综合能源系统基础ppt课件

多能流优化调控 ➢ 多能流优化调度控制。
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19
电力网络分析功能
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电力系统模型
主控制区（HostControlArea） 子控制区(SubControlArea） 厂站（Substation） 电压等级（VoltageLevel）
间隔（Bay）
<--省调以上可能没有建模
断路器（Breaker）
隔离开关（Disconnector） 接地刀闸（GroundDisconnector） 母线段（BusbarSection） 同步电机（SynchronousMachine） 电能用户（EnergyConsumer） 补偿器（Compensator）
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总体框架
状态估计 坏数据识别 数据预校核
数据质量评估 （数据整合）
模型校核
软件平台访问接口
IEC-61970模型
CSGC-3000/OPEN3000/CC-2000A/D-5000
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功能与算法流程
SCADA 遥信数据
SCADA 遥测数据
直流等值
数据预处理专家系统
遥信数据预处理
开关刀闸不匹配 遥测遥信不匹配 刀闸并母线 母线分裂运行 电磁环网
新模型 Gastank Gasstation regulatordevice GasLine valve ConnectiveNode terminal
继承模型 PowerSystemResource
描述对象 燃气罐
Substation
Aclinesegment Breaker ConnectiveNode terminal
可疑遥信 标记
添加人工 伪遥信
可疑遥测 标记
添加人工 伪遥测
可疑参数 标记
添加人工 估计参数
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变电站局部 拓变扑电估站计局部 拓扑估计
变电站局部 等 拓值 扑交 估流 计系统 状态估计 变电站局部 拓交扑直估流计混合 状态估计
界面显示 报表输出
残差分析 不良数据 检测辨识
变电站局部 拓潮 扑流 估补 计偿 增广状态估计
{
TABLE MEASUREMENT {
ID;//量测的ID
ID;
TABLE statusinput
NAME;//
{
DESCRIPTION;//
iD; name[32];
TERMINAL0_ID;//首端端点ID TERMINAL1_ID;//末端端点ID
type; pointNum; rtuID;
5
4
N ode 1
2
3
6
S bu s2
5
4
1
2
D bus1 S bu s1
9 8
7
9
8
11
7
10
D bus2 D bus3
S bu s2
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状态估计(State Estimation)
状态估计利用采集的信息估算电力系统的实时运行 状态，主要功能有: 1. 给出电网中各母线的电压和相角，各线路和变压 器的潮流，各母线的负荷和各发电厂的发电机出力. 2. 估计有载调压变压器的分接头位置； 3. 不良数据检测与辨识:开关错误辨识,遥测数据中的 坏数据检测和辨识 ;
TABLE PMU_datacfg {
ID; NAME[32]; DESCRIPTION[32]; TYPE; PMUID; PMUIDX; VALUE; }
ObjLinkNext
}
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电力系统数学模型
三绕组变压器折合标幺值后的模型为： 双绕组变压器折合标幺值后的模型为：
线路模型：
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网络拓朴分析
• 功能:根据开关和刀闸状态，由节点模型(物理模型)确定电 网的电气连接关系，形成计算母线、电气岛---计算模型。
EQUIPMENTCONTAINER_ID;//容器ID } value;
EQUIPMENTCONTAINER_TABLEID;//容器表ID
TERMINAL_ID; //端点
measId;
MEASUREMENTTYPE_ID; //量测类型
measIdx;
POWERSYSTEMRESOURCE_ID; //设}备ID
•容器： 热电厂 HeatPlant、加热站（或者是减压站） Heatstation、压力等级 PressureLevel •设备： 中继泵Relaypump、热负荷thermalLoad、热 网管HeatLine、水泵Waterpump、阀门 valve •测点类型：压力、温度、流量。
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天然气网络模型
变压器（PowerTransformer） 变压器绕组（TransformerWinding）
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分接头调节器（TapChanger）
设备容器
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热网网络模型
新模型 HeatPlant Heatstation Relaypump HeatLine valve ConnectivityNode Terminal thermalLoad
POWERSYSTEMRESOURCE_TABLEID; //设备表ID
POINTID0; //
POINTTABLEID0; //
POINTID1; //Pmu_DataCfg表中对应测点的ID
POINTTABLEID1; //Pmu_DataCfg_ID ＝ 1006
POINTID2; //
POINTTABLEID2; //
LNAC
NDC2 CBC3
CBC1
NDC3 NDC4
LNBC
STA UNA1UNA2 LDA
STB LDB
1
LNAB1 2
CBC4 NDC5 LDC
CBC5 NDC6 XFC NDC7 CBC6 NDC8
UNC
.
LNAB
3
LDC
LNAB2 LNBC
XFC 4
STC
UNC
网络拓朴分析举例
3
6
S bu s1
wifi
营销服务中心
用电信息 系统
网上营业 厅
峰值分析 策略管理 运行管理
需求侧管理
3G/4G公网
子
能源生产
分布式能源 微网
站
输配电网
电动汽车
能源消费
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硬件架构
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软件架构
软件
平台 资源
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1
综述
2
综合能源建模
3
基础功能与算法
4
公司概括
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多能建模
热力模型
电能相关设备的建模
电力模型 包括了传统的输电网络、配电网络以及新能源
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电网CIM模型
主控制区（HostControlArea） 子控制区(SubControlArea） 厂站（Substation） 电压等级（VoltageLevel）
间隔（Bay）
<--省调以上可能没有建模
断路器（Breaker）
隔离开关（Disconnector） 接地刀闸（GroundDisconnector） 母线段（BusbarSection） 同步电机（SynchronousMachine） 电能用户（EnergyConsumer） 补偿器（Compensator）
待求状态量
X
i Vi
Pij(θij,Vij) Vi2g ViVjgcosθij ViVjcosθij Qij(θij,Vij) Vi2(b Yc) ViVjgsinθij ViVjbcosθij θij θi θj
Pi ViVj(Gijcosθij Bijsinθij)
ji
Qi ViVj(Gijsinθij Bijcosθij)
发电模型
非电能相关设备的建模
包括了热、冷等能源的生产、消耗、多能转换等
新能源 模型
新能源设备建模
包括了光伏、风机、储能等新能源模型
图模库 一体化
容器关系、拓扑关系、映射关系
通过图模库一体化方法，自动构建出电力系统与热力系统的对象之间的容 器关系和拓扑关系，并自动建立图元对象与数据库对象之间的映射关系。
基本加权最小二乘法,占 用内存量大,计算时间长 ,但估计质量最高.
