一種電力系統分區供電能力確定方法技術方案

本發明專利技術涉及一種電力系統分區供電能力確定方法，包括：確定電力系統分區的基本信息，搭建計算所需的潮流和穩定數據；檢查數據的合理性，調整分區內潮流分布、電壓水平、發電機出力等相關參數；統計分區內所包含的動態元件，確定在系統受到擾動后動態元件的響應情況；分析電網具體情況，選擇負荷節點增長方式；確定計算中的系統約束條件，選擇影響分區供電能力的相關故障，計算各類故障下分區供電能力；分析影響分區供電能力的因素，研究電網的薄弱環節；確定電網分區最大供電能力，對電網安全性進行評估。本發明專利技術的技術方案可用于發現影響電網分區供電能力的薄弱環節，明確分區最大供電能力，為電網運行安全和規劃決策提供有益的支撐。

Method for determining power supply capacity of power system subarea

The invention relates to a method for determining, a power supply capacity of the power system include the basic information of power system partition, build the necessary calculation of power flow and stability data; reasonableness check data, adjust the division of power flow, voltage level, the output of the generator and other related parameters; dynamic element contains statistical areas, determine in the system by dynamic response element analysis of power grid disturbance; the specific circumstances, the choice of load node growth; determine the system constraints in the calculation, fault related power supply ability to influence the partition, the computation of various fault zoning power capacity; factor analysis of power supply ability to influence the partition, the weak link of the grid to determine the maximum; the power supply capacity of power grid partition, to evaluate the safety of power grid. The technical proposal of the invention can be used to discover the weak links that influence the power supply capability of the power grid subarea, and define the maximum power supply capacity of the subarea, so as to provide useful support for the operation safety of the power grid and the planning decision.

