新能源调度技术支持系统新能源应用功能技术方案

新能源调度技术支持系统新能源应用功能技术方案新能源调度技术支持系统主要实现实时数据采集监控功能软件、网络建模及网络拓扑软件、功率预测软件、风电有功控制、无功电压控制等应用功能。实时数据采集监控实时数据采集监控是系统的基础应用，其功能主要包括：数据采集和处理、控制和调节、事故追忆（PDR）、趋势曲线、多源数据处理、历史数据处理、事件顺序记录（SOE）、图形显示、计算和统计及系统对时等。实时数据采集通讯数据采集服务器的前置通讯服务各自对一部分通道进行值班处理，并将处理结果发送给SCADA实时数据服务，实现数据采集服务器的负载自动均衡。前置通讯服务之间实时交换一些必要的信息，当其中一台数据采集服务器发生故障时，另一台服务器上的前置通讯服务能自动接管所有的通道。从发生故障到完成切换的时间≤3s。前置通讯服务通过适当的通道分配策略和数据保全机制，实现在故障切换期间不丢失前置通讯数据。实时采集各厂站通信终端遥测、遥信、数字量、功率预测等数据。同时，向各厂站通信终端发送各种数据信息、数值天气预报及控制命令。主要实时数据包括：风电场实时功率数据、风电机组/风电场运行信息、实时测风塔数据、数值天气预报数据、风机历史数据、风电场功率预测结果。其中数值天气预报数据由功率预测供应商或由气象部门提供，其他信息由风电场提供。实时数据采集通讯功能如下：(1) 支持模拟、数字专线通道、网路通道的接入。(2) 支持每个厂站配置多通道（双冗余配置，总共可支持4个通道），网络通道能自动切换。(3) 对厂站的切换能够精确到系统的最小单位—端口。(4) 能够保证同时监视各通道的运行情况。(5) 支持厂站网络通道和常规专用通道的互为备用。(6) 通道切换时具有数据连续性保护，做到无缝切换，不丢失任何数据。(7) 对“值班”通道瞬间故障造成的数据丢失能够进行补发。(8) 有完善的多数据源处理机制。(9) 数据类型包括模拟量、状态量、带时标历史数据、事件顺序记录、电力系统各种参数等。(10) 数据采集周期、方式、参数等可在线定义，状态量的变化应优先传送。(11) 应支持多种规约：IEC60870-5-101、102、103、104、DL476-92、CDT规约，并能灵活、方便地配置新规约。(12) 必须提供对厂站多种规约的测试软件和工具。(13) 能够滚动存储通道原码（至少7天），并具备原码在线翻译功能。(14) 能监视诊断及记录厂站主/备通道、厂站设备的运行状态、通讯网络状态。(15) 模拟量、状态量、计算量及历史数据等数据都有质量标志和来源标志。(16) 根据数据源的优先等级，从高到低，寻找可信实时数据作为系统显示值、计算分量、报表数据、历史数据等。人工强制输入数据优先级最高，缺省值优先级最低。(17) 状态量能设置告警等级，模拟量能设置满码值、偏移量、归零范围及告警等级。(18) 能对二进制或BCD码的模拟量数据进行工程量的转换、限值检查和合理性校验。(19) 具有微机保护装置的数据采集及控制功能：接收保护开关状态量、接收保护测量信息、接收保护定值信息、接收保护故障动作信息、接收保护装置自检信息、保护信号复归。(20) 卫星时钟及时间处理。系统在后台接入标准卫星时钟，向全网广播统一时钟，并定时与各厂站自动化装置进行远方对时，为系统处理提供唯一的时标。(21) 对于厂站装置未发时标的信息量，如需要，可加入后台系统时钟时标，但需有别于厂站装置带时标的信息。(22) 实时测风塔数据由安全Ⅰ区通过防火墙实时传送至安全II区传送至风电功率预测模块，传送时间间隔应不大于5min。(23) 数值天气预报定时由指定位置下载，并生成固定格式文件通过反向隔离装置传入安全II区的系统。数据处理(1) 量测值处理1) 有效性检查和数据过滤。2) 零漂数据处理：对模拟量测，当转换值与零值相差小于某个死区时，转换后的模拟量应被置为零，每个模拟量的死区参数可以设置。3) 转换为工程单位：通过变换系数、量纲将采集的原始码值转换为工程实际值。4) 限值检查：测量值在越限检查之前要进行滤波，每个测量值应具有2对以上限值。对于某些测量值，不同的限值对可以根据不同的时段和条件进行定义。检查数据是否越限值，可手工设置限值范围。5) 数据变化率的限值检查：检查数据的变化率是否越限，可手工设置变化率限值范围。6) 更新死区检查：检查数据是否越死区，只有越死区的数据才会更新，死区范围可设置。7) 支持人工输入数据：丢失的或不正确的数据可以用人工输入值替代。8) 处理多源数据：同一被测值，可有多种数据来源，来自不同来源的数据具有独立的质量标志和优先级别，系统可自动判别或人工选定采用何种数据。9) 设置数据质量码。10) 统计数据无效时间，计算有效率。11) 按用户要求定义并统计某些量的最大值和最小值。12) 能在线修改某遥测量的满度值。13) 能够自动计算变压器和线路的负载率，并可在人机界面上排序显示。14) 按预定的周期将需要的数据送历史数据库作历史数据处理。15) 相关性检验：a）测风塔不同层高数据之间的相关性检验；b）根据测风数据与功率数据的关系进行相关性检验。16) 均值及标准差检验。(2) 状态量处理1) 状态可以用1位或2位二进制数表示。2) 能够正确判断事故遥信变位和正常操作遥信变位。3) 状态取反处理。4) 有效性检查和误遥信处理：能对状态未变化或无效状态处理，能对错误遥信进行正确处理，具有“遥信误动作”信号自动过滤的功能。5) 应具有对“遥信抖动”信号过滤的功能并告警提示，同时能自动辨识遥信的正确状态。