H h( x) (x)
l++ xxx
N
取网络数据Z l=1,x 赋初值
由x计算 HTR-1H,HTR-1[z-h]
解方程 X=HTR-1HHTR-1[z-h]
• 综合能源系统是能源互联网的物理载体
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典型场景
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系统架构
多能流优
化调控
能量管理
主
安全评估
站
系统建模
与预警 多能流稳
态计算
能源调度控制中心
二
多能表计
级
能源结算
站
能效管理
智慧用能
电力专网接入
决策支持 用户特性分析
预测系统
大数据及云计算中心
经济运行 智能管网
能源调度 系统控制 安全保护
能源调控
光纤接入
ji
J (X ) [z hቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ(X )T ] R 1 [z h (x )]
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状态估计基础算法(1)
EMS发展应用的历史其实就是状态估计与潮流计算发展变得历史.1970年F.C Scheweppe最早提出用最小二乘状态估计算法,后来日趋成熟,R.E.Larson等用卡尔 漫滤波逐次状态估计算法研究.目前主要用的估计方法有: 1.基本加权最小二乘法.
综合能源系统基础
齐文斌
2022/3/23
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1
综述
2
综合能源建模
3
基础功能与算法
4
典型场景
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能源互联网.智能电网.综合 能源服务
智能电网
以电为核心
能源互联网
多种能源协调优化
综合能源系统
微网
泛能网
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与能源互联网的关系
• 综合能源系统受传统能源领域学者和企业关注 ，能源互联网则更为IT 行业所推崇。
遥测数据预处理
测点PQIV不匹配 线路变压器PQIV不匹配 变压器分接头错误 PQIV量测越限 母线PQI量测不平衡 母线电压不合理 多源数据误差过大 线路变压器PQI量测不平衡 遥测数据突变及刷新失败 平行线路PQI量测差异过大 串并补两端无PQIV量测
模型参数 历史信息
模型参数预处理
线路变压器RXGB参数缺失 补偿器RXGB参数缺失 线路变压器X值过小 线路变压器R/X比值过大
• SCADA提供的开关信息和量测数据是网络分析的数据来源, 网络拓扑分析为公用模块，是状态估计、潮流计算等其它 应用软件的基础.
• 包括两个基本步骤: • 1.厂站母线分析:根据开关的闭合状态和元件的退出恢复形
成计算母线.功能是分析一厂站的同一电压等级内的节点由 闭合开关联接组成多少个母线,其结果是将厂站划分为若干 个计算母线. • 2.系统网络分析:分析整个电网有闭合支路联接组成多少个 电气岛(Island),每个电气岛是有电气联系的母线的集合,计 算以此为单位划分网络方程.
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燃气站 调压装置 燃气管 阀门 连接点 端子
天然气网络模型
• 容器：燃气站 Gasstation • 设备：调压箱regulator box、调压装置
regulator device、燃气管GasLine、阀门 valve、燃气储罐 Gastank • 测点类型：压力、温度、流量、储量。
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水力模型
新模型 WaterPlant Waterstation Relaypump WaterTank WaterLine valve ConnectiveNode Terminal
继承模型 PowerSystemResource Substation PrimeMover
Aclinesegment Breaker ConnectiveNode terminal
继承模型 PowerSystemResource Substation PrimeMover Aclinesegment Breaker ConnectivityNode terminal EnergyConsumer
描述对象 热电厂 加热站 中继泵 热网管 阀门 连接点 端子 热负荷
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热网网络模型
描述对象 水厂 加压站 中继泵 水塔 水网管 阀门 连接点 端子
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1
综述
2
综合能源建模
3
基础功能与算法
4
典型场景
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基础功能
多能建模
➢ 扩展CIM模型的基础上，实现图、模、库一体化建模，形成多种能源 的模型体系
多能状态估计 ➢ 冷、热、气、电等多种能源的网络的联合状态估计
多能安全预警 ➢ 冷、热、气、电等多种能源的网络的N-1评估
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STA
UNA1
UNA2
NDA1
NDA2
CBA1 NDA5
CBA2 NDA3
CBA3
CBA4 NDA7
CBA5 NDA6
CBA6
LNAB1
CBA7 LNAB2
CBA8 NDA8
CBA9
STB
CBB1
LDB
NDB3 CBB3
NDB1
NDB2
CBB2 NDB4
CBB4
NDA4
STC
LDA NDC1 CBC2
变电站局部 拓非扑二估次计准则 无偏状态估计
状态估计模型
支路模型
量测量
P ij
z=
Q
ij
P Q
i i
V i
量测方程:
h(x)=
P ij ( ij , V ij )
Q
ij
(
ij
,V
ij
)
P Q
i i
( (
ij ij
,V ,V
ij ij
) )
V i ( V i )
变压器（PowerTransformer） 变压器绕组（TransformerWinding） 分接头调节器（TapChanger） .
设备量测属性
TABLE Analoginput {
ID; name[32]; type; pointNum; rtuID; value; }
Table Object