一种现货市场环境下日前电力市场安全稳定校核方法

摘要

本发明公开了属于电力系统自动化/电力市场领域的一种现货市场环境下日前电力市场安全稳定校核方法。本发明设计时序串行调度流程为主流程，任务并行调度流程为辅流程，主流程负责整个流程的启动及终止控制，并给辅流程推送任务；主流程依据时序串行地进行出清断面生成，针对每个已经生成的出清断面都将生成静态安全校核任务和暂态稳定校核任务，并将任务交给辅流程；辅流程利用分布式并行计算技术完成所有的静态安全校核任务及暂态稳定校核任务。本发明的方法能有效评估出清结果是否存在安全稳定问题，为日内市场及实际运行提供预警。

说明书

技术领域

本发明属于电力系统自动化/电力市场领域，尤其涉及一种现货市场环境下日前电力市场安全稳定校核方法。

背景技术

现货市场环境下，传统的机组调度安排方式从计划模式逐步转变成经济调度模式，机组的开机状态及出力状态不再是电网计划的方式，而是变成了市场竞争的结果，导致电网的运行方式的可能性及变化会增多，因而传统的基于典型方式的安全稳定限额保证系统安全稳定运行的机制越来越受到质疑。

目前现货市场环境下的日前电力市场出清通常采用带约束机组组合和带约束经济调度模型，属于混合整数线性规划问题，其中电网采用直流潮流模型，而安全稳定限额则是利用直流潮流模型加入混合整数线性规划模型中充当约束条件。

目前现货市场环境下日前电力市场无法进行有效安全稳定校核，主要原因有两点：现货日前出清模型中仅考虑线性的直流潮流约束，无法考虑非线性的交流潮流约束以及暂态稳定约束；出清迭代过程中如果采用交流潮流模型以及暂态稳定模型，则计算量大，计算时间长，无法满足现货出清的时间要求。

为解决目前现货市场环境下日前电力市场出清过程仅通过直流潮流模型考虑电网安全稳定约束，无法准确评估出清结果安全稳定状态的问题，本发明提出一种现货市场环境下日前电力市场安全稳定校核方法。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种现货市场环境下日前电力市场安全稳定校核方法，用以解决目前电力系统自动化/电力市场领域研究中存在的问题。

为实现上述目的，本发明提出的技术方案是，一种现货市场环境下目前电力市场安全稳定校核方法，该方案的总体思路为：设计时序串行调度流程为主流程，任务并行调度流程为辅流程，主流程负责整个流程的启动及终止控制，并给辅流程推送任务；主流程依据时序串行地进行出清断面生成，针对每个已经生成的出清断面都将生成静态安全校核任务和暂态稳定校核任务，并将任务交给辅流程；辅流程利用分布式并行计算技术完成所有的静态安全校核任务及暂态稳定校核任务。

作为本发明的一种优选技术方案，该方案具体包括下列步骤：

步骤1：准备输入数据，创建时序任务，启动校核流程；

步骤2：主流程依次执行某时点(96时点之一)的出清断面数据生成任务，并针对生成的断面数据生成静态安全校核任务和暂态稳定校核任务，同时将任务推入并行任务池中；

步骤3：辅流程对并行任务池中的任务进行处理，并将结果返回给主流程；

步骤4：主流程完成所有出清断面数据生成任务后，启动结果处理任务；

步骤5：主流程完成结果处理任务后，关闭辅流程，主流程退出，安全稳定校核完成。

所述准备输入数据，创建时序任务，启动校核流程的具体过程是：

步骤11：准备输入数据，准备的输入数据包括：运行日96点的检修计划、系统负荷预测、母线负荷预测、市场机组中标出力情况、非市场机组出力预测、联络线功率预测等数据，以及设备的动态参数库；