6) 在人工检修时，状态的改变是否报警显示可根据不同性质工作站进行设置，某一单元检修时，打上检修标记的开关或变压器，可以连同其所属的刀闸、保护变位和量测、档位等信息全部屏蔽。7) 当使用旁路开关时，支持自动、手动两种方式（后者优先级高于前者）用旁路的数据替代被旁路的数据，在计算过程中，应考虑相应的遥测量判据，并登录替换一览表。8) 根据继电保护信号和事故总信号的状态，经逻辑判断，区别开关事故跳闸或人工拉闸。应提供防止干扰引起遥信变位误报警的手段，能统计开关跳闸次数和事故跳闸次数。当故障次数到达限值时进行需要检修的报警。9) 状态量可以人工设定。人工设置的遥信与实际状态一致时，弹出是否解除的对话框。10) 能设置时间标签。11) 所有人工设置的状态量应能自动列表显示，并能根据该状态量所在厂站名调出相应主接线图。(3) 多源数据处理多源数据是指对于实时数据库中的某一数据点拥有多个数据来源。系统应具有完善的多源数据处理。可定义不同来源的优先级。可以禁止某一来源数据进入数据库。其来源对用户和应用功能是透明的，但具有数据来源标志，在需要时，可显示数据来源。同一测点的多源数据在满足合理性校验后按照人工定义的优先级存放（优先级的次序可由用户灵活设置），经判断后将最优数据放入实时数据库中，提供给系统的各个应用功能使用。多源数据的处理可应用到CRT画面显示、报表和相关系统的数据交换。同一测点不同方式获得的数据，在数据库和CRT显示、报表中有区分标志。CRT显示、报表中的标志可人工禁止/显示。同一测点的多源数据满足系统维护上的可观测要求。(4) 计划值系统可从人工输入、从其它应用软件或通过计算机通信获得计划值。每天点数可定义。提供修改计划值界面和对授权与时间上的控制。可提供图形、曲线、表格等方式进行实时比较及参加统计计算。系统具有计划值导入功能（利用CIS接口从数据平台获取）。可以把发电计划、风电场电压控制曲线等导入系统。(5) 数据质量标志对所有遥测量和计算派生量配置数据质量码，以反映数据的可靠程度。数据质量标志可在画面和报表中相应数据反映出来(如颜色，颜色可人工定义)，数据质量码列表如下：1) 未初始化数据2) 不合理数据3) 计算数据4) 老数据5) 人工数据6) 坏数据7) 退出服务数据8) 可疑数据9) 转换溢出10) 多数据源替代数据11) 不刷新数据12) 旁路代数据(6) 风电场功率缺测及不合理数据处理1）缺测数据应以前后相邻时刻的数据进行插补；2）大于装机容量的功率应以装机容量代替；3)小于零的功率应以零替代；4)其它不合理功率值应以前一时刻功率值替代；5)以特殊标志记录，缺测及不合理数据可由人工补录或修正。(7) 测风塔缺测及不合理数据处理1)以其余层高数据根据相关性原理进行修正；2)不具备修正条件的以前后相邻时刻的数据进行插补；3)数值天气预报缺测及不合理数据应以前后相邻时刻的数据进行插补；4)以特殊标志记录，缺测及不合理数据可由人工补录或修正。人工输入数据(1) 人工输入数据在下列情况下将禁止：1) 图形编辑时，对象已被指定不能输入。2) 对象不属于当前控制台的权限。3) 对象已经被其它控制台选择作为人工输入数据或监控对象。(2) 可以人工输入的数据包括状态量、测量值、计算量。(3) 所有人工输入数据应进行有效性检查。(4) 与电网运行有关的各类限值（如上下限、考核曲线）应该提供交互界面由用户输入，而不需要通过数据库维护工具进行操作。控制与调节功能(1) 控制和调节内容包括：断路器开/合、调节变压器抽头、设定值控制、无功补偿装置投切及调节、保护复归。(2) 支持批次遥控功能。(3) 系统采用有效措施保证控制操作的安全可靠，以防止发生误操作情况，主要包括：1) 控制和调节必须从具有控制权限的工作站上才能进行。2) 控制和调节有操作人员、监护人员口令，遥控操作复核应输入开关编号或复选确认，以防误选点。3) 遥控、遥调必须有返送校核，同时按选点、校验、执行三个步骤进行。4) 不同工作站同时对一个设备进行控制的情况将被闭锁。5) 支持采用遥控操作的异机监护。即遥控操作时操作人员在一台机上选点，必须得到另一监护机上监护人员对同一对象的监护确认，才能进行下一步的操作。监控中心单机运行时，遥控操作必须进行操作和监护的独立选点和开关编号输入确认，不能将操作和监护合并在一个操作界面上。(4) 操作中每一步的起始都有相应的提示，每一步的结果也有相应的响应。控制正确执行后，画面上将反映控制操作后设备的状态，并清除本次选点。(5) 可以远方或当地设定设备禁止控制挂牌。(6) 遥控命令下发时，应可选择带站号标志。(7) 必须有严格的权限控制，登陆后具有时效管理，可通过退出机制终止操作时效。(8) 所有操作记录要采用“数字签名技术”，记录操作人员的姓名、操作对象、操作时间、操作节点、操作结果等，确保其有不可变性和唯一性，并可供调阅和打印。(9) 应具备满足电网实时运行要求的时间响应特性：1) 遥控选择时间≤1秒；2) 执行命令传输到相应厂站的时间≤3秒，CRT上显示返回执行结束的时间≤5秒（从命令执行到结束不大于6秒），这一要求在电网正常及事故情况下均应满足。事故追忆（PDR）事故追忆（PDR）具有人工启动、事件触发启动的功能，触发事件可以是设备状态变化、测量值越限、测量计算值越限、温度越限、时间越限、逻辑计算值为真、操作命令等。(1) PDR重演应能够真实、完整地反演整个电网的事故过程（包括当时的数据、电网模型、电网画面），即使电网模型已经发生了很大的变化也能够真实地反映当时的情况。(2) PDR的触发事件可以由用户定义，触发事件及其相关的数据应保存到历史数据库中。