一种电网稳态模型的可视化构建方法技术

本发明专利技术涉及一种电网稳态模型的可视化构建方法，其特征在于：1）对电网进行图像建模，构建三机九节点的电网图像模型；2）采用函数封装对电网模型进行搭建，为每一种电力设备模型建立一个封装函数；3）确定三机九节点的电网图像模型的阻抗值等基本参数，形成节点导纳矩阵参数和发电机功率负荷参数；4）采用牛顿-拉弗森算法，对步骤1）的三机九节点的电网图像模型进行潮流分布计算，求得电网模型参数；5）将步骤4）得出的电网模型参数，融入到步骤1）的电网图像模型，通过OpenGL图形库在电脑屏幕上搭建和显示，形成参数数值显示和潮流的动态流动效果；6）数据更新后，重新执行步骤1）－步骤4），构成可视化电网稳态模型。本发明专利技术能准确反映电网的潮流分布情况及直观观察到潮流的动态流动效果。具有节约人力和时间、高效率和准确度高等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种电网稳态模型的可视化构建方法
本专利技术涉及一种电网稳态模型的可视化构建方法，属于电力系统中电网设计及设备配置

技术介绍
智能电网就是电网的智能化，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过将现代先进的传感测量技术、网络技术、通讯技术、计算技术、自动化与智能控制技术等与物理电网高度集成而形成的，以实现电网的安全可靠、高效的目的。在现代智能电网中，电力系统运行需要人员密切监视并调整电网潮流分布，在监控系统中，绘制电力系统网络拓朴结构图与电网潮流分布图，由维护人员根据实际运行的电网拓朴结构，利用高度系统绘图工具，手动绘制出来，用基于物理接线的图形来描述电网拓朴结构。通过在图形上标注数据，将数据和图形结合起来，能清晰明了地表达出电网的潮流分布情况。但是，靠人工绘制电网潮流图的这种方式存在以下缺点：1、随着通信技术的发展，电网拓朴结构越来越复杂，需要投入巨大的人力和时间，且容易出现错误；2、厂站扩容时，需要重新进行潮流图布局，二次维护极其不方便；因此，寻求一种电网模型潮流计算的可视化构建方法成为供电企业共同的需求，给电网的运行和高度带来极大的帮助。
技术实现思路
本专利技术的目的，是为了解决上述现有技术的缺陷，提供一种电网模型潮流计算的可视化构建方法，能明确地对三机九节点电网模型进行可视化显示，图形显示清晰、稳定，且能准确反映电网的潮流分布，直观观察到潮流的动态流动效果，能全面对电网监控。在较短的运行时间内取得最优电力调度方案，能高效准确对电网进行检测配送，通过显示窗口进行调试状态直观显示。本专利技术的目的可以通过以下技术方案达到：一种电网稳态模型的可视化构建方法，其特征在于包括以下步骤：1）对电网进行图像建模，构建三机九节点的电网图像模型；2）采用函数封装对电网模型进行搭建，为每一种电力设备模型建立一个封装函数；3）确定三机九节点的电网图像模型的阻抗值等基本参数，形成节点导纳矩阵参数和发电机功率负荷参数，并通过所述节点导纳矩阵参数和发电机功率负荷参数得到在潮流计算中需要使用的计算参数值；4）采用牛顿-拉弗森算法，通过C语言对步骤1）所述三机九节点的电网图像模型进行潮流分布计算，包括对九处母线电压幅值、相角、负载百分比、母线功率和线路损耗的计算，求得电网模型参数；5）将步骤4）计算得出的电网模型参数，融入到步骤1）建立的电网图像模型，通过OpenGL图形库在电脑屏幕上搭建和显示，形成参数的数值显示和潮流的动态流动效果；6）当数据更新后，重新执行步骤1）－步骤4），如此不断循环，构成可视化电网稳态模型。