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以SCADA、GPS为基础的电力系统实时网损计算

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增大字体作者：佚名来源：本站整理发布时间：2010-08-28 00:56:50

以SCADA、GPS为基础的电力系统实时网损计算①

吕冬1　刘学国2　李林川1　孙伟1

（1天津大学电气自动化学院电力系）（2天津大港油田水电厂）

摘要　由于电力网潮流的随机性质，电力负荷计量不准确、时间的不同步，以及电力网的网损计算方法多为近似计算法等，这都是造成网损计算误差的因素。针对上述问题，本文提出以SCADA和GPS为基础对电力网进行实时网损计算，可利用GPS保证数据的同步性，同时通过SCADA的遥测、遥信技术取得电力系统的实时数据，通过状态估计去除不良数据，大大提高了网损计算的精度。本文还介绍了一种我们所编制的基于实时计算分析网损的图形信息系统，它提供了方便、详尽的查询和分析功能，实现了图形、参数、数据库、计算分析和管理的高度一体化。
关键词　网损计算　GPS　SCADA　网络拓扑

1　引言
    电力系统的网损是电力系统运行中的一项重要经济指标，也是衡量供电系统管理水平的一项重要指标。准确计算电力网的损耗对科学考核经济效益以及合理介绍电力系统运行方式具有重要作用。由于电力网潮流的随机性质，电力负荷计量不准确以及时间的不同步，多年来，电力系统的网损计算这一经典的计算问题一直没有圆满的解决。
　　随着GPS技术与SCADA技术在大港油田电网中的应用、推广与完善，为这一经典问题的解决，提供了必要的技术支持。针对上述问题，我们开发了SCADA和GPS为基础的可进行电力网实时网损计算的软件，该软件利用GPS保证数据的同步性，同时通过SCADA的遥测、遥信技术取得电力系统的实时数据，大大提高了网损计算的精度。
2　SCADA与GPS技术在油田电网中的应用
　　大港油田电力系统主要负责油田的生产和生活用电，随着油田四十几年的勘探开发，油田电网也逐步完善形成了一定的规模，建立了六个十一万站为核心的环网供电模式。随着电网运行的发展与完善，油田电力系统自动化水平也取得了可喜的进步，SCADA与GPS技术在油田电网中得到了推广与应用。到目前为止全部110 kV变电站和绝大部分35 kV变电站都实现了SCADA的四遥功能，部分110 kV站还实现了遥控功能。这些都为进行电力系统的实时网损计算提供了先决条件。
　　油田电网的SCADA调度自动化系统对各变电站中的遥信量（各电力元件的运行状态）和遥测量（各元件的电流、电压、功率等电力参数）以5 min的频率实时采集、处理，然后传送至远动调度端主机进行显示并保存至相关数据库。5 min一次采集的实时电力数据完全可以代表该电力系统的实际运行状态。以往计算时所采用的数据，多为人工抄表所得，原始数据的准确性、同时性都不够，这些都造成了网损计算的误差。GPS技术在电力系统中的应用，为运行参数的同时性提供了保证。全球定位系统GPS是目前理想的保证异地数据同时性的佳工具。GPS为电力运行参数贴上了时间标签，可以实现对各电力数据的异地同时采集，以提高网损计算的精度。目前开发的网损计算软件，使用具有GPS时标的在线实时数据，保证了异地数据采集的同时性和实时计算结果的准确性。用这些电力参数进行实时网损计算，相对于以往的算法，无疑是一大进步。得到的理论网损与实际网损更为接近。
　　基于SCADA与GPS的理论线损计算，有三大优点：
　　（1）实时数据由接口程序自动输入，不必由手工抄录，提高工作效率；
    （2）理论网损计算的结果更为精确；
　　（3）可随时对任意时间段电网损耗进行计算，方便、快捷。
3　实时网损分析系统
    （1）系统基本功能与结构
　　通过对系统理论与计算需要的分析，该系统分为图形编辑模块、参数管理模块、系统数据库模块、网络拓扑分析模块、状态估计模块、网损计算与分析模块。各模块之间都建立了接口，以便于进行数据交流于共享。图1给出各模块之间的关系。

　　该系统通过图形编辑系统绘制输电系统一次接线图、变电站接线图、以及配电线路图，通过系统界面中的相应控件（如变压器、开关、发电机、负荷、输配电线路等），可直接在界面上显示、移动各控件。各元件的图形参数（如在界面上的坐标、连接关系和节点号）等自动装入该元件的数据库。绘制完可双击该元件，启动元件属性编辑器，通过属性编辑器可输入各元件的原始参数、运行状态、电压等级等（负荷部分、开关运行状态与SCADA系统的实时数据库连接，可实时采集），从而形成系统的数据库。
　　数据库生成后，进行网络拓扑分析，再把数据库中采集的实时数据通过状态估计进行处理，形成计算用的可靠、准确的实时数据，后进行网损计算。由于SCADA的遥测技术、遥信技术、实时数据库以及历史数据库的应用，保证了该系统计算的实时性、随时性以及准确性。下面分别对各模块功能进行简略说明。
（2）数据库模块的设计与开发
　　系统数据库是电力系统网损分析软件的基础，系统中的各模块功能的实现以及相互之间的数据传输都是通过数据库。图2给出系统数据库与SCADA接口关系。该软件的数据库模型是用关系数据库（二维表）来描述的。数据之间的关系是通过二维表来定义的，行为记录（RECORD），列为字段（FIELD），并通过关键字和索引来关联各个表。
　　系统数据库以图形编辑模块、属性编辑模块为基础，并与这些模块实现数据共享。在数据结构上，以元件为基础，采用按元件分类列表的数据库结构，如两卷变压器数据表（TWOTRANS．DB）、开关数据表（BREAKER．DB）、传输线表（TRANSLINE．DB）等等。每一个数据表都含了该元件的图形编辑参数与电力运行参数。

　　大港油田远动系统数据库采用性能优越的基于NT环境的SQL－SERVER数据库系统，是一个多用户的数据库系统。系统采用ODBC接口技术，使网损计算数据库与SQL

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