变化的网络模型和画面应保存到历史数据库中。(3) 系统提供检索PDR数据的工具和界面，提供PDR反演控制界面。(4) PDR具备同时多重事故记录功能，记录多重事故时存储周期亦应顺延。(5) 可以单线图、网络图、方框图、曲线、图表、报表再现PDR数据。(6) 系统可提供在模拟培训模式下的事故追忆重演功能。(7) PDR具备重演及局部重演功能，重演进度可自动进行，也可人工控制，重演时应具有事故发生时的所有特征如报警等。(8) PDR至少保存事故前5－15分钟、事故后5-15分钟的数据，时间人工可调。拓扑着色(1) 能根据开关、刀闸的实时状态确定系统中各种电气设备的带电、停电、检修、接地等状态，并用不同的颜色、图标在电网潮流图、厂站单线图等图形上表示出来。(2) 当有开关变位时包括人工设置的状态变位，拓扑着色软件自动跟踪。(3) 系统提供线路动态着色功能，遥信类设备运行状态变化后，各预定义线路自动设置为带电、不带电或接地等颜色，并对非法拓扑状态以闪烁方式给出提示。事件顺序记录（SOE）(1) SOE记录可包括日期、时间、厂站名、事件内容和设备名，主站系统按照设备动作的时间顺序，将SOE记录保存到历史数据库中。当SOE记录临近指定的存储容量时，能自动将SOE表的内容用文件方式进行转存。(2) 在厂站终端提供对电网开关设备、继电保护以毫秒级时间精度记录其动作顺序时，系统可将其动作顺序的SOE信息收集传送到主站，并具有抖动处理功能。(3) SOE记录可以显示，可以根据选择打印输出。(4) SOE记录查询：可根据所属的分区、站或应用分类进行；可按时间段分类检索信息；可采用指定字符串进行查询；支持以上各项的组合查询。标牌操作可以对全站及母线、开关、线路、变压器、电容/电抗器等物理设备进行挂牌及清除牌操作，系统支持的挂牌类型有：检修牌、热备用牌、冷备用牌、接地牌、限电牌、保电牌、有人牌、警告牌等。(1) 可以通过控制台的鼠标或键盘对一个对象设置标牌或清除标牌。(2) 标牌操作登录到标牌一览表中，登录的项目包括日期、时间、厂站名、设备名、标牌类型、调度员身份和注释。(3) 单个设备允许设置多个标牌，这些标牌应分别进行登录。(4) 标牌清除后，在标牌一览表中相应的项目应自动清除。(5) 所有的标牌操作进行存档记录。(6) 在执行控制操作前，先检查对象的标牌。当开关挂有接地牌、冷备用牌、有人牌、保电牌、限电牌时，系统禁止对此开关进行遥控。当开关挂有检修牌、热备用牌，对此开关遥控时，系统应出现提示，可强行进行遥控。当导电设备（比如开关、母线）挂检修牌后，导电设备自身的量测，以及与导电设备相关的保护状态量测，甚至于连同所属的刀闸的量测，所有这些量测的质量码将被设置试验标志，且以上这些量测变化生成的SOE事项、非SOE事项携带试验标志。根据这些信息，调度员工作站可以做到不显示试验事项，而维护工作站显示试验事项，而且试验事项在事项窗能单独显示。代路处理系统具有自动旁路代功能。能处理电网各种接线方式，当旁路代路发生时，系统依据断路器及隔离开关的状态，确定被代路的线路，自动将旁路的有功、无功、电流等值代替被代线路的值，并具有标识。提供人工设置旁路代功能，可在单线图上在线定义代路及被代路的对象。人工设置旁路代后，旁路的有功、无功、电流等值代替被代线路的值。人工设置旁路代功能优先级高于自动旁路代。所有被代路的信息可集中列表显示，当人工旁路代与自动旁路代出现冲突时，信息用红色标记。旁路代功能的实现作为一个独立的功能模块运行，不依赖于PAS应用的运行与否。自动的平衡率计算能自动对一个“容器”对象进行平衡率计算。如一条母线的进出功率平衡，一个厂/站的功率平衡，一个区域的发供电的平衡等。维护操作系统提供多种维护及操作方式，如：遥测的人工置数、遥信的人工置位、报警限值的修改、设备挂牌、调度员注释、在线修改报警限值、扫描禁止、报警禁止、控制禁止等。维护操作后，在画面上显示时配以特殊的颜色变化，以示区别。维护操作注释，可输入调度员的姓名，并可用中文注释操作原因。历史数据管理历史数据管理定期采集实时数据库和应用数据库的数据，进行统计、累计、积分等综合数据处理；对实时数据库和应用数据库中的每一个点可选定存储周期实现历史数据存储；历史数据库存储具有定时存储数据和异常状态下存储历史数据的功能；提供访问历史数据库的接口，并可随时检索和使用；保存的数据可用报表和画面显示；历史数据应能方便的进行备份和离线的检索与使用。历史数据还用于预测模型的构建，其数据质量直接影响建模效果，进而影响预测精度。风电功率预测建模使用的数据包括风电场历史功率数据、风电机组信息、风电机组/风电场运行状态、历史测风塔数据、历史数值天气预报、地形及粗糙度、风电功率预测结果等数据，历史数值天气预报数据由功率预测供应商或由气象部门提供。(1) 存储的数据至少包括：状态量、模拟量、告警和SOE数据、预报数据、计划值、事件报告、电网设备运行情况、设备运行情况、设备操作记录、各级各类告警信息。系统支持直接采集的历史数据和经定时采样生成的历史数据的存储，存储周期可设置。(2) 采样数据的定义简单方便，采样的数据为整个实时数据库和应用数据库，可指定采样的数据范围，采样数据时间周期可调，并可有多个采样周期（个别数据如频率采样周期为1秒），采样的数据范围及采样数据时间周期可在线修改。(3) 历史数据库的内容至少保存3年，风电历史数据至少保存10年。如果磁盘空间允许，保存时间应尽量长；每个历史数据至少应包含实时性标志和修改标志。(4) 系统须提供历史数据管理维护工具，做到历史数据管理简单方便。