【技術實現步驟摘要】
一種電力系統分區供電能力確定方法
本專利技術涉及一種電力系統的模擬與計算領域的方法，具體設計一種電力系統分區供電能力的確定方法。
技術介紹
電網供電能力是指能長期、穩定、安全地向用戶供出的最大負載能力，隨著現代電力系統規模擴大，以及用戶對電能質量要求的不斷提高，電力系統供電安全可靠性引起了人們高度的重視。在《電力系統安全穩定導則》中將電力系統承受大擾動能力的安全穩定標準分為三級。第一級標準為保持穩定運行和電網的正常供電；第二級標準為保持穩定運行，但允許損失部分負荷；第三級標準為當系統不能保持穩定運行時，必須防止系統崩潰并盡量減少負荷損失。由此可見，電網的供電能力評估至關重，是電網運行管理者必須關注的問題。電網最大供電能力(totalsupplycapability，TSC)是指一定供電區域內電網滿足N-1安全準則條件下，并考慮到實際運行約束下的最大負荷供應能力。目前，供電能力的評價方法和評價指標主要有以下三種思路：一是電網供電能力的常用方法，包括容載比法、嘗試法、最大最小負荷倍數法、網絡最大流法以及采用基于直流潮流的線性規劃模型和基于交流潮流的模型來求解電網最大供電能力；二是通過適當選取影響電網供電能力的主要因素，如：饋線容量、饋線聯絡等，并引入模糊評估算法，對電網供電能力進行模糊評估；三是以主變互聯關系為基礎進行電網供電能力計算，主要考慮主變互聯，聯絡容量等以及主變的過載、二次轉供等，其中還有以負載率矩陣為基礎的供電能力確定方法，并有學者對負載率矩陣進行了相關修正，包括考慮主變的二次轉供，使得供電能力的計算結果更準確。影響電網供電能力的因素是多方面的，傳統的供電能力評價方法均是基于電力系統潮流計算結果來衡量電網供電能力，忽略了系統動態元件、負荷模型等因素對供電能力的影響，計算結果具有一定的局限性。
技術實現思路
為解決上述現有技術中的不足，本專利技術的目的是提出了一種電力系統分區供電能力的計算方法，通過暫態和中長期穩定計算，分析電力系統受到擾動之后整個連續的動態過程，可計及系統中各類元件對供電能力的影響，可兼顧電網發電、輸電、變電、用電各個環節具有較強的實際指導意義，由于考慮了系統擾動后潮流變化和系統穩定情況，研究成果不僅可應用于電網規劃領域，還可指導調度部門進行運行方式調整，具有較高的實際應用價值。本專利技術的目的是采用下述技術方案實現的：本專利技術提供一種電力系統分區供電能力確定方法，其改進之處在于，所述方法包括下述步驟：步驟1：確定電力系統分區的基本信息，確定計算所需的潮流和穩定數據文件；步驟2：檢查潮流和穩定數據文件的合理性，調整分區內潮流分布、電壓水平和發電機出力相關參數；步驟3：統計分區內所包含的動態元件，確定在電力系統受到擾動后動態元件的響應情況；步驟4：結合分區實際情況，確定分區負荷增長方式；步驟5：確定電力系統約束條件，如：線路和變壓器的熱穩極限、負荷節點電壓限制等；步驟6：選擇影響分區供電能力的相關故障，得到電力系統故障集，并計算各類故障下分區供電能力；步驟7：分析影響分區供電能力的因素，研究電網的薄弱環節；步驟8：輸出計算結果并進行整理，得到電網分區最大供電能力，并對電網安全性進行評估。進一步地：所述步驟1包括：步驟1-1：統計電力系統分區的基本信息，所述基本信息包括：負荷節點有功、無功功率值及負荷類型；發電機出力；線路長度；變電站變壓器容量、臺數和電力系統拓撲結構；步驟1-2：根據步驟1-1的統計結果，確定計算用潮流和穩定數據文件，包括：(1)靜態負荷：式中，P0為有功負荷，P1、P2、P3、P4分別為恒定阻抗有功負荷比例、恒定電流有功負荷比例、恒定功率有功負荷比例和電壓指數相關有功負荷比例，V為電力系統實際電壓，V0為電力系統參考電壓，Δf為頻率變化量，LDP為頻率變化1％引起的有功變化百分數，NP為有功電壓指數，Q0為無功負荷，Q1、Q2、Q3、Q4分別為恒定阻抗無功負荷比例、恒定電流無功負荷比例、恒定功率無功負荷比例和電壓指數相關無功負荷比例；NQ為無功電壓指數；式中：P1+P2+P3+P4＝1，Q1+Q2+Q3+Q4＝1；(2)馬達模型：確定電動機定子電阻RS，電動機定子電抗XS，激磁電抗XM，轉子電阻RR，轉子電抗XR，馬達滑差S及機械轉矩系數。進一步地：所述步驟2包括：步驟2-1：利用潮流計算軟件進行潮流初步計算，保證潮流的收斂性；檢查節點電壓水平，保證節點電壓的偏差值符合《電力系統電壓和無功電力技術導則》中的相關規定；檢查線路潮流水平，保證線路潮流不超過線路自身的熱穩極限；檢查變壓器下注功率，保證下注功率不超過變壓器的額定容量；步驟2-2：利用穩定計算軟件進行穩定初步計算(根據已有軟件計算)，保證電力系統在小擾動或單一故障情況下能夠保持穩定。進一步地：所述步驟3包括：統計所計算分區內包含的有載調壓變壓器、發電機過勵磁保護、SVC和STATCOM動態元件，搭建元件相關動作模型，確保動態元件能夠正確響應系統變化。以發電機過勵磁保護為例，過勵過程可能是一種近視恒定過勵，過程，例如調節器故障引起過勵，過渡過程結束后，IFD為固定值；過勵也可能是一種逐步發生、逐步增大過勵值的慢過程。系統電壓逐步下降，可以引發電機的IFD從小于IFD∞到等于IFD∞，再大于IFD∞。因此，一般不用計算過勵時間的方法來判別過勵是否還允許，而是計算是否達到允許值的方法來確定是否應該進行限制，即B＝B0時限制器動作。為簡化計算考慮，一般當勵磁電流超過額定勵磁電流2倍且持續10s后，即認為發電機過勵保護將動作。其中：IFD為發電機勵磁電流值，IFD∞為發電機長期允許勵磁電流值，t為勵磁電流越限時間，B0發電機過勵動作閥值，B為發電機能量累積值。進一步地：所述步驟4中，分區負荷增長方式包括：負荷增長的功率因數、起止時間和增長速度；調研電網實際情況，對特殊用戶的負荷增長方式進行單獨設定，其他負荷站點按照同樣的增長速率進行增長；對電網情況不熟悉，假設所有站點按照當前負荷節點的功率因數以同樣增長速率增長：式中：Pi為節點i有功功率，P0,i為節點i初始有功功率，U為節點負荷增長速率，t為節點負荷增長持續時間，節點i功率上限。進一步地：所述步驟5中，分區供電能力函數的約束條件包括：(1)線路熱穩極限約束(2)變壓器熱穩極限約束(3)節點電壓約束V≤V式中：PL為線路輸送功率，為線路熱穩極限值，PT為變壓器下注功率，為變壓器熱穩極限值，V為負荷節點電壓值，V為負荷節點電壓下限值，取0.8標幺值。進一步地：所述步驟6包括下述步驟：步驟6-1：確定影響分區供電能力的相關故障，包括線路、變壓器和發電機組N-1故障，根據實際需要進行嚴重故障校驗；步驟6-2：分區供電能力的目標函數為：式中：PTSC為最大供電能力，P(N-1)max,j為對電網進行第j次N-1校驗時最大供電能力，n為分區N-1校驗總數，j為故障序號；步驟6-3：利用電力系統全過程動態仿真軟件進行分析計算，得到不同故障情況下分區供電能力并記錄其限制因素，限制因素主要包括：線路功率過載、變壓器過載、節點電壓過低等。進一步地：所述步驟7根據步驟6-3中所記錄的限制因素進行分析，由于不同故障分別對應一條限制因素，出現次數多的限制因素，即為電網相對薄弱本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電力系統分區供電能力確定方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟：步驟1：確定電力系統分區的基本信息，確定計算所需的潮流和穩定數據文件；步驟2：檢查潮流和穩定數據文件的合理性，調整分區內潮流分布、電壓水平和發電機出力相關參數；步驟3：統計分區內所包含的動態元件，確定在電力系統受到擾動后動態元件的響應情況；步驟4：分析電網具體情況，選擇負荷節點增長方式；步驟5：確定電力系統約束條件，包括線路和變壓器的熱穩極限、負荷節點電壓限制；步驟6：選擇影響分區供電能力的相關故障，得到電力系統故障集，并計算各類故障下分區供電能力；步驟7：分析影響分區供電能力的因素，研究電網的薄弱環節；步驟8：輸出計算結果并進行整理，得到電網分區最大供電能力，并對電網安全性進行評估。

