基于广域测量系统WAMS的电网安全稳定可视化方法

摘要

本发明为基于广域测量系统WAMS的电网安全稳定可视化方法，通过计算机图形化显示技术，将数据转换到功角稳定可视化、电压稳定可视化、动态稳定可视化、频率稳定可视化、热稳定可视化、稳定性三维可视化、综合稳定可视化的操作，将广域量测、监视、分析、预警、决策结果有效梳理及整合，以可视化的手段展示给调度员，实现实时监测、主动预警、主动分析、主动提供辅助决策结果，提供给调度员最需要的关键信息，实现了多角度、多维度的直观可视化的数据展现方式，使调度人员加强对电网运行情况的把握，及时洞察已存在的异常或潜在的事故隐患，同时使调度运行从经验型向分析型、智能型发展。

主权项

基于广域测量系统WAMS的电网安全稳定可视化方法，其特征在于，所述方法是在计算机上按下述步骤实现的：1)启动可视化：对电网WAMS系统量测量的描述表输入参数：厂站名称，厂站地理坐标；WAMS量测量类型输入参数：母线电压相量及频率、线路有功、无功量测值，发电机内电势、功角、转速；2)获取WAMS全网状态量测值，按照WAMS系统量测量描述表获取WAMS量测量；3)电网稳定性可视化(3－1)功角稳定性可视化，包括如下步骤：(3－1.1)令WAMS监测的机组集合为{Gi|θ_Gi＝θ_i，(k≥i≥1)}，电网最大功角差可以用下述公式计算：θ_max＝MAX{fabs(θ_i‑θ_j)|(k≥i≥1,k≥j≥1)}(3－1.2)将全网最大功角差用极坐标方式显示出来；(3－2)电压稳定性可视化，包括如下步骤：(3－2.1)通过WAMS测量得到电网主网架的电压相量：$\stackrel{.}{U}=\left[\begin{array}{c}{\stackrel{.}{U}}_1\\ {\stackrel{.}{U}}_2\\ .\\ .\\ .\\ {\stackrel{.}{U}}_n\end{array}\right],$令电网主网架节点集合为S＝{1,2,...N}；为电网节点电压相量；以无向图G＝<V,E>的方式建立电网主网架拓扑图，以经度、纬度为坐标，在平面上描出V中的厂站；(3－2.2)采用等高线技术描述电网的电压状态，包括如下步骤：(3－2.2.1)建立电网厂站量测量的三维坐标x、y、z；其中：x，y分别为厂站的经度、纬度坐标，z为量测值；(3－2.2.2)根据电路原理，由相邻线路的厂站三维坐标x、y、z，计算线路上i点的三维坐标x_i,y_i,z_i；(3－2.2.3)形成三维向量，使用等高线算法画出等高线；(3－2.2.4)将等高线采用色彩映射表的方式画出；(3－3)动态稳定性可视化，包括如下步骤：(3‑3.1)通过频谱分析技术，将低频振荡机组划分为若干个振荡模式的机群，令WAMS监测的第i个振荡模式的机组为$\left\{G_i\right|f_{G_i}=f_k,{\theta }_{G_i}={\theta }_{G_i},{\rho }_{G_i}={\rho }_i(n_k\ge i\ge 1)\};$其中k表示振荡模式个数，f表示频率，θ表示角度,ρ表示幅度；(3－3.2)设置k个极坐标图来分别表示k个振荡模式，对于每一种振荡模式，令相关的机组集合为用户设置好参考机组G_ref，机组Gi的显示角度为用计算出来的角度在极坐标图上表示每个机组在该振荡模式下的相位；(3－4)频率稳定性可视化，包括如下步骤：(3－4.1)WAMS通过测量和计算方法，得到电网主网架厂站的频率：$f=\left[\begin{array}{c}{f}_1\\ f_2\\ .\\ .\\ .\\ f_n\end{array}\right],$令电网主网架节点集合为S＝{1,2,...N}；f为电网节点的频率；以所述无向图G＝<V,E>的方式建立电网主网架图，以经度、纬度为坐标，在平面图上描出V中的厂站；(3－4.2)采用等高线技术描述电网的频率，使频率异常区域可视化；(3－5)电网输电线路热稳定可视化，包括如下步骤；(3－5.1)以所述无向图G＝<V,E>的方式建立电网主网架图，以经度、纬度为坐标，在平面图上描出V中的厂站,以线段连接彼此之间存在输电线路的厂站；(3－5.2)以不同颜色表示线路的负荷情况，负荷情况分为轻载、正常、超载三个情况；令线路集合为P表示输送功率；(3－6)电网稳定性三维可视化，依次按以下步骤显示电网的稳定性；以三维瀑布图的方式显示电网的扰动状态，x坐标为显示的厂站，y坐标为时间；z坐标为量测值；显示厂站按照地理位置的远近在x坐标轴上从小到大排列；z坐标是厂站电压、频率或功角量测量；电网的电压是向量，厂站电压为点；(3－7)电网稳定性分析可视化：以警示灯的方式显示电网各种不同稳定性的情况警示灯以三种颜色分别表示稳定性正常、稳定边缘、系统失稳等状态；不同状态的划分由系统分析计算得出。