步骤12：创建时序任务，按照运行日96点顺序生成出清断面数据生成任务，并在最后加入结果处理任务，并将所有的任务放入时序串行任务池；

步骤13：创建时序任务完成后，启动时序串行调度流程(主流程)和并行任务调度流程(辅流程)，主流程从时序串行任务池中依次取出任务执行，辅流程根据计算资源情况对并行任务池中的任务进行并行调用，在并行任务池中没有任务时进行等待；

所述主流程依次执行某时点(96时点之一)的出清断面数据生成任务，并针对生成的断面数据生成静态安全校核任务和暂态稳定校核任务，同时将任务推入并行任务池中的具体过程是：

步骤21：主流程依次执行某时点(96时点之一)的出清断面数据生成任务，具体包括以下步骤：

S211：根据历史交流潮流数据为基础(以上一时点交流潮流数据为基础，特别地，第一个时点则以相似日数据或上一日最后时点数据为基础)，依据计划检修安排进行网络拓扑修改；并依据该时点的系统负荷预测与母线负荷预测数据进行母线负荷修改，分别修改各负荷节点的有功负荷数据和无功负荷数据，计算公式如下：

其中：P

S212：依据该时点的市场机组中标出力情况及非市场机组出力预测情况进行机组有功修改，分别修改各机组的有功出力；

S213：利用修改后的数据进行自动无功电压调节，即通过调整机组机端电压、调整无功补偿设备的投退以及调节变压器分接头等措施，形成收敛且无功电压合理的交流潮流数据，并输出PSD-BPA格式的潮流DAT数据；

S214：利用动态参数库，进行暂态稳定数据生成，生成与潮流DAT数据对应的PSD-BPA格式的稳定SWI数据；

步骤22：针对生成的断面数据生成静态安全校核任务和暂态稳定校核任务，同时将任务推入并行任务池中，具体包括以下步骤：

S221：针对已经生成的出清断面数据，即PSD-BPA格式的潮流DAT数据和稳定SWI数据，基于校核范围和故障集，生成N-1静态安全校核任务、N-2 静态安全校核任务、N-1暂态稳定校核任务、N-2暂态稳定校核任务以及其他严重故障暂态稳定校核任务；一个时点的出清断面数据，对应的计算任务数n计算公式如下：

n＝n

n

n

其中：n

S222：将步骤S221生成的所有任务都推入并行任务池中。

所述辅流程对并行任务池中的任务进行处理，并将结果返回给主流程的具体策略为：

A31：辅流程采用分布式并行服务框架，根据可用计算资源情况动态分配任务，并启动相应的计算任务；同时，局域网内的任何服务器、笔记本、工作站都可以通过配置加入计算资源；

A32：针对静态安全校核任务，静态安全校核程序将根据任务对应的故障对潮流基础数据进行处理，进而调用PSD-BPA潮流计算程序进行潮流计算，并分析潮流计算结果，判断是否存在设备功率越限或电压越限，如果不存在越限，则返回校核通过结果；如果存在越限，则返回校核不通过的结果，并附上具体越限设备信息；

A33：针对暂态稳定校核任务，暂态稳定校核程序将根据任务对应的故障生成PSD-BPA格式的故障卡，进而调用PSD-BPA暂态稳定程序进行稳定计算，并分析稳定计算结果，进行自动判稳，如果稳定，则返回校核通过结果；如果失稳，则返回校核不通过的结果，并附上具体失稳信息；

A34：为防止计算错误而造成资源浪费，静态安全校核任务和暂态稳定校核任务都设置最大计算时间，计算时间可根据实际情况进行设置；当任务超过最大计算时间还没有返回结果，并行任务调度流程将终止该任务，并重新启动该任务，当任务两次超时未返回结果时，该任务不再启动，并给主流程反馈计算失败的结果。

所述主流程完成所有出清断面数据生成任务后，启动结果处理任务，具体策略为：

A41：结果处理任务统计曾推给并行任务池的所有任务是否返回结果，如果已经完全返回，则开始结果统计生成；如果存在未返回结果的任务，则继续等待；如果达到最大系统计算时间(可设置)还存在没有返回结果的任务，则停止等待，开始结果统计生成；

