一种省级电网分层分区典型供电模式规划方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力系统安全稳定分析领域，具体涉及一种省级电网分层分区典型供 电模式规划方法。
【背景技术】
[0002] 随着经济的不断发展，对能源的需求也变得越来越紧迫。河南电力系统在改革开 放以来取得了突飞猛进的进步，电网容量不断增大，电压等级的不断升高，目前已经形成交 直流混联电网，涵盖1000kV、500kV、220kV、110KV、35kV、10kV、0. 4kV各电压等级的交流电 网和±800kV哈密-郑州特高压直流、背靠背灵宝直流。电网分层结构按电压等级将电力 系统划分为由上至下的若干层次，充分发挥各级电网的传输效益，提高全网经济指标。电网 分区结构按供电能力将电力系统划分出若干包含不同结构层次的供电区域，形成一个供需 基本平衡的区域，并经联络线与相邻区域相连，正确应用电网分区模型将十分有利于电网 的实际运行和发展。在当前智能电网建设背景下，电压等级的增加为电网安全可靠运行和 协调发展提出了新的要求，如何对不同电压等级电网进行准确定位，满足电网安全可靠经 济运行和协调发展变得越来越重要。
[0003] 电网规划常规方法也就是方案比较法，一般包括方案形成、技术性能检验和方案 比较三个步骤；通常是依据所研究地区电力电量平衡情况的变化，首先对现有网架结构适 应性进行评估，并提出相应的网架结构调整优化措施。但是，随着负荷的快速发展和电网建 设不确定性的增加，类似的局部调整方案难以从全局上构建多电压等级协调发展的电网规 划方案。
[0004] 随着电网的发展，城市电网逐步从110kV、220kV电压等级主网架过渡到以500kV 电网构成主网架，日益成为省级电网结构的重要组成部分，逐步突破了原有的"受电点"的 概念，一定程度上成为左右省级电网网架结构、电力流向的重要因素。如何构建合理的城市 电网网架结构，满足重要负荷中心地区的供电可靠性和安全性，保证城市电网受电能力和 配电能力；在此基础上如何构建联接城市或城市群的省级骨干输电网，满足电力潮流灵活 可靠转运，抵御严重故障冲击并预防城市电网大面积停电；在此基础上，如何引进外来电力 满足本省负荷发展需求，外来电力如何融入本省骨干网架，既满足本省需求又保证本省电 网主网架安全可靠供电；这都是需要深入研究的问题。
[0005] 因此，结合我国电网的发展实际和未来规划，迫切需要解决1000/500/220kV省级 电网分层分区协调规划等技术问题。
【发明内容】
[0006] 为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种对分层目标和整体目 标进行综合优化的省级电网分层分区典型供电模式规划方法。
[0007] 为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
[0008] -种省级电网分层分区典型供电模式规划方法，包括以下步骤：
[0009] 步骤一：计算各城市或城市群电网的供电需求评估指标，并进行城市电网发展目 标分类；
[0010] 步骤二：评估各城市或城市群电网的典型供电模式；
[0011] 步骤三：评估各城市或城市群之间输电通道的适应性；
[0012] 步骤四：评估省级电网对外来电力的容量需求，并根据所述容量需求判断是否采 取其他供电方式；
[0013] 步骤五：根据步骤二、三、四的结果，形成省级电网分层分区典型供电模式规划推 荐方案。
[0014] 所述步骤一中，各城市或城市群电网的供电需求评估指标的计算公式为：
[0015]
⑴
[0016] 其中，L1为第i个城市电网的整体供电需求评估指标，Pm为第i个城市电网的供电 负荷容量，P aiiax为各城市电网中的最大供电负荷容量，V"为第i个城市电网的供电负荷规 模因子，Pdl为第i个城市电网的供电负荷密度，P dnax为各城市电网中的最大供电负荷密度， Vdl为第i个城市电网的供电负荷密度因子，i为省级电网中城市电网数量，i = 1，2,...， N-I, N0
[0017] 所述步骤一中，城市电网发展目标分类是参考各城市或城市群电网的供电需求评 估指标L 1大小进行的，具体方法为：
[0018] 当0.45彡L1S 1时，判断为全省中心城市，城市电网发展目标为构建围绕城市的 500kV环网，并实现220kV电网分区分片运行；
[0019] 当0.25彡L'O. 45时，判断为区域中心城市，城市电网发展目标为依托省网骨干 通道形成链式500kV电网，实现本地区220kV电网分区分片运行，与其他地市电网解环运 行；
[0020] 当0彡L'O. 25时，判断为欠发达城市，城市电网发展目标为与邻近城市电网形成 500kV环网，保留不同城市间的500/220kV电磁环网运行。
[0021 ] 所述步骤二中，评估各城市或城市群电网典型供电模式包括：短路电流水平评估 和供电能力评估。
