浅析电力系统运行动态监视的设计与实现

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1、浅析电力系统运行动态监视的设计与实现【摘要】本文首先从可视化功能设计的整体功能框架、总体界面设计方面进行分析，其次对可视化功能时间与应用从动态越限监视可视化、低频振荡可视化两方面进行探讨，希望实现对电力系统动态运行准确高效的监视与告警，能够让工作人员在最短的时间内掌握电网动态运行信息。【关键词】电力系统运行；监视；可视化中图分类号：TM7文献标识码：A一、可视化功能设计1．1整体功能框架5基于WAMS系统应用功能的电网运行动态监视可视化功能主要可分为两部分，即：告警信息的汇总可视化展示和非告警类应用功能可

2、视化展示。“告警信息汇总可视化展示”汇集罗列了当前整个WAMS系统主要应用功能的重要告警信息，使得运行人员一目了然地掌握当前WAMS系统的所有应用告警情况，目前主要包括：动态越限监视可视化、在线扰动识别可视化、低频振荡可视化以及动态电压/频率裕度可视化。而“非告警类应用功能可视化展示”是指该类应用信息不参与“电网动态监视”整体可视化告警状态的判断与展示，目前主要为并网机组性能监视可视化功能，包括：一次调频性能监视可视化、励磁调节性能监视可视化以及机组进相运行监视可视化的展示。1．2总体界面设计（1）告警信

3、息总览面板它通过不同颜色实时反映电网运行动态监视整体应用功能状态。当动态监视无任何类型告警信息时，面板显示为绿色；而当该出现任一一般性告警时，显示为黄色，出现严重告警时显示为红色；而当该应用运行状态异常时则显示为灰色，如图1中标识区域1。（2）动态告警信息树在界面左侧以树形层次结构汇总展示各类电网动态运行告警信息，以关键设备或时间为节点分层、分级关联详细告警信息，如越限设备、厂站、实际值、限值、越限率以及各类性能参数等等，并对不同程度告警进行醒目的颜色区分，如图1中标识区域2。（3）地理潮流图实现以中间地

4、理潮流图为主要展示场景的电网动态越限告警信息、WAMS重要运行信息的各种可视化效果展示，如图1中标识区域3。（4）多主题窗口5在界面右侧或下方，配合动态告警信息树的不同告警类型、不同告警设备，主题窗口联动切换展示与该告警事件相关的其他关联信息，如相关统计列表信息、动态曲线、柱状图、罗盘图等等，如图1中标识区域4。下面将具体介绍电网运行动态监视的各主要可视化功能实现效果。图1电网运行动态监视可视化总体界面二、可视化功能实现与应用2．1动态越限监视可视化动态越限监视可视化功能旨在利用可视化的手段展显基本PMU

5、量测数据的越限告警情况，使得调度人员能够快速过滤并重点关注当前系统的重要越限信息。它主要包括：电压越限告警可视化、功率越限告警可视化、相对相角越限告警可视化、功角越限告警可视化、频率越限告警可视化等信息的展示。除了上述PMU数据基本越限告警信息展示以外，动态越限监视可视化模块还实现了对全网层面整体动态运行状态的展示功能。主要包括：全网PMU厂站分布与工况状态、全网PMU电压云图、全网PMU频率云图、全网电压相角分布以及全网机组功角裕度分布、PMU布点及其运行状态等电网总体层面信息的可视化展示功能，图2展示

6、了全网电压相角分布效果（局部），它使用动态罗盘图元的渐变背景色与指针偏移位置直观地标识了全网母线电压相角的分布情况。图2全网电压相角分布可视化效果2．2低频振荡可视化5低频振荡监视可视化功能主要展示振荡主导模式和相应的振荡设备信息，以帮助调度人员快速深入地掌握振荡事故信息便于进一步的事故处理。通过点击低频振荡事件时间层次节点及下属节点可展示详细振荡信息，主要包括：振荡设备名称、振荡发生时间、振荡消失时间、持续时间、最大功率波动值、最大值及最大值时刻、最小值及最小值时刻、平均模式频率、触发告警设备、分群信息

7、等。当点击具体振荡设备右侧的图标1按钮时，将在地理潮流图上以低频振荡类公告板效果图标10标识该振荡设备分布以及机组分群信息情况，当鼠标悬停至振荡设备图标时，还将显示详细振荡提示信息。同时，右侧多主题窗口中联动切换显示该振荡设备的相关有功或功角振荡曲线、低频振荡模式曲线等。图3图标显示样式根据辨识出的系统模型和噪声模型，以及所设计的控制器，按照式（25）和式（26）重新设计得到最优输入信号谱和最优预滤波器幅频特性。两者都具有明显的低通特性，在主导振荡频率0．58Hz及以下频率有较大值，截止频率在0．8Hz左

8、右，比本辨识实验中采用的截止频率2Hz略低。可见，由于电力系统呈低通特性，且低频振荡频率小于2Hz，因此将输入信号谱和预滤波器设计为低通特性，截止频率取为高于低频振荡频率，是一种适用性较强的设计方案。5电力系统降阶的可行性是能够用低阶模型来辨识系统的基础。基于模式可控可观性分析，提出了面向广域阻尼控制器设计的电力系统可降阶原理，并提出了H∞/H2范数下的降阶误差分析方法，以及降阶原理估计和BIC准则结合的模型定阶方法。进一步地