A42：结果统计生成依据所有的静态安全校核任务结果以及暂态稳定校核任务结果，判断是否存在校核不通过的情况，生成安全稳定校核结果；如果校核通过，则表示出清结果满足安全稳定要求；如果校核不通过，则表示出清结果存在安全稳定隐患，需要在日内市场中关注相关问题，做好计划调整预案；

A43：安全稳定校核结果包含总体结论、分时点结论和详细结果三个层次；总体结论只展示运行日96时点出清结果是否通过安全稳定校核，针对不通过的情况，展示不通过的具体时点；分时点结论展示每个时点是否通过安全稳定校核，针对不通过的情况，展示不通过具体校核类型及故障；详细结果展示各时点各校核任务的结果，针对不通过的情况，展示不通过的具体原因。

本发明实现了一种现货市场环境下日前电力市场安全稳定校核方法，其有益效果如下：

本发明针对现货市场环境下日前电力市场出清结果仅通过直流潮流模型考虑电网安全稳定约束，无法准确评估安全稳定状态的问题，提出了基于出清结果生成交流潮流及暂态稳定数据，并进行潮流稳定计算，从而实现安全稳定校核的方案，该方法能有效评估出清结果是否存在安全稳定问题，为日内市场及实际运行提供预警。本发明的方法充分考虑了日前出清断面之间的时序关系，以及校核任务之间相互独立的关系，建立了时序串行调度流程和并行任务调度流程两个流程，两个流程相互配合，极大程度上确保了出清断面生成的合理性，并保证了校核任务的快速完成。

附图说明

图1是一种现货市场环境下日前电力市场安全稳定校核方法总体流程图。

图2是出清断面数据生成流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方案作详细说明。应该强调的是下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

本发明的技术方案是一种现货市场环境下日前电力市场安全稳定校核方法，技术方案总体思路为：设计时序串行调度流程为主流程，任务并行调度流程为辅流程，主流程负责整个流程的启动及终止控制，并给辅流程推送任务；主流程依据时序串行地进行出清断面生成，针对每个已经生成的出清断面都将生成静态安全校核任务和暂态稳定校核任务，并将任务交给辅流程；辅流程利用分布式并行计算技术完成所有的静态安全校核任务及暂态稳定校核任务。

图1是本发明的一种现货市场环境下日前电力市场安全稳定校核方法总体流程图，具体包括以下步骤：

步骤1：准备输入数据，创建时序任务，启动校核流程。

(1)输入数据主要包括：运行日96点的检修计划、系统负荷预测、母线负荷预测、市场机组中标出力情况、非市场机组出力预测、联络线功率预测等数据，以及设备的动态参数库；

(2)创建时序任务，即按照运行日96点顺序生成出清断面数据生成任务，并在最后加入结果处理任务，并将所有的任务放入时序串行任务池；

(3)创建时序任务完成后，便启动时序串行调度流程(主流程)和并行任务调度流程(辅流程)；主流程从时序串行任务池中依次取出任务执行；辅流程根据计算资源情况对并行任务池中的任务进行并行调用，在并行任务池中没有任务时进行等待。

步骤2：主流程依次执行某时点(96时点之一)的出清断面数据生成任务，并针对生成的断面数据生成静态安全校核任务和暂态稳定校核任务，同时将任务推入并行任务池中。具体流程如图2所示，包括以下步骤：

步骤21：主流程依次执行某时点(96时点之一)的出清断面数据生成任务，具体包括以下步骤：

S211：根据历史交流潮流数据为基础(以上一时点交流潮流数据为基础，特别地，第一个时点则以相似日数据或上一日最后时点数据为基础)，依据计划检修安排进行网络拓扑修改；并依据该时点的系统负荷预测与母线负荷预测数据进行母线负荷修改，分别修改各负荷节点的有功负荷数据和无功负荷数据，计算公式如下：