本专利技术的目的还可以通过以下技术方案达到：作为一种优选方案，步骤1）所述三机九节点是指三个发电机和九条母线，用圆形表示发电机组，矩形表示变压器，竖条结构表示母线，两条直线以及直线范围内的小圆形表示线路，用箭头表示负荷。作为一种优选方案，步骤3）所述节点导纳矩阵参数包括电导值和电纳值，所述发电机功率负荷参数包括发电机负荷值和运算功率值，具体数值如表说明书表1、表2所示。作为一种优选方案，步骤4）所述通过C语言对步骤1）所述三机九节点的电网图像模型进行潮流分布计算，具体步骤如下：4-1）给定各节点电压的初值U(0)，δ(0)4-2）求取修正方程式中的误差函数值ΔP(0)及ΔQ(0)；在含有n个节点的系统中，设PQ节点有m个，平衡节点有1个，PU节点则有n-(m+1)个。由于各节点已知量不同，则相应的节点方程也有所不同，对于PQ节点，Pi及Qi是给定的，记为PiF和QiF，则有式中，i=1，2，3……m，ΔPi和ΔQi为修正方程式中的误差函数值，从上式得出，有m个PQ节点，有2m个方程；对于PU节点，Pi和Ui为给定值，记为PiF及UiF，代入（1）有式中，i=m+1,m+2,…,n-1，ΔPi为修正方程式中的误差函数值，从上式得出，有n-(m+1)个PU节点，有n-(m+1)个误差方程；对于平衡节点，设为第n个节点，Un、δn为给定值，记为Us、δs，无需要参加迭代计算；4-3）将节点电压初值代入节点Jacobian矩阵中求该矩阵的各元素，并形成列；式中，节点Jacobian矩阵的各个元素分别为以上为潮流算法的理论求解过程，从中得出在节点Jacobian矩阵中，共有4类参数，分别是H参数，N参数，J参数和L参数，对节点Jacobian矩阵中的参数进行分块处理，写出这样的形式：通过分别计算4类参数值再写回节点Jacobian矩阵后，确定参数之间的相互位置关系，以进行迭代运算；进迭代运算时，根据分块的节点Jacobian矩阵，通过行列式的移位来确定其他计算参数的位置；变换后的修正方程如下：4-4）解修正方程，求出节点电压修正量ΔU(0)/U(1)，Δδ(0)；修正各节点电压δ(1)＝δ(0)-Δδ(0)U(1)＝U(0)-ΔU(0)将δ(1)、U(1)代入公式，求ΔP(1)及ΔQ(1)；检验收敛与否：max|ΔP(γ)、ΔQ(γ)|<ε若收敛，计算平衡节点功率计线路功率等，输出结果；若不收敛，执行步骤4-2），以δ(1)、U(1)代替δ(0)、U(0)进行下一次迭代计算，直至收敛；其中，线路功率计算如下：ΔSij＝Sij+Sji＝ΔPij+jΔQij作为一种优选方案，步骤5）所述通过OpenGL图形库在电脑屏幕上搭建和显示，形成参数的数值显示和潮流的动态流动效果，是采用openGL中idle回调函数的形式来实现，先用idle回调函数改变重绘需要的参数，调入绘图缓冲区进行绘图，完成之后，使用OpenGL库内置函数glutSwapBuffers()将该绘图缓冲区得到的画面在显示缓冲区中显示。作为一种优选方案，步骤5）所述通过OpenGL图形库在电脑屏幕上搭建和显示，形成参数的数值显示和潮流的动态流动效果，是采用键盘上回车触发的方式，设置一个键盘触发的函数，当键盘输入的值是回车键时，调用封装好的潮流计算函数，计算完成后，调用idle回调函数，结合计算出的数据进行模型的重绘。作为一种优选方案，定义一个单精度浮点型(float)的theta变量，通过theta值的正负来确定潮流的流向，theta的大小来实现位置的改变；根据潮流计算的结果值，正方向运动时，theta为正值，并且每次重绘加上一个常量；负方向运动，theta为负值，并且每次重绘减去一个常量，从而产生动态流动的效果。本专利技术具有如下突出的有益效果：1、本专利技术以三机九节点为电网模型，通过C语言函数进行潮流分布计算，并形成图形进行可视化显示，能准确反映电网的潮流分布情况，以及直观观察到潮流的动态流动效果。