所有的历史数据能自动存入硬盘中，也能方便转储到永久存储介质如磁带或光盘上长期保存。同时，还可从永久存储介质上读取某段时间的历史数据段面进行复档、反演及重新计算。系统还需支持历史数据的导入功能，方便从其它系统获取所需历史数据存储到数据库中，存储前要对数据进行相应处理。(5) 对周期采样数据可用历史曲线形式表达；可对时、谷、峰、日、旬、月、季、年，典型时、日、月各时段及用户自定义时段的历史数据进行统计及累计（积分），统计的数据包括最大值、最小值、平均值、最大值最小值时刻、不合格时间、波动率、合格率等；历史数据能重新计算；按照国调要求生成日报（包括风电日电量、风电限电电力、风电限电电量）等。(6) 可从系统中任意节点上检索和使用历史数据，历史数据检索要求能检索历史上任意时间段的数据，检索条件能由用户自定义，并能对典型检索条件进行存储和管理。(7) 具有与商用关系数据库的标准接口，可使用商用关系数据库支持历史数据管理。(8) 系统应设有保存“代表月”，“代表日”数据功能，对于“代表月”，“代表日”的数据要能保存十年以上。(9) 在系统发生切换时不丢失任何采样数据。(10) 提供实现历史数据库的镜像机制。(11) 历史数据库因故停运，实时数据处理功能应完全正常运行。期间需要存储的历史数据不能丢失，历史数据库恢复后，暂存的数据可以追加进历史数据库。(12) 数据存储周期根据不同类型数据要求分别设置，频率存储间隔为1秒，其他数据按照1分钟、5分钟、10分钟、15分钟及1小时不同要求分别存储。1）风电机/风电场历史有功功率、无功功率、电压等运行数据（时间周期不大于1分钟）；风电机/风电场功率5、10、15分钟的平均数据；风电机/风电场有功功率变化数据，包括1分钟、10分钟内有功功率最大、最小值的变化量，数据周期分别为1分钟和10分钟。2)投运时间不足1年的风电场包括投运后的所有历史功率数据，时间分辨率不大于1min；3）风电场10m、70m及以上高程的风速和风向以及气温、气压等信息时间分辨率应不大于1min；5、10、15分钟平均风速数据。4）数值天气预报数据和历史功率数据的时间段相对应，时间分辨率应为15分钟，包括10m、70m、100m及170m等不同高程的风速、风向、气温、气压、湿度等信息。5）地形数据包括对风电场区域内10km范围内地势变化的描述，格式宜为CAD文件，比例尺宜不小于1:5000。粗糙度数据应通过实地勘测或卫星地图获取，包括对风电场所处区域20km范围内粗糙度的描述（风电场提供或由厂家通过卫星地图获得）。6）风电功率预测结果包括中期风电功率预测结果（数据周期1小时）、短期风电功率预测的结果（数据周期15分钟）、超短期风电功率预测结果（数据周期15分钟）。存储的数据应包括人工修正前后的所有预测结果。数据计算功能(1) 派生计算量对所采集的所有量（遥测、遥信、电度）能进行综合计算，以派生出新的模拟量、状态量、计算量，派生计算量能像采集量一样进行数据库定义、处理、存档和计算等。(2) 系统支持平台提供公用的计算服务功能，计算公式可以通过图形工具自由定义，或简单用户编程。计算公式的各个分量数据可以是实时数据，也可以是历史数据，还可以是其它公式的计算结果。(3) 系统提供方便、友好的界面供用户离线和在线定义、修改计算量、计算公式、计算逻辑，不同类型的操作数可以被用在同一计算表达式中，公式中的操作数的数量不应有限制。(4) 支持下列类型的自动计算：周期启动、数据变化启动、定时启动和人工启动四种。对于周期启动方式，计算周期可由用户方便的分别定义，对不同的对象可设置不同的周期间隔，周期间隔可调。数据变化启动是指当数据源值变化后，所有与之相关的计算立即进行。对于定时启动方式，启动时间可由用户方便的分别定义，对不同的对象可设置不同的启动时间，启动时间可调。(5) 根据电网对象的包容层次关系，不需用户定制计算公式，自动生成计算量。如：由单台发电机的发电功率派生全厂的发电功率，进而派生区域发电总加等。(6) 系统支持各种运算，可实现下列各类计算功能，并具有很高的运算速度：1) 代数运算：包括加、减、乘、除。2) 指数、对数运算：包括整数指数、分数指数、自然对数、以10为底的对数。3) 三角运算和反三角运算。4) 最大值、最小值和平均值运算。5) 绝对值运算。6) 布尔运算：与、或、否、异或等。7) 条件判断运算：if、else等。8) 求补。9) 循环运算：do...while、for等。10) 自身函数引用。11) 比较运算：>、>=、＝、<>、<=、<。12) 统计计算。(7) 常用的计算库为免去用户输入大批量相同类型的公式，系统应提供常用的标准计算公式供用户选择使用。包括：1) 周波及电压合格率计算；2) 最大值、最小值、最大值出现时间、最小值出现时间、平均值统计；3) 负荷率计算；4) 总加计算；5) 有载调压变压器档位计算；（包括BCD码或其它方式档位计算）6) 负荷超欠值计算；7) 功率因数计算；8) 功率平衡率计算；9) 电流有效值计算；10) 发电机正/负旋转备用计算。系统在进行其它计算和统计时，能自动考虑旁路代结果。数据统计功能系统应具备很强的运行分析统计功能。能根据用户指定的方法，对各种数据进行年、季、月、日以及用户定义的任意时段的各种统计计算。电网电压质量统计分析(1) 统计分析指标利用记录的电压历史数据，对任意选定统计时段，计算、统计、分析下述定义的电压质量指标。