其中：P

S212：依据该时点的市场机组中标出力情况及非市场机组出力预测情况进行机组有功修改，分别修改各机组的有功出力；

S213：利用修改后的数据进行自动无功电压调节，即通过调整机组机端电压、调整无功补偿设备的投退以及调节变压器分接头等措施，形成收敛且无功电压合理的交流潮流数据，并输出PSD-BPA格式的潮流DAT数据；

S214：利用动态参数库，进行暂态稳定数据生成，生成与潮流DAT数据对应的PSD-BPA格式的稳定SWI数据；

步骤22：针对生成的断面数据生成静态安全校核任务和暂态稳定校核任务，同时将任务推入并行任务池中，具体包括以下步骤：

S221：针对已经生成的出清断面数据，即PSD-BPA格式的潮流DAT数据和稳定SWI数据，基于校核范围和故障集，生成N-1静态安全校核任务、N-2 静态安全校核任务、N-1暂态稳定校核任务、N-2暂态稳定校核任务以及其他严重故障暂态稳定校核任务；一个时点的出清断面数据，对应的计算任务数n计算公式如下：

n＝n

n

n

其中：n

S222：将步骤S221生成的所有任务都推入并行任务池中。

步骤3：辅流程对并行任务池中的任务进行处理，并将结果返回给主流程。

(1)辅流程采用分布式并行服务框架，根据可用计算资源情况动态分配任务，并启动相应的计算任务。同时，局域网内的任何服务器、笔记本、工作站都可以通过配置配置加入计算资源。

(2)针对静态安全校核任务，静态安全校核程序将根据任务对应的故障对潮流基础数据进行处理，进而调用PSD-BPA潮流计算程序进行潮流计算，并分析潮流计算结果，判断是否存在设备功率越限或电压越限。如果不存在越限，则返回校核通过结果；如果存在越限，则返回校核不通过的结果，并附上具体越限设备信息。

(3)针对暂态稳定校核任务，暂态稳定校核程序将根据任务对应的故障生成PSD-BPA格式的故障卡，进而调用PSD-BPA暂态稳定程序进行稳定计算，并分析稳定计算结果，进行自动判稳。如果稳定，则返回校核通过结果；如果失稳，则返回校核不通过的结果，并附上具体失稳信息。

(4)为防止计算错误而造成资源浪费，静态安全校核任务和暂态稳定校核任务都设置最大计算时间，计算时间可根据实际情况进行设置。当任务超过最大计算时间还没有返回结果，并行任务调度流程将终止该任务，并重新启动该任务，当任务两次超时未返回结果时，该任务不再启动，并给主流程反馈计算失败的结果。

步骤4：主流程完成所有出清断面数据生成任务后，启动结果处理任务。

(1)结果处理任务将统计曾推给并行任务池的所有任务是否返回结果，如果已经完全返回，则开始结果统计生成；如果存在未返回结果的任务，则继续等待；如果达到最大系统计算时间(可设置)还存在没有返回结果的任务，则停止等待，开始结果统计生成。

(2)结果统计生成依据所有的静态安全校核任务结果以及暂态稳定校核任务结果，判断是否存在校核不通过的情况，生成安全稳定校核结果。如果校核通过，则表示出清结果满足安全稳定要求；如果校核不通过，则表示出清结果存在安全稳定隐患，需要在日内市场中关注相关问题，做好计划调整预案。

(3)安全稳定校核结果包含总体结论、分时点结论和详细结果三个层次。总体结论只展示运行日96时点出清结果是否通过安全稳定校核，针对不通过的情况，展示不通过的具体时点；分时点结论展示每个时点是否通过安全稳定校核，针对不通过的情况，展示不通过具体校核类型及故障；详细结果展示各时点各校核任务的结果，针对不通过的情况，展示不通过的具体原因(例如：某某线路过载、某某电压越上限、功角失稳、电压失稳等等)。

步骤5：主流程完成结果处理任务后，关闭辅流程，主流程退出，安全稳定校核完成。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。