OS2体系下外网等值模型在线生成方法研究与实践
广东电网公司电力调度控制中心、北京清大高科系统控制有限公司的研究人员李世明、崔波等，在2018年第12期《电气技术》杂志上撰文指出，外网等值是现代互联电网调度运行支撑系统的基础模块。一体化智能调度系统平台（OS2体系）解决了底层数据、模型一致性和规范性的问题，为提升外网等值准确性提供了有利条件。
本文首先介绍了OS2体系的基本框架，在此基础上重点介绍了该体系下区域电网外网等值模型在线生成技术的创新发展，阐明了OS2体系对外网等值的提升作用。该方法在南方电网某地区电网得到实际应用，提升模型准确率58%以上。
区域电网外网等值模型是电力系统分析计算中的重要基础数据。当前，电网互联已成为电力系统发展的主要趋势。随着互联电网规模的不断扩大，电力系统运行特性日趋复杂。然而互联电网中的各区域电网，其调度运行控制确实相对独立的。相互影响的互联电网与相对分立的调度模式之间迫切需要技术衔接，而区域电网外网等值模型则是其计算分析衔接的基础。
文献[3]介绍了南方电网基于模型拼接与外网等值的在线模型协调方法，外网等值作为该技术的重要基础，主要通过离线方式实现。文献[4]介绍了一种用于次同步谐振研究的电力系统外网等值方法，主要用于解决次同步振荡问题，忽略了部分电网信息。文献[5]介绍了智能调度分布式一体化建模方法，其中外网等值作为重要技术支撑，也是通过离线方式实现。文献[6]介绍了江西电网考虑外网等值的模型拼接方法。文献[7-8]介绍了地区电网外网等值自动生成系统，然而该系统对基础数据提出了较高的要求。
传统的调度运行技术体系下，区域电网外网等值所面临的主要技术难点在于各区域电网调度运行系统缺乏统一的规范，基础数据和模型不够统一。而OS2系统则有效的解决了这一问题。依托于OS2体系，各区域电网的底层数据和模型解析难度大幅下降、解析效率显著提升。
为此本文将重点研究OS2体系下的区域电网外网等值模型在线生成方法，首先介绍OS2体系架构和主要特点；在此基础上介绍该体系下外网等值模型在线生成实施流程与要点；最后基于某地区电网实际应用情况，介绍该方法的实施效益。
1 OS2体系架构与特征
1.1 体系架构
一体化电网运行智能系统（OS2）旨在通过采用先进的信息通信技术，按照“一体化、模块化、智能化”的总体技术原则，建设形成的适应复杂互联电网调度运行需要的支撑体系。
OS2体系的整体架构如图1所示，该体系包括基于全景建模的数据中心、运行服务总线、运行控制系统、运行管理系统、电力系统运行驾驶舱、镜像仿真测试系统六大模块。其中基于全景建模的数据中心是整个体系的基础。有别于传统的调度数据库，OS2体系高度重视底层数据模型的一致性、标准性和规范性。全景建模则是立足于互联大电网实际，期望能够提供更加完整的数据信息支撑。
图1 OS2体系架构
外网等值是OS2体系中基于全景建模的数据中心核心功能之一，其目的是将互联电网根据使用者实际需要划分出其需要关注的区域电网，并将其他部分等值，保证计算分析的准确性。
除数据中心外，OS2还包括运行服务总线、运行控制系统（operation control system, OCS系统）、运行管理系统（operation management system, OMS系统）、电力系统运行驾驶舱、镜像仿真测试系统等组成部分。其中，OCS系统作为调度运行人员主要的生产控制系统，是其开展计算分析的基础平台，也是整个OS2体系下最核心的功能模块。
从纵向来看，如图2所示，网省地三级调度机构的业务系统纵向贯通，保证了底层数据在不同区域电网的纵向一致性。
图2 OS2纵向结构
1.2 体系特点
OS2体系上述体系结构使得在数据模型层面具有如下3个特征：
1）模型一致性保证了模型解析的准确性。
模式一致性是模型解析的重要基础。传统调度系统体系下，不同型号的调度支持系统底层模型不一致，直接导致不同区域电网不能相互解析模型，进行仿真分析。为了实现模型解析，不得已采用转换接口，大大降低了模型解析的效率和准确率。大量模型参数在解析过程中缺失或出错。这一问题导致传统的调度体系下外网等值模型难以在线生成。
2）数据规范性保证了数据分析的便捷性。
数据规范性是区域电网间进行数据分析的重要保障。同类数据可以以不同量纲、不同形式存储。数据存储不规范，将直接影响数据分析结果，不仅影响效率，还将影响准确性。OS2体系下所有的数据均需要按照统一标准进行存储，保证了外网等值模型生产过程中数据分析的便捷性。