1) 越上限时间：V>Vul的累积时间2) 越下限时间：V<Vll的累积时间3) 电压较高时间：Vu<V<Vul的累积时间4) 电压较低时间：Vll<V<Vl的累积时间5) 电压合理时间：Vrl<V<Vru的累积时间6) 电压合格率7) 电压方差（按日、月、年或任意时段统计：（其中为理想电压值,方差越小越理想）8) 电压最高、最低值其中：母线电压限值有：电压上限Vul、电压下限Vll、较高电压Vu、较低电压Vl、合理上限Vru、合理下限Vrl。(2) 用户界面提供方便的界面使用户选择电压对象、统计时段等信息，分析、统计结果可通过曲线、棒图、直方图、饼图、表格等形式展示，并可形成文件输出。变压器、线路负荷率(1) 能对电网内的变压器、线路，在用户任意选定的时段内的负荷率自动统计，能对大于或小于给定的负荷率的运行时间自动统计。1) 系统能够根据实时量测和变压器容量自动统计变压器负荷率。2) 能根据线路电流实时量测值和限流值自动统计线路的负载及越限情况。3) 支持日统计、月统计、年统计及任意时段统计。4) 统计的数值密度：一分钟、五分钟或用户自定义。5) 统计结果可通过实时显示、曲线、报表等方式查看，并支持web显示。6) 能够过滤因遥测值突变或非正常状态产生的影响，保证统计数据的正确性及完整性。(2) 用户界面：1) 输入统计对象：可通过分区、电压等级、厂站等选择全部、部分、单个变压器或线路。2) 输入统计时段：年、月、日、时、分。3) 输入统计其它条件：负荷率定值（用于统计大于或小于该负荷率的运行时间）。4) 可通过曲线、饼图、表格等形式展示，并可形成文件输出。设备在线时间统计系统可自动对电网设备的在线时间进行统计，统计对象应包含风机、变压器、电容器和电抗器等，统计内容包括设备在线时间、设备离线时间以及设备投退次数等，统计区间支持日统计、月统计和年统计。统计结果作为历史参数或设备参数存入数据库，并可进行实时界面显示，形成报表以及web发布等。其它统计(1) 用电曲线考核及统计（包括计划值读取、在线修改、生成及下达）。(2) 各类实用化考核统计（按企业有关标准）。电网设备、断面潮流越限时间累计：越预警限值时间累计、越报警限值时间累计、越严重报警限值时间累计等。(3) 电压、无功、力率考核统计（按企业有关标准）。(4) 功率预测考核统计（按企业有关标准）。(5) 风电场/光伏电站考核统计（按企业有关标准）。网络建模及网络拓扑(1) 网络建模功能1) 采用图库模一体化的建模方式。2) 基于CIM的网络模型库设计，可方便的表示电网层次型的架构。3) 可定义电力系统中各类元件，包括：发电机、母线、开关、刀闸、变压器、线路、调相机、并联电容器、并联电抗器、高压电抗器、负荷、零阻抗支路、零注入节点等。4) 部分元件提供几种模型可供选择，如T接点虚拟变电站及T接线路等。5) 元件参数包括能支持静态分析的元件参数和支持动态分析的元件参数。6) 提供电压模型应能定义各等级电压，可表示电压的有名值和标幺值、额定值和实际值等。7) 提供定义变压器分接头类型手段。8) 可定义元件的极限值并提供多种极限，如高、低限，长、短期限。能标识元件越限。9) 提供负荷模型，用来描述不同的负荷频率特性和负荷电压特性等。10) 提供负荷区域定义模型，使其能分区统计负荷。11) 定义和修改数据时，执行元件参数合理性检查，并有相应的信息提示。经过校核的数据库保证各个相关应用可用。12) 保证数据输入源的唯一性。13) 提供网络规模定义、修改手段，能容易地修改、扩充网络模型。14) 可用标准格式的文件形式生成网络模型数据库系统。能够接收由省调EMS传送的基于CIM的外网等值模型，并与自身网络模型合并，进行相关计算。(2) 网络拓扑功能1) 网络拓扑是网络分析软件的公共模块，既可以作为一个独立应用，也可以作为子进程用于其它各应用中，既可以用于实时态，也可以用于研究态、规划态。2) 在实时态时，拓扑分析程序可以周期性的执行、调度员请求执行和基于事件执行，事件可以是电力系统逻辑设备的状态改变，逻辑设备的状态改变应是实时状态或人工设置的。3) 可处理任何结线方式，如单母线、双母线、双母线带旁路母线、环形开关结线、倍半开关结线、旁路刀闸等。4) 完善的逻辑分析能力，对开关的任意状态能形成正确的母线模型。5) 不仅处理开关状态，也处理网络中元件的状态信息，如线路、发电机等的人工切除状态。6) 可以分析处理电气岛（子系统）情况，并确定死岛、活岛状态。7) 对每个活的电气岛指定参考（或平衡）发电机。8) 确定单端开断的支路（线路或变压器）。9) 确定网络中各元件带电、停电、接地及属于哪一电气岛等状态。10) 实现自动的网络着色功能。11) 拓扑分析的结果可以以单线图形式和以表格形式输出各电气岛的详细信息，电力系统的网络连接和电气状态应显示在整个电网的单线图上，各电气岛可清晰地区分，单线图上逻辑设备的状态可以由人工进行更新。12) 生成所有退出运行的设备表。13) 生成一端开断的线路和变压器表。14) 提供有关的拓扑分析结果。以表格、拓扑着色、单线等方式表示整个网络的动态结构。(3) 与其它功能的接口提供应用服务接口，可以供第三方应用软件使用。风电功率预测风电功率预测于主站系统整体建设，功率预测应用软件在系统中是一个公用软件，为其它应用提供中期（0-7天，按天滚动预测）、短期负荷（0-48小时，根据设置的启动时间定时预测或手动预测，支持按小时滚动预测未来48小时负荷）、超短期负荷预测（15分钟-4小时，按15分钟滚动预测），位于安全II区。系统支持光伏电站功率预测功能。数值天气预报数值天气预报是风电功率预测系统主要输入数据，是影响预测精度的主要因素之一。为提高预测精度与预测系统可靠性，风电功率预测系统将采用欧洲中期预报中心与中国电科院自产数值预报产品两类输入源，并支持其他来源（气象部门等）数值天气预报产品的应用。