形式展示大电网安全状况的结构脆弱性综合评估指标及两种不同指标下的评估：基于复杂系统理论的结构脆弱性评估和基于能量函数的结构脆弱性评估；?所述评估指标模块，包括指标计算模块、指标查询模块和指标配置模块，指标计算模块从数据库中提取指标模型计算需要的实际运行参数值，通过指标模型计算得到评估指标的计算值；所述计算值在脆弱性可视化模块中以仪表盘、柱状图、散点图以及表格方式显示；所述实际运行参数值包括发电机和线路的电压、电流、功角、有功功率和无功功率；所述指标查询模块采用Ajax技术,具备查询、生成对比柱状图以及生成详细Excel报表三种功能；所述指标配置模块具备扩展功能，在指标体系需要扩充或增减时，可调用该模块进行指标体系的配置或更新，结果存入指标体系库；?所述数据库模块包括用户管理数据库、母线数据库、支路数据库、发电机数据库、负荷数据库、评估结果数据库。...

【技术特征摘要】
1.电网结构脆弱性实时评估系统，包括系统管理模块、数据通信模块、脆弱性可视化模块、评估指标模块和数据库模块； 所述系统管理模块，包括用户权限管理模块和系统资源配置模块，用于用户的权限管理、安全保护和各种操作的合法性检验，同时对系统内其它模块的资源进行调度和配置； 所述数据通信模块，包括UDP数据通信模块、数据解析模块和数据采集模块，通过以太网连接广域测量系统中的PMU进行通信，接收PMU发送的UDP报文，进行报文解析，将数据录入并存于数据表； 所述脆弱性可视化模块，包括评估指标图形化展示模块和评估指标GIS展示模块，用于显示电网当前运行状况，所述评估指标图形化展示模块，以柱状图的形式展示大电网安全状况的结构脆弱性综合评估指标及两种不同指标下的评估:基于复杂系统理论的结构脆弱性评估和基于能量函数的结构脆弱性评估； 所述评估指标模块，包括指标计算模块、指标查询模块和指标配置模块，指标计算模块从数据库中提取指标模型计算需要的实际运行参数值，通过指标模型计算得到评估指标的计算值；所述计算值在脆弱性可视化模块中以仪表盘、柱状图、散点图以及表格方式显示；所述实际运行参数值包括发电机和线路的电压、电流、功角、有功功率和无功功率；所述指标查询模块采用Ajax技术，具备查询、生成对比柱状图以及生成详细Excel报表三种功能；所述指标配置模块具备扩展功能，在指标体系需要扩充或增减时，可调用该模块进行指标体系的配置或更新，结果存入指标体系库； 所述数据库模块包括用户管理数据库、母线数据库、支路数据库、发电机数据库、负荷数据库、评估结果数据库。2.根据权利要求1所述的电网结构脆弱性实时评估系统，其特征在于，所述数据库模块采用Acce...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘群英，刘起方，田贵云，胡志远，廖永锋，田云翔，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：