【技術特征摘要】
1.一種電力系統分區供電能力確定方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟：步驟1：確定電力系統分區的基本信息，確定計算所需的潮流和穩定數據文件；步驟2：檢查潮流和穩定數據文件的合理性，調整分區內潮流分布、電壓水平和發電機出力相關參數；步驟3：統計分區內所包含的動態元件，確定在電力系統受到擾動后動態元件的響應情況；步驟4：分析電網具體情況，選擇負荷節點增長方式；步驟5：確定電力系統約束條件，包括線路和變壓器的熱穩極限、負荷節點電壓限制；步驟6：選擇影響分區供電能力的相關故障，得到電力系統故障集，并計算各類故障下分區供電能力；步驟7：分析影響分區供電能力的因素，研究電網的薄弱環節；步驟8：輸出計算結果并進行整理，得到電網分區最大供電能力，并對電網安全性進行評估。2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟1包括：步驟1-1：統計電力系統分區的基本信息，所述基本信息包括：負荷節點有功、無功功率值及負荷類型；發電機出力；線路長度；變電站變壓器容量、臺數和電力系統拓撲結構；步驟1-2：根據步驟1-1的統計結果，確定計算用潮流和穩定數據文件，包括：(1)靜態負荷：式中，P0為有功負荷，P1、P2、P3、P4分別為恒定阻抗有功負荷比例、恒定電流有功負荷比例、恒定功率有功負荷比例和電壓指數相關有功負荷比例，V為電力系統實際電壓，V0為電力系統參考電壓，Δf為頻率變化量，LDP為頻率變化1％引起的有功變化百分數，NP為有功電壓指數，Q0為無功負荷，Q1、Q2、Q3、Q4分別為恒定阻抗無功負荷比例、恒定電流無功負荷比例、恒定功率無功負荷比例和電壓指數相關無功負荷比例；NQ為無功電壓指數；式中：P1+P2+P3+P4＝1，Q1+Q2+Q3+Q4＝1；(2)馬達模型：確定電動機定子電阻RS，電動機定子電抗XS，激磁電抗XM，轉子電阻RR，轉子電抗XR，馬達滑差S及機械轉矩系數。3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2包括：步驟2-1：利用潮流計算軟件進行潮流初步計算，保證潮流的收斂性；檢查節點電壓水平，保證節點電壓的偏差值符合《電力系統電壓和無功電力技術導則》中的相關規定；檢查線路潮流水平，保證線路潮流不超過線路自身的熱穩極限；檢查變壓器下注功率，保證下注功率不超過變壓器的額定容量；步驟2-2：利用穩定計算軟件進行穩定初步計算，保證電力系統在小擾動或單一故障情況下能夠保持穩定。4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟3包括：統計所計算分區內包含的有載調壓變壓器、發電機過勵磁保護、SVC和STATCOM動態元件，搭建元件相關動作模型，確保動態元件能夠...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張鑫，宋云亭，林毅，劉晉雄，鄭超，唐曉駿，林章歲，王皚，蔣朋博，林偉芳，楊曉東，羅紅梅，李晶，申旭輝，李惠玲，陳湘，張琳娜，李昊炅，吳威，鄭斐，
申請(專利權)人：中國電力科學研究院，國家電網公司，國網福建省電力有限公司經濟技術研究院，國網山西省電力有限公司，
類型：發明
國別省市：北京,11