3）接口统一性保证了信息传递的高效性。
数据接口是数据通信的钥匙。传统调度系统模式下，不同区域电网的接口千差万别。当涉及多个区域电网统一建模分析时，没有统一的接口，数据和模型就没有传递的条件。而在OS2体系下，统一的接口保证了信息传递的高效性，为在线生成外网等值模型提供了保障。
2 外网等值模型在线生成实施流程与要点
2.1 实施流程
OS2体系下，不同区域电网均需要按照“统一标准、统一设计、统一建设”的要求建设实施。OS2体系在模型、数据、接口方面的特征为在线高效计算分析提供了条件，使得区域电网外网等值模型在线生成成为现实。
充分考虑OS2的基础特点，本文所提出的外网等值模型计算方法如图3所示。整个计算流程包括：①系统对时；②数据抽取；③外网等值模型在线生成3个步骤。
图3 外网等值模型在线生成流程
2.2 系统对时（略）
系统对时的目的在于通过对比待等值分析的不同区域电网间数据系统的系统时间间隔等特征量，保证等值分析是在同一时刻进行的。
2.3 数据抽取
按照计算所得的模型时间T1、T2，在外部电网和本区域电网的调度运行数据库中取数。抽取过程中要特别注意数据传输准确率和传输效率：①鉴于两侧数据传输时间不同，可采用增加时标等方式，确保传输数据的准确率；②可采用嵌入堆栈等技术手段，降低其存储资源的占用率，提升传输效率。
2.4 外网等值模型在线生成（略）
2.5 算法特点
区域电网的外网等值模型生产方法本身已经是电力系统较为成熟的技术。然而在传统的调度运行技术支持系统架构上，由于不同区域电网间数据、模型、接口等层面所存在的不规范、不一致的问题，导致在线生成外网等值模型必须进行复杂的数据校核、数据转换、通信校对等工作，造成延时较长，不能满足在线生成的时效性要求。
而基于OS2体系，开展区域电网外网等值模型在线生成时，与传统的方法相比具有流程简单、算法复用性高的特点，特别是不需要进行数据校验和转换，缩短了区域电网外网等值模型生成的时间。
3 系统开发与实践效果
3.1 系统开发
本文所提出的区域电网外网等值模型在线生成方法已在南方电网某地区电网得到了实际应用。该方法内置于OS2平台体系中，作为平台的一个核心功能模块支撑调度优化。
该模块在整个OS2平台体系下的系统架构和数据交互如图4所示。该模块作为地区电网OS2系统中OCS的一个组成模块，所需要的本地区电网数据来源于地区电网OCS系统；而所需的外网边界数据则来源于省级主网OCS系统。省级主网OS2系统作为整个省全网的中心，实现数据交互。
图4 外网等值模型在线生成模块架构
3.2 实践效果
本文所提出的区域电网外网等值模型在线生成方法已经在南方电网某地区电网实际应用超过一年，将该地区电网传统的离线型外网等值计算为主要特征的安全稳定分析逐步转化为以在线型外网等值计算为主要特征的计算分析，其实施效益主要体现在如下方面。
1）提升了外网等值模型本身的准确程度，为电力系统仿真分析提供了坚实的数据基础。
传统离线型的外网等值模型生成方式由于数据校核工作量巨大，客观上降低了对模型对时的要求，对时误差较大。以该区域电网使用前后相比，在线生成的对时准确较离线型提升了58%，外网等值计算分析时间通过自动生成，已不需要额外人工统计分析。这一数据提升保证了区域电网间数据的准确性，为更加准确的运行计算分析提供了基础。
2）提升了外网等值模型生成的效率，大大缩短了优化计算分析的工作时间。
上述外网等值模型在线生成方法可完全由自动化系统实现，不需要调度运行人员参与，计算流程简单，同时计算工作量较低。该技术实际应用以来，调度运行分析人员在生成外网等值模型的工作量由原来每周需要花费2～3h下降为基本不需要花费任何时间，可随时获取，使工作效率大幅提升。
3）改变了传统离线型安全稳定分析模式，使得调度运行控制要求更加准确。
该技术的推广应用，改变了传统以离线分析为主要特征的电网运行分析模式，使得电网安全稳定分析逐步向在线型过渡，更加适应未来电力市场的要求。
本文介绍了基于OS2系统的区域电网外网等值模型在线生成技术与实践的相关情况。外网等值模型计算是电力系统较为成熟的技术，但是缺乏有力的数据支撑，在实际中往往难以通过在线方式实现。
本文基于OS2系统架构，设计了在线生成方法，并将其在南方电网某地区电网实际应用，效果显著，有力地提升了电力系统安全稳定计算分析的能力。