[發明專利]海上油田群電網預想操作的在線仿真計算方法

有效

• 申請號: 201410040921.0
• 申請日: 2014-01-28
• 公開（公告）號: CN103729574A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 孫英云;鐘健樑;謝小榮
• 申請（專利權）人: 華北電力大學;清華大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 北京金闕華進專利事務所(普通合伙) 11224
• 代理人: 吳鴻維

技術領域

本發明屬于電力系統控制領域。具體涉及一種海上油田電網的在線仿真計算。

背景技術

由于陸上油氣資源日益枯竭，油田服務領域向海上尤其是向深海發展成為一種不可避免的趨勢。隨著海上油氣田開采規模的擴大，海上油氣田群的供電方式由傳統的各平臺電站單獨供電逐漸過渡到各平臺電站間電力組網聯合供電，即在原有平臺（電站）的基礎上，各平臺（電站）通過海纜互聯組成集發、輸、配、用為一體的海上油田群電網，在降低運行成本的同時也提高了供電的可靠性及穩定性。

海上油田群電網和陸地電網最大區別在于其小網、大負荷的特性。由于油田生產流程的特殊性，現場大量采用注水泵等單機容量大的設備，個別注水泵容量超過1MW，占整個電網有功負荷的比重較大。這些大型電機啟動時啟動電流大，對系統造成較大沖擊，可能會引起系統電壓暫降，給電網的穩定運行帶來隱患。因此對于海上油田群電網操作人員而言，迫切需要一種能夠輔助操作人員仿真評估某項操作之后電網運行狀態的實用方法，以幫助操作人員提前掌握該操作對電網的影響。這對于海上油田群電網的穩定運行和油田平臺的安全、可靠、不間斷生產具有重大的意義。

目前對電網仿真主要采用基于微分代數模型的暫態仿真方法，其中朱旭凱等人2011年3月在《電網技術》雜志發表的論文《基于電力系統全數字實時仿真裝置的大電網機電暫態－電磁暫態混合仿真》（請補充所有引用論文的期刊名、日期）中提出利用暫態仿真的方法對電力系統的機電暫態及電磁暫態進行仿真，Vahid?Jalili-Marandi等人2012年在IEEE?Power?and?Energy?Society?General?Meeting會議上發表的論文《A?Real-time?Transient?Stability?Simulation?Tool?for?Large-scale?Power?Systems》中提出用暫態仿真方法來進行系統的暫態穩定性計算；而近年來隨著新能源的大規模使用以及微網概念的提出，電力工作者對傳統的暫態仿真方法進行了拓展，如許寅等人2011年5月在《電力系統自動化》雜志上發表的論文《風力發電機組暫態仿真模型》中提出了風力發電機組的暫態仿真模型需要考慮風力發電機組的運行特性以及相關的保護與控制系統；高菲則在2012年發表的博士論文《交流型分布式電源及微網系統模型分析與暫態仿真》中針對微網電壓等級較低、容量較小等特點提出了用于微網的暫態仿真模型。

基于微分代數模型的暫態仿真方法（如陸地電網能量管理系統中調度員模擬培訓系統采用的就是該方法）考慮了發電機、負荷等元件的準確的數學模型和動態特性，而且將繼保裝置的動作過程也包含在內，因此可精確仿真系統的動態過程，保證結果的有效性，但該方法過于復雜，考慮到海上油田群電網中所采用燃氣輪發電機和大量泵類負荷的動態模型及其參數缺失，參數的缺失也導致暫態仿真方法的精確度不能得到保證；且有時操作人員需要對操作進行在線準實時模擬，考察操作是否可行，對仿真速度要求較高，暫態仿真方法運算時間較長，明顯不能滿足操作人員對仿真速度的要求。

發明內容

目前還沒有專門針對海上油田群電網操作的仿真計算方法，本發明結合海上油田群電網實際情況，通過分析操作人員操作設備對電網造成的影響，根據電網的動態特性及設備的控制方式，結合操作人員預想操作，將電網的動態過程轉化為準穩態模型的控制變量變化問題，進而采用經過修改后的準穩態模型對海油電網的動態過程進行模擬仿真，在保證結果有效性的同時也確保了運算的實時性，達到幫助運行人員提前了解某項操作對電網所產生的影響的目的。

本發明具體采用以下技術方案。

一種海上油田群電網預想操作的在線仿真計算方法，其特征在于：所述仿真計算方法結合海上油田群電網實際情況，通過分析操作人員操作設備對電網造成的影響，根據電網的動態特性及設備的控制方式，結合操作人員預想操作，將電網的動態過程轉化為準穩態模型的控制變量變化問題，進而采用經過修改后的準穩態模型對海油電網的動態過程進行模擬仿真。

一種海上油田群電網預想操作的在線仿真計算方法，其特征在于，所述在線仿真計算方法包括以下步驟：

（1）生成海上油田群電網的偽量測數據，根據操作人員的預想操作來修改經過狀態估計后的電網數據，形成偽量測數據；

其中狀態估計方法為本領域的已有技術，包括但不限于專利CN103107536A所描述的狀態估計方法。

（2）基于偽量測數據對油田群電網進行拓撲分析，實現把所述偽量測數據轉化為IEEE潮流數據文件；