自产数值天气预报产品源自中国电科院已建成的国网公司系统内唯一的数值天气预报运行中心，该中心目前已投入了计算规模近4000核的大型专业气象计算机系统，远景规划计算规模可达10000核。数值天气预报中心为风电/光伏发电功率预测系统数据源的精确性、可靠性和稳定性提供了坚强保障。图STYLEREF1\s5-SEQ图\*ARABIC\s11数值天气预报运行中心目前，数值天气预报运行中心可提供水平分辨率为5km×5km，垂直分层为31层的高精度数值天气预报。目前，中国电科院数值天气预报运行中心生产的数值天气预报产品已应用于江苏、辽宁、甘肃、内蒙等13个网省电力公司的风电\光伏功率预测系统中，其中江苏、辽宁等沿海地区的预测精度较高。的地理位置同辽宁、江苏，都位于我国的东部沿海，气候特征和地形特征较为相近。为了适应风电功率预测的需求，数值天气预报模式将充分考虑了区域内风电场气候、地形特点，进行大量的敏感性试验，确定模式的参数化方案，并采用多参数化方案，多边界/初始条件的集合预报模式，显著提高预报准确性。此外，中国电科院分析了影响太阳辐射的主要气象因素，并针对这些因素改进了数值天气预报的参数化方案，建立了专用于光伏发电功率预测的数值天气预报系统。云和气溶胶是影响太阳辐射强度最主要的因素，优化的数值天气预报模式针对云尺度和中尺度的天气过程，重点考虑对微物理和辐射过程的优化，并分析微物理和辐射过程相互之间与两者与湍流之间的相互作用。针对水汽（H2O）、气溶胶（Aerosol）、二氧化碳（CO2）、臭氧（O3）浓度，利用不同的诊断方案描绘云的特征，从而计算太阳辐射强度。图2-3给出了中国电科院数值天气预报系统生产的上海地区08年全年地面辐照强度与实际观测值之间的关系。从图中可以看出，计算值和测量值相关性较好，基本在一条对角带内。图STYLEREF1\s5-SEQ图\*ARABIC\s13地面辐照强度测量值与数值天气预报（NWP）计算值散点图预测算法（1）中期功率预测每日预测未来一周（0-7天）的中期风电场输出功率（预测时间可设定），时间分辨率为1小时。采用数值天气预报产品，风电场历史测风数据、风电场输出功率历史数据，根据风电场所处区域的地形地貌和风机运行状态等数据，通过物理与统计相结合的方法建立各风电场的预测模型。以数值天气预报数据作为模型的输入，预测各风电场和全区域未来一周（0-7天）风电出力。根据省的具体情况，可采用中国电科院自产的两组数值天气预报，同时可以兼容其他来源（气象部门等）数值天气预报，建立多数据源的联合预报模型，根据多组预报产品的特点，充分发挥各组预报产品的优势，减少单一预报数据所带来的误差。（2）短期功率预测通常认为短期功率预测主要提供次日0时至24时的风电场输出功率，中国电科院风电功率预测系统可滚动预测未来0-72小时、时间分辨率15分钟的风电场输出功率，滚动时间为1小时、15分钟，；采用高精度数值天气预报产品，风电场历史测风数据、风电场输出功率历史数据，根据风电场所处区域的地形地貌和风机运行状态等数据，通过物理、统计以及结合两类方法优点的混合预测方法建立各风电场的预测模型。以数值天气预报数据作为模型的输入，预测各风电场和全区域未来72小时风电出力。并根据测风塔的实测风速风向数据以及风电功率数据，对预测结果进行滚动修正，滚动预测未来0-72小时的风电场输出功率。（3）超短期功率预测滚动预测未来0-4小时的风电输出功率，滚动时间为15分钟，时间分辨率为15分钟。中国电科院对超短期功率预测建模方法进行了大量的探索和尝试，可以建立采用数值天气预报的基于神经网络的超短期预测算法，也可以建立不采用数值天气预报的基于小波分析时间序列的超短期预测算法。采用数值天气预报的超短期预测算法考虑了数值天气预报所反映的气象变化趋势，同时也考虑了风电场附近实际测风风速数据所反映的气象变化趋势，预测风电场未来0-4小时的出力。时间序列预测反映三种实际变化规律：趋势变化、周期性变化、随机性变化。通过小波分析方法，找出不同时间尺度上实际测量风速、功率的规律，采用时间序列方法预测未来的功率，最后回归为总体的预测结果。该方法能够灵敏的捕捉到近期风电场风速、功率的变化趋势，用于预测未来0-4小时的出力。预测精度指标根据充分的算法研究和大量实际工程经验，尤其是辽宁、江苏等邻近沿海地区的风电功率预测系统的建设经验，中国电科院郑重承诺风电功率预测系统的预测精度：单个风电场：短期预测月均方根误差≤15%，超短期预测第4h预测值月均方根误差≤12%；全省风电总加短期预测月均方根误差≤12%，超短期预测第4h预测值月均方根误差≤10%，达到世界领先水平。风电功率预测系统结构风电功率预测系统的模块划分及软件结构REF_Ref289861796\h图5-4所示。各软件模块功能如下：（1）预测系统数据库：是预测系统的数据中心，各软件模块均通过系统数据库完成数据的交互。系统数据库存储来自数值天气预报处理模块的数值天气预报数据；预测程序产生的预测结果数据；EMS系统接口程序产生的实发风电功率数据。图STYLEREF1\s5-SEQ图\*ARABIC\s14风电功率预测系统软件结构图（2）数值天气预报处理模块：从数值天气预报服务商的服务器下载数值天气预报数据，经过处理后形成各预测风电场预测时段的数值天气预报数据送入预测系统数据库。（3）预测模块：从系统数据库中取出数值天气预报数据，预测模型计算出风电场的预测结果，并将预测结果送回系统数据库。（4）EMS系统接口模块：将各风电场的实时功率数据传送到系统数据库中，同时将预测结果从系统数据库上取出，发送给EMS系统。