一种针对电网断面热稳定极限的快速评估方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力系统领域，具体涉及一种针对电网断面的热稳定极限进行快速评 估的方法。
【背景技术】
[0002] 随着我国电网的不断发展，主网架结构日益增强。为提升运行的可靠性和灵活性， 以特高压交直流线路构成主网架的特点更加突出。在电网结构发展变化的过程中，电网稳 定问题的主要矛盾和焦点由发展初期的暂稳问题，逐步过渡到受限于电力设备自身容量的 热稳定问题。因此，研究电网的热稳定问题及其解决方案，尤其是断面的热稳极限问题已经 成为电网生产实际中不可回避的重要课题。
[0003] 关于断面热稳定极限的评估方法，国内外开展了不少研究，包括：线性或二次规划 法、连续潮流法、遗传算法、蒙特卡罗模拟法等。采用这类方法往往需要完善的后期软件维 护工作，由于电网发展变化较快，而相关软件的实时更新无法尽如人意。因此在实际电网调 度中，涉及到断面热稳定极限的求取仍需要调度人员进行手动计算，而这类方法与调度人 员实际采用的方式调整方法差别往往较大，不利于在实际电网中的推广应用。
【发明内容】
[0004] 为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提出了一种能够快速基于断面潮流按阻抗 分配原理的热稳定极限快速评估方法。
[0005] 为实现上述发明目的，本发明是通过如下技术方案实现的：
[0006] -种电网断面热稳定极限的快速评估方法，包括以下步骤：
[0007] (1).计算构成电网断面各条线路的初始有功潮流；
[0008] (2).对电网断面进行N-I开断故障仿真，以得到电网断面各条线路开断后在运线 路的有功潮流；
[0009] (3).判定电网断面各条线路是否运行于热稳定极限，根据判断结果选择执行步骤 ⑷或步骤（9);
[0010] (4).生成电网断面支路有功潮流变化率矩阵λ ;
[0011] (5).生成运行于热稳极限状态下的电网断面有功潮流矩阵Pt ;
[0012] (6).根据电网断面有功潮流矩阵Pt对电网断面的热稳定极限有功功率进行评 估；
[0013] (7).根据评估结果调整电网运行方式；
[0014] (8).对调整后的电网运行方式进行N-I开断故障仿真，根据判断结果选择执行步 骤⑷或步骤（9);
[0015] (9).输出断面热稳定极限的评估结果。
[0016] 优选地，所述步骤（1)中，通过PSD-BPA潮流程序计算构成电网断面各条线路的初 始有功潮流。
[0017] 优选地，所述步骤（2)中，通过PSD-BPA暂态稳定程序对所研究的电网断面进行 N-I开断故障仿真，得到电网断面各条线路开断后运行线路的有功潮流；进行所述开断故 障仿真的元件为：组成电网断面的N条线路，N为正整数。
[0018] 优选地，所述步骤（3)的方法为：
[0019] 首先，通过下式将电网断面各条线路的热稳定极限电流折算为热稳定极限有功功 率：
[0020]
[0021] 式中，Iniax为电网断面中线蹐的热稳足极I很电流，1_ = KIs ;K为温度校正系数；Is 为环境温度为25°C时线路的安全电流；COSp为功率因数，一般取值为〇. 95 ;Pt为电网断面 中线路的热稳定极限有功功率；
[0022] 其次，判断电网断面各条线路的有功潮流是否达到了相应线路的热稳定极限有功 功率：
[0023] 当断面中η条线路的有功潮流先于其它（N-n)条线路达到了其热稳定极限有功功 率P t值，说明所研究断面的有功潮流达到了热稳定极限有功功率，则执行步骤（9);反之， 执行步骤⑷；其中，η为整数且1彡η彡N。
[0024] 优选地，所述步骤（4)包括：电网断面线路N-I开断后，根据运行线路有功潮流的 变化生成有功潮流变化率矩阵λ如下所示：
[0025]
[0026] 其中，将矩阵λ中第k行、第j列的参数定义为线路j开断在线路k上产生的 有功潮流变化率λ kj，，Hkj为线路j开断后在线路k上的有功潮流转移比， Xj
4 j，xk、x_j分别为线路k、j的电抗。
[0027] 优选地，所述步骤（5)中，运行于热稳定极限状态下的电网断面有功潮流矩阵Pt 如下所示：
[0028]
[0029] 其中，矩阵Pt各元素的含义为：对应于矩阵Pt的第j列，即为线路j开断前电网断 面中各条线路的有功潮流；矩阵的对角线元素P,通过下式求得：
[0030]
[0031] 式中，Pkt为电网断面中线路k的热稳定极限有功功率，Pto =^WftmaxCosp,
Ikniax为电网断面中线路k的热稳定极限电流，Ik_ = KIks，K为温度校正系数，Iks为环境温 度为25°C时线路k的安全电流，COS0为功率因数；Pkj为线路k在线路j未开断前的有功潮 流， j。矩阵Pt的反映并给出了断面各元件开断前的潮流分布情况。
[00JZ」 VLiJZEHli，步骤（6)中，对矩阵Pt各列分别求和，得到电网断面在线路j开断前 的运行功率，所有求和值中的最小值，即为电网断面的实际热稳定极限有功功率Pst，所述 Pst如下所示：
[0033]
[0034] 式中，对应于Pst取最小值时的j，即为电网断面热稳定极限有功功率的支路开断 约束故障；N为组成电网断面的线路总数，P,为线路j开断前电网断面各线路的有功潮流， Ply为线路k在线路j未开断前的有功潮流。因此，采用本方法即可以快速地对断面热稳极 限进行评估，同时也定位了断面的约束故障。