[0022] 进一步地，所述短路电流水平评估方法为：采用PSD-SCCPC或PSD-SCCP短路电流 程序计算出各500kV和220kV母线短路电流数值大小，并预设短路电流数值控制目标；若 500kV和220kV母线的短路电流数值均满足控制目标，则说明典型供电模式满足要求；若不 能满足控制目标，则调整典型供电模式，直至满足控制目标；
[0023] 所述供电能力评估方法为：采用PSD-FDS全过程动态仿真程序计算得到各城市或 城市群电网供电能力大小，并与各城市或城市群电网供电容量需求进行比较；若供电能力 大小满足各城市或城市群电网供电容量需求，则选择供电能力最大的方案作为典型供电模 式；若不满足，则调整典型供电模式，直至满足城市或城市群电网供电容量需求。
[0024] 所述步骤三中，评估各城市或城市群之间输电通道适应性包括：静态安全评估和 暂态安全评估。
[0025] 进一步地，所述静态安全评估方法为：采用PSD-BPA潮流程序计算分析任一回 500kV线路或变压器无故障N-I断开后，是否存在其他元件过负荷；若无其他元件过负荷， 则说明输电通道静态安全满足要求；若存在其他元件过负荷，则调整输电通道网架，直至满 足静态安全要求；
[0026] 所述暂态安全评估方法为：采用PSD-BPA暂态程序计算分析任一回500kV线路或 变压器三相短路N-I故障后，是否导致失稳问题；若不存在失稳问题，则说明输电通道暂态 安全满足要求；若存在失稳问题，则调整输电通道网架，直至满足暂态安全要求；所述失稳 问题为电网功角失稳、电压失稳或动态失稳。
[0027] 所述步骤四的具体方法为：
[0028] 若省级电网对外来电网的容量需求达到预设值，则由已有省级电网与外网联络线 安全输送，不考虑采用其他供电方式；
[0029] 若省级电网对外来电网的容量需求达到预设值，则考虑采用在特高压交流或特高 压直流输电方式，并进一步分析外来电力在特高压交流或特高压直流输电方式省级电网的 适应性。
[0030] 进一步地，若省级电网中部分地区电网对外来电力容量需求小于3000MW，则由已 有省级电网与外网联络线安全输送，不考虑采用其他供电方式；
[0031] 若省级电网中部分地区电网对外来电力容量需求达到3000-5000MW，则考虑采用 特高压交流输电方式，并保证500kV电网线路和变压器三相短路N-I故障均不造成电网失 稳，且无元件过负荷；
[0032] 若省级电网中部分地区电网对外来电力容量需求达到5000-8000MW，则考虑采用 特高压直流输电方式，并保证直流落点的500kV电网在正常、N-I故障和N-2故障情况下有 效短路比均在2. 5以上。
[0033] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
[0034] 通过电力电量平衡明确各城市或城市群电网发展目标和典型供电模式，有助于实 现城市电网近期和中远期规划的有效衔接；评估各城市/城市群间输电通道的适应性，构 建省级电网500kV骨干输电网，有助于进一步提升省级骨干电网潮流灵活转运能力；依据 外来电力需求，合理规划1000 kV交直流电网落点，制定1000/500kV电网协调发展策略。与 其他方法相比，该方法既可以实现对城市/城市群供电网、500kV省网骨干电网、特高压交 直流落点电网的有效分层规划，同时又可以实现1000/500/220kV三级电网之间的综合协 调规划，实现了分层目标和整体目标的综合优化。
【附图说明】
[0035] 图1是省级电网分层分区典型供电模式规划方法流程示意图；
[0036] 图2是本发明实施例中河南电网结构示意图；
[0037] 图3是本发明实施例中嵩山220kV母线分裂运行近区电网结构示意图；
[0038] 图4是本发明实施例中郑州220kV电网独立分区时500kV联络变输电能力示意 图；
[0039] 图5是本发明实施例中郑州220kV电网2个分区时500kV联络变输电能力示意 图；
[0040] 图6是本发明实施例中武周站主变投运后郑州地区电网结构示意图；
[0041] 图7是本发明实施例中郑州巩义、经纬投运后220kV地区电网结构示意图（分3 区）；
[0042] 图8是本发明实施例中郑州北部供区电网结构优化调整示意图。
【具体实施方式】
[0043] 下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0044] 图1是本发明提供一种省级电网分层分区网架结构规划方法流程图。
[0045] 以图2所示河南电网结构示意图为例，有如下实施例：
[0046] 步骤一：调研省级电网中各地市电网负荷、电源、网架发展规划，梳理各城市或城 市群电网发展目标；
[0047] 下表1为所示为河南电网2015、2020、2025、2030年负荷预测数据：
[0048] 表1河南电网2015、2020、2025、2030年负荷预测数据
[0049]
[0050] 以2015年负荷水平为例，根据式（1)计算各个城市电网整体供电需求评估指标， 为便于分析，将各城市电网供电负荷规模因子和供电负荷密度因子设为〇. 5,计算结果如表 2所示：
[0051] 表2 2015年河南电网各城市电网整体供电需求评估