（5）图形用户界面模块：与用户交互，完成数据及曲线显示，系统管理及维护等功能。风电功率预测系统应用功能风电功率预测功能包含四个子模块，分别为登陆控制、实时监测、报表统计和系统管理四个子模块，可根据用户需求，灵活调整，其总体结构如REF_Ref289861957\h图5-5所示。（1）登陆控制模块用于用户登陆的验证，并根据用户身份分配其相应权限，包括登陆控制，身份识别和权限控制三个功能。（2）实时监测模块包括实时状态监测、曲线展示、多风场监视和气象信息展示等四个应用模块。图STYLEREF1\s5-SEQ图\*ARABIC\s15系统功能结构示意图1）实时功率显示子模块分别以地图和列表的形式显示当前（系统时间）各风电场（包括风电场总加）的实际功率值和预测功率值，每5分钟更新一次。2）曲线展示子模块以图形显示当日的预测曲线和实时功率曲线，同时以列表的形式显示二者的差值，数据可导出为excel文件。3）多风电场监测子模块同时显示多个风电场的实时状态曲线。4）气象信息展示子模块可对指定气象数据进行分析并展示，包括数据完整性统计，风速、风向数据频率分布统计、变化率统计。（3）报表统计模块此模块包括：对历史风电功率数据、历史测风数据、数值天气预报数据进行统计分析（包括数据完整性统计，风电功率、风速、风向数据频率分布统计、变化率统计、风电的反调峰特性统计等）；对风电场运行数据（包括开机容量、故障容量、故障时间、检修容量、检修时间、发电量、发电时间、最大出力及发生时间、同时率、利用小时数及平均负荷率等）进行统计分析并可按照要求自动生成相应报表；（4）系统管理模块此模块包括：新增组别、组别管理、装机容量设置、用户管理、风电限电设置、风电运行日报数据补充、预测开机容量设置、弥补预测结果、系统更新。1）新增组别用户可以根据实际情况将系统中的所有风电场进行组别划分，便于管理。2）组别管理可对系统中现有的所有组别进行管理，包括编辑和删除等操作。3）装机容量设置可以根据实际情况对预测系统中所有风场的装机容量进行修改。4）用户管理可增加新的用户和对原来的用户进行编辑、删除和密码修改等操作，目前系统提供三种用户，即：超级管理员、风场管理员、普通浏览用户。其中：超级管理员具有所有模块的使用权限；风场管理员只能管理自己所属风场的模块；普通浏览用户可以浏览，不具有系统管理模块的使用权限。5）风电限电设置根据实际情况，用户可自行设置限电时段，系统将予以保存，并根据限电记录对预测结果进行修正。6）运行日报补充如因特殊原因导致风电报表未能生成，可在此进行补充。7）开机容量设置可在预测前在此处填报次日开机容量，系统将根据该数值对预测结果进行修正。8）弥补预测结果因故障导致预测未能及时进行时，可通过该模块对预测结果进行补充预测。9）系统更新通过该模块可将系统升级包导入以更新系统，从而实现系统的远程更新。风电有功控制风电有功控制的建模、控制策略及模式由主站EMS系统完成，包括日计划、滚动发电计划、实时调度和自动发电控制（AGC）等功能的协调优化控制，建立滚动发电计划和实时调度功能模块来配合传统的日计划和自动发电控制（AGC），应对可再生能源的随机性。新能源调度支持系统主站自动接收发电计划系统的发电计划曲线，以及SCADA/EMS系统的有功控制指令，并将发电计划曲线和有功控制指令下发给各个风电场，实现对风电场的有功控制。风电场有功控制所有的控制指令都通过风电综合通信管理终端转发给风电场风机监控系统执行。首先通过风电监控主站系统的人机界面向风电场发送风电场有功控制投入指令，风电场风机监控系统根据现场情况决定是否能够响应有功控制控制指令，设置有功控制状态信号为投入或退出。主站系统检测到有功控制状态为投入后，可以向风电场下发期望功率值，由风电场风机监控系统执行。在需要退出有功控制控制状态时，主站系统可以发出有功控制退出命令，风电场风机监控系统收到该指令后将退出有功控制控制，并给出回应，同时设置有功控制状态信号为退出。在遇到故障等紧急情况时，风电场风机监控系统可以强制退出有功控制控制，并设置有功控制状态信号为退出。无功电压控制系统主站自动接收EMS系统的全网电压控制曲线及无功电压控制指令，并将其下发给各个风电场，实现对风电场的无功电压控制。风电场无功控制的过程与有功控制类似，只是控制对象变为无功补偿装置，下发值变为电压控制范围的下限和上限或功率因数控制范围的下限或上限。分站（风电场/光伏电站）侧系统技术要求风电场设备要求综合通信管理终端（以下简称综合终端）是风电场实时数据采集通信、有功和无功闭环控制的核心设备。综合终端既可以集以上功能一体设计，也可以按功能分布配置，整个风电场的实时数据仅通过一套综合终端与主站通信，完成数据采集、数据处理、数据通信、风机有功自动控制、无功/电压闭环控制等功能。对于已运行的风电场，监控系统功能较完善的，目前可临时用远动主机代替综合终端完成部分功能，将来应通过综合通信管理终端与主站完成实时数据的采集与监控功能。风电场应配置的系统和设备包括综合终端、风电功率预测（具有中期、短期负荷、超短期负荷预测、发电计划管理功能）、相量测量装置（PMU）、电能量远方终端（含关口表）、电能质量监测装置、检修票申请终端、调度数据网（路由器、交换机）、调度管理信息网（路由器、交换机、）及二次系统安全防护（纵向加密认证装置、硬件防火墙）等。风电场的测风塔宜在风电场外1~5km范围内且不受风电场尾流效应影响，宜在风电场主导风向的上风向，位置应具有代表性。