改变了传统的通过手工绘制电力系统拓朴结构图和潮流分布图，来对电网进行监控的方式，具有节约人力和时间、高效率和准确度高等突出的有益效果。2、本专利技术通过计算机对潮流算法进行可视化程序运算，且潮流计算的算法准确度和精度较高，电压幅值误差控制在0.005%以内，相角误差控制在0.4%以内；可以实现在一天24小时内，对高达96个观测点数据的输入和电网模型的显示，且图形显示稳定，适用于电网的可视化监控。附图说明图1为本专利技术电网模型潮流计算的可视化构建方法的流程示意图。图2为本专利技术三机九节点电网模型图。具体实施方式以下结合附图及实施例对本专利技术作进一步的详细描述：具体实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电网稳态模型的可视化构建方法，其特征在于包括以下步骤：?1）对电网进行图像建模，构建三机九节点的电网图像模型；?2）采用函数封装对电网模型进行搭建，为每一种电力设备模型建立一个封装函数；?3）确定三机九节点的电网图像模型的阻抗值等基本参数，形成节点导纳矩阵参数和发电机功率负荷参数，并通过所述节点导纳矩阵参数和发电机功率负荷参数得到在潮流计算中需要使用的计算参数值；?4）采用牛顿?拉弗森算法，通过C语言对步骤1）所述三机九节点的电网图像模型进行潮流分布计算，包括对九处母线电压幅值、相角、负载百分比、母线功率和线路损耗的计算，求得电网模型参数；?5）将步骤4）计算得出的电网模型参数，融入到步骤1）建立的电网图像模型，通过OpenGL图形库在电脑屏幕上搭建和显示，形成参数的数值显示和潮流的动态流动效果；?6）当数据更新后，重新执行步骤1）－步骤4），如此不断循环，构成可视化电网稳态模型。

【技术特征摘要】
1.一种电网稳态模型的可视化构建方法，其特征在于包括以下步骤：1)对电网进行图像建模，构建三机九节点的电网图像模型；2)采用函数封装对电网模型进行搭建，为每一种电力设备模型建立一个封装函数；3)确定三机九节点的电网图像模型的阻抗值基本参数，形成节点导纳矩阵参数和发电机功率负荷参数，并通过所述节点导纳矩阵参数和发电机功率负荷参数得到在潮流计算中需要使用的计算参数值；4)采用牛顿-拉弗森算法，通过C语言对步骤1)所述三机九节点的电网图像模型进行潮流分布计算，包括对九处母线电压幅值、相角、负载百分比、母线功率和线路损耗的计算，求得电网模型参数；具体方法如下：4-1)给定各节点电压的初值U(0),δ(0)；4-2)求取修正方程式中的误差函数值ΔP(0)及ΔQ(0)；在含有n个节点的系统中，设PQ节点有m个，平衡节点有1个，PU节点则有n-(m+1)个，由于各节点已知量不同，则相应的节点方程也有所不同，对于PQ节点，Pi及Qi是给定的，记为PiF和QiF，则有式中，i＝1，2，3……m，ΔPi和ΔQi为修正方程式中的误差函数值，从上式得出，有m个PQ节点，有2m个方程；对于PU节点，Pi和Ui为给定值，记为PiF及UiF，代入(1)有式中，i＝m+1,m+2,…,n-1，ΔPi为修正方程式中的误差函数值，从上式得出，有n-(m+1)个PU节点，有n-(m+1)个误差方程；对于平衡节点，设为第n个节点，Un、δn为给定值，记为Us、δs无需要参加迭代计算；4-3)将节点电压初值代入节点Jacobian矩阵中求该矩阵的各元素，并形成列；式中，节点Jacobian矩阵的各个元素分别为

【专利技术属性】
技术研发人员：吴丹，陈志坚，解文艳，吉小恒，吴润东，盛斌，冯冬涵，
申请(专利权)人：中国能源建设集团广东省电力设计研究院，
类型：发明
国别省市：