[0035] 优选地，所述步骤（7)中，根据电网断面热稳定极限有功功率的评估结果，得到电 网断面当前有功潮流与热稳定极限有功功率间的差额，根据此差额调整电网断面两端的开 机量。
[0036] 优选地，所述步骤（8)中，通过PSD-BPA暂态稳定程序对调整后的电网断面进行 N-I开断故障仿真，仿真所选择的故障为步骤（6)中确定的断面约束故障。若电网断面达到 热稳定极限有功功率，则执行步骤（9);否则，执行步骤（4)。
[0037] 优选地，所述步骤（9)中，输出电网断面热稳定极限评估结果包括：电网断面的热 稳定极限有功功率和对应的约束故障。
[0038] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
[0039] 基于断面潮流按阻抗分配原理的热稳定极限快速评估方法，可以实现电网断面热 稳定极限的快速评估，并能准确定位断面热稳定极限的约束故障。本方法最大的优点在于 可实现热稳定极限的快速手动求解，为调度人员进行热稳定极限计算提供了一种标准方 法、流程，为软件开发人员提供了可供参考的理论依据。
【附图说明】
[0040] 图1经由断面互联的两等值系统示意图；
[0041] 图2断面热稳定极限的评估流程示意图；
[0042] 图3豫北断面一次接线示意图。
【具体实施方式】
[0043] 下面结合附图对本发明的评估方法做进一步的详细说明。
[0044] 本例所提出的一种针对电网断面热稳定极限的快速评估方法，用于调度生产中对 电网断面热稳定极限的快速评估，包括以下步骤：
[0045] (1).计算电网的初始潮流；
[0046] (2) ·对断面进行N-I开断故障仿真；
[0047] (3).判定断面是否运行与热稳定极限，根据判断结果转至步骤（4)或（9);
[0048] (4).生成断面支路有功潮流变化率矩阵λ ;
[0049] (5).生成断面运行于热稳极限状态下的断面有功潮流矩阵Pt ;
[0050] (6).根据得到有功潮流矩阵对断面的热稳定极限进行评估；
[0051] (7).根据评估结果调整电网运行方式；
[0052] (8).对调整后的运行方式进行N-I开断仿真，根据判断结果转至步骤（4)或（9);
[0053] (9).输出断面热稳定极限的评估结果。
[0054] 在步骤（1)中，对电网进行一次初始潮流计算，确定所研究断面的初始运行状态， 得到构成电网断面的各条线路的有功潮流。
[0055] 在步骤（2)中，对研究的电网断面进行N-I开断故障仿真，对组成断面的N条线路 进行一轮开断。
[0056] 在步骤（3)中，断面各线路的热稳定极限折算为有功潮流，对应的公式如下：
[0057]
[0058] Inax = KIs
[0059] 上式中，1_为线路的热稳定极限电流，Is为环境温度为25°C时线路的安全电流， K为温度校正系数，功率因数COS炉一般取〇. 95, Pt为线路的热稳定极限有功功率。当断面 中η条线路的有功潮流先于其它（N-n)条线路达到了其热稳定极限有功功率P t值，则所研 究断面的有功潮流达到了热稳定极限，其中η的取值范围是：1 < η < N。
[0060] 在步骤（4)中，断面线路N-I开断后，根据在运线路有功潮流的变化生成有功潮流 变化率矩阵λ。其具体定义可结合附图1来予以解释。附图1所示的两等值系统间断面有 功潮流可按式（1)进行计算。
[0061]
[0062]
(I)
[0063] i =卜-N
[0064] 由式⑴可以看出，断面的有功潮流按照各条线路的电抗成比例分配，即P11A 312 = Xi2/Xil °
[0065] 若线路1,开断，由于断面两侧系统有功的供需没有发生变化，断面总的有功潮流 将保持不变，线路1,开断前有功潮流P,将分配至断面其它线路。其中，线路Ik在^开断后 的有功潮流如式（2)所示。
[0066]
(2)
[0067] 因此，可以得到线路Ik有功潮流的增量APk]如式（3)所示。
[0068]
⑶
[0069] P:即为亦运各备线路有功潮流增量夕和，如式⑷所示。
[0070]
(4)
[0071] 其中，k古j。根据式（3)~（4)，可以得到线路1,开断后在线路Ik上的有功潮流 转移比n k_j，如式（5)所示。
[0072] ,、 (5)
[0073] k ^ j
[0074] 可以看出，P jf按照电抗比例关系分配至剩余的各条线路。至此，可以给出线路Ij 开断在线路Ik上产生的有功潮流变化率Aki定义，其具体含义如式（6)所示。
[0075]
(6)
[0076] Akj反映了线路Ij的开断在线路Ik上造成的有功潮流变化，由式（6)可以看出， 入k]是与断面线路参数相关的确定值。根据式（6)，若k = j，则有APkk = Pk，因此Akk = 1. 0〇
[0077] 基于λ k]的含义，基于初始潮流，对附图1所示断面进行一轮开断模拟之后，可以 得到一系列Ak j的值，生成矩阵λ，如下所示：
[0078]
[0079] 在步骤（5)中，附图1所示系统断面若已运行在热稳定极限状态下，则必将会有某 条线路L的开断，导致至少一条线路I k达到其热稳极限的情况出现。因此，可以计算得到 线路Ik在线路I j未开断前的有功潮流如下所示：
[008