本技术建议主要对综合终端、风电功率预测与风电场监控系统、风机监控系统等与调度端主站进行信息交换及协调工作做具体要求，相量测量装置、电能量远方终端、电能质量监测装置信息以设计要求的单独数据通道上传，调度数据网、调度管理信息网及二次系统安全防护按照基础设备要求配置。风电信息上传及监控风电场信息上传主要通过综合终端完成，综合终端应冗余配置，每个至少有四个10/100MbBase-T网口，直采直送。通信通道采用调度数据网以网络模式传输，新建风电场设备应支持DL/T634.5101-2002、DL/T634.5104-2002、DL/T719-2000、CDT451-91、MODBUS等传输规约进行通信，对于已运行的风电场,不支持网络和串口通信规约传输的计算机监控系统、风机监控系统，也可使用OPC接口标准进行数据的读取和传输。风电场上传的数据主要有：1）气象参数（模拟量）：风速（m/s）、风向（角度）、气温（℃）、气压（MPa）；2）电气参数（模拟量）：有/无功(MW/MVar)、电压（kV）、电流（A）、频率（Hz）；3）运行状态（状态量）：开关/刀闸（状态）；4）统计计算（模拟量）：开机容量、故障容量、检修容量、限电容量、人为停机容量等（MW）；5）历史数据（带时标模拟量）：风机有/无功、10分钟平均有/无功；6）功率预测参数（15分钟）：提供中期、短期负荷、超短期功率预测E语言文本；7）其它参数：机组编号及容量等应在发生改变后及时上报。风电场接收的数据主要有：1）主站控制指令：有功控制指令、无功/电压控制指令；2）风电场发电计划曲线；3）数值天气预报：10m、30m、70m、100m及170m高程的气象E语言文本。数据和参数基本内容如下表：表STYLEREF1\s5-SEQ表\*ARABIC\s11风电信息上传及监控数据表类别类型参数具体要求备注运行实时值气象参数模拟量10m、70m及轮毂高度的风速和风向以及气温、气压等信息，电气参数模拟量风机有功、无功、电压；线路有功、无功、电流；母线电压；频率；主变有功、无功、有载调压装置的分接头档位；无功补偿装置无功、电流；运行状态状态量事故总信号；风机运行状态（故障/人为停机、限电等）；升压站和风机开关、刀闸状态；无功补偿装置开关、刀闸状态、设备告警信息统计计算计算模拟量根据风机可用/不可用状态统计计算风电场机组开机容量、故障容量、检修容量、限电容量、人为停机等控制指令遥调量有功控制、电压控制目标历史数据风机功率模拟量（带时标定时周期上传）风机有/无功、10分钟平均有/无功定时传输、人工启动传输功率预测参数E语言文本风电功率预测结果，包括中期、短期、超短期功率预测。对历史和运行数据统计分析按要求自动生成相应报表；进行预测误差统计分析并修正预测结果数值天气预报E语言文本10m、30m、70m、100m及170m高程的风速、风向、气温、气压、湿度等信息；其它参数基本情况【新(改、扩)建上报】人工录入上报机组编号、地形地貌、资产属性、建设地点、占地面积、电场经度、电场纬度、并网时间、调度机构名称、10米高度年平均风速、风功率密度、设计总容量、目前并网容量、设计装机明细、目前装机明细、设计机组台数、目前机组台数、风电场无功补偿装置类型、风电场无功补偿装置感性容量、风电场无功补偿装置容性性容量、设计年利用小时数、轮毂高度机组情况人工录入上报机组型号、机组制造商、额定风速、切入风速、切出风速、机组气象测量要求、机组保护定值、轮高度年平均风速、叶轮直径、功率曲线（风速与功率的关系曲线）、推力系数曲线（风速与推力系数%的关系曲线）、每台风机的首次并网时间、风机位置（经、纬度）、海拔高度等并网情况人工录入上报并网线路及电压等级、线路参数及回路数、上网变电站名称、发电运行特殊要求风电场信息上传及监控涉及到的系统和设备主要包括综合终端、风机监控系统、无功补偿装置以及本地功率预测，具体的实施方案如REF_Ref289680342\h图2-2中系统结构图所示。风电场基本应用风电场的基本应用包括风电场数据采集及监控、风电场功率预测、风电场有功自动控制、风电场无功电压控制。数据采集与监控风电场的数据采集与监控要求与主站相同，由电力公司提出总体技术规范，由风电场提供厂商负责提供。风电场功率预测风电预测技术要求（1）功率预测软件可以根据具体的需要采用Windows操作系统平台和Unix/Linux操作系统平台。（2）风电场功率预测与调度主站之间具备定时自动和手动启动传输功能。（3）系统具有方便灵活的查询、统计以及图表展示功能。（4）软件适应IE6.0以上运行平台。（5）系统文档准确、详细。系统文档必须直观、准确描述系统，对功能架构、业务流程等信息准确细致描述，为系统日常应用和二次开发提供准确的依据。（6）风电预测方法摒弃物理预测方法和统计预测方法的固有缺陷，充分发挥各种预测方法的优点，以提高预测结果的准确性。可根据风电场所处地理位置的气候特征和风电场历史数据情况，采用物理方法和统计方法相结合的预测方法构建特定的预测模型进行风电场的功率预测，根据预测时间尺度的不同和实际应用的具体需求，可采用多种方法及模型。（7）风电预测准确度要求：风电场短期预测月均方根误差≤20%，超短期预测第4h预测值月均方根误差≤15%。风电预测基本功能风电场的风电功率预测需要提供中期预测（周前预测）、短期预测（日前预测）和超短期预测。1、预测时间要求(1)每日预测未来一周（0-7天）的中期风电场输出功率（预测时间可设定），时间分辨率为1小时；(2)每日预测次日0时至24时的短期风电场输出功率（预测时间可设定），支持滚动预测未来0-48小时的风电场输出功率，滚动时间为1小时，时间分辨率15分钟；(3)滚动预测未来0-