基于年度负荷曲线的终端站规划方案可靠性评估优选方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力系统输电网规划领域，具体涉及一种基于年度负荷曲线的终端站 规划方案可靠性评估优选方法，是一种如何利用基于负荷持续曲线分层模型计算终端变电 站可靠性的计算分析方法。
【背景技术】
[0002] 终端变电站（简称终端站）作为一种简化网架结构，可以实现对负荷中心高密 度供电，越来越受到人们重视，逐步由原来的110kV中低压电网末梢节点发展到500kV终 端站。所谓终端变电站，是指处于某个电压等级的电力网末端、包括分支线末端的变电站。 500kV终端站作为合理网架结构的重要组成部分，能够从优化电网结构角度来控制短路电 流以及满足负荷中心区日益增大的供电密度需求，同时释放了中心城区220kV电源变电站 的供电能力和电源间隔，缓解了一些主要输电线路的供电压力。从整体优化电网结构而言， 合理的终端站设计有助于降低电网的短路电流水平，从而保障整体结构的合理性和优化。 因此，在条件具备的区域建设若干终端站，避免骨干输电网日趋紧密的单一发展趋势，成为 高压骨干网架规划的一个重要技术思路。
[0003] 负荷持续曲线（LoadDurationCurve,LDC)来源于年负荷时序曲线，是把该负荷 全年中各个时间点出现的情况，按其大小以及持续小时数排列绘制而成的曲线，其中横坐 标表示负荷持续时间，纵坐标表示负荷大小。负荷持续曲线包含了年最大负荷、年最小负 荷、负荷累积持续时间、负荷累积电量等信息，对电力系统未来负荷预测具有重要意义。
[0004] 电力系统可靠性是指电力系统按照可接受的质量标准和所需数量不间断地向用 户供应电力和电能量的能力，一般包括充裕度与安全性两个方面。从上世纪60年代起，国 内外即开始进行电力系统可靠性评估研究，大致可分为确定性评估和概率风险评估两个阶 段。目前我国终端站电网规划设计阶段并没有制定明确的可靠性准则，规划设计工作中对 于系统可靠性的评估主要通过潮流计算、N-1原则、短路电流计算等手段，并结合工程经验 以校核的方式实现。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于负荷持续曲线分层 模型的终端变电站规划方案可靠性评估优选方法，综合考虑各类不确定性因素的概率特征 及对系统的影响，分析全年不同负荷水平下的可靠性指标，通过可靠性指标对不同规划方 案进行对比和优选。
[0006] 本发明的目的通过下述技术方案实现：
[0007] -种基于年度负荷持续曲线的终端站规划方案可靠性评估优选方法，包括下列步 骤：
[0008]S1、建立终端变电站的规划方案模型；
[0009]S2、选取故障事件集，建立元件故障和故障事件概率模型；
[0010] S3、建立负荷持续曲线分层模型，确定不同负荷水平取值及其持续时间；
[0011] S4、基于故障事件集，对规划方案进行静态安全分析结果；
[0012]S5、针对静态紧急状态，基于灵敏度矩阵，计算故障事件导致的失负荷值并进行切 负荷操作；
[0013] S6、计算不同负荷分布下的可靠性指标；
[0014] S7、基于年度负荷持续曲线，计算所述规划方案的可靠性指标，通过所述可靠性指 标对所述规划方案进行分析和优选。
[0015] 进一步地，所述步骤S2选取故障事件集，建立元件故障和故障事件概率模型具体 包括：
[0016] S21、计算元件故障率u，计算方法如下：
[0017]
[0018] 其中，表示设备的平均停运频率，T_彦示设备发生被迫停运后的平均维 修时间，λ为失效率，μ为修复率，I表示可用系数；
[0019] S22、计算故障事件发生概率Ρ，计算方法如下：
[0020]
[0021] 其中，Ρ表示故障事件的发生概率，S表示所有设备集，U表示故障设备集，Α表示 正常设备集，u为元件故障率。
[0022] 进一步地，所述可用系数I的计算公式如下：
[0023]
[0024] 其中，?\表示可用小时，T2表示计划停运时间，T3表示非计划停运时间。
[0025] 进一步地，所述元件故障包括母线、线路和变压器的元件故障。
[0026] 进一步地，所述步骤S3建立负荷持续曲线分层模型，确定不同负荷水平取值及其 持续时间具体包括：
[0027] S31、将一段时间内的负荷值进行统计分析，形成负荷持续曲线；
[0028] S32、按照均值或者制定的步长将其分层，计算负荷落在各层的时间，根据各层持 续时间与总时间的比值求出负荷的概率分布pk，其中k= 1，2, 3,…，M，k表示子区间编号， 取曲线中最小负荷？_和最大负荷？_，将区间[P_，P_]平分成Μ个子区间，并用区间负 荷中值代表：Pintl，Pint2，···，？_，其中Pinti、Pint2、···、？_分别表示第1、2、Μ个子区间的负 荷中值，负荷落在每个子区间的持续时间分别为：Tintl，Tint2，…，TintM，则第k个子区间的负 荷分布概率!^可表示为：
[0031]其中，1^表示负荷落在第k个子区间的时间。
[0029]
[0030]
[0033]
[0032] 进一步地，所述灵敏度矩阵由控制变量△u和被控变量△x的线性关系确定，具体 为
[0034]
[0035] f(X，u) = 0为电力系统的稳态平衡条件下非线性网络方程的紧凑形式，其中，X表 示被控制变量列向量，U表示控制变量列向量，△X和△U为运行状态发生变化后X和U的 偏差量。
[0036] 进一步地，所述可靠性指标包括：
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[0038]
[0039]
[0040]
[0041] 其中，L0LP表示系统一年中发生失负荷故障的概率，其取值范围为[0,l]，Pi为系 统处于状态i的概率，S为不能满足负荷需求的系统状态全集；L0LE表示系统一年中发生失 负荷故障的时间，T为给定的时间区间的小时或天数；EDNS表示系统一年中损失的失负荷 功率，Ci为状态i条件下削减的负荷功率；EENS表示系统一年中损失的电量。
[0042] 进一步地，所述可靠性指标LOLP、LOLE、EDNS和EENS分别通过下式计算：
[0043]
[0044]
[0045]
[0046]
[0047] 其中，Μ表示负荷持续曲线的总层数，L0LPk、L0LEk、EDNSjPEENS及别是第k层负 荷水平时的相应指标。
[0048] 本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
[0049] 1)本发明提出的基于年度负荷曲线的终端变电站规划方案可靠性评估优选方法， 通过将负荷持续曲线分层模型引入终端变电站规划评估中，考虑了系统实际运行中的负荷 水平及其分布概率，既可以评估规划方案在不同负荷水平下的可靠性，也可以综合量度规 划方案长期可靠性。
[0050] 2)本发明利用可靠性指标对规划方案的可靠性做出定量评估，综合考虑各类不确 定性因素的概率特征及对系统的影响，在提高可靠性评估精确度及可信度的同时，为规划 方案的选择和优化提供了方便直观的数据参考。
【附图说明】
[0051]图1是负荷持续曲线分层模型示意图；
[0052] 图2是切负荷操作示意图；
[0053]图3是基于年度负荷曲线的终端变电站规划可靠性评估方法流程图；
[0054] 图4是算例500kV终端站典型结构规划方案I;
[0055] 图5是算例500kV终端站典型结构规划方案II;
[0056] 图6是算例系统等效负荷持续曲线；
[0057] 图7 (a)缺电概率L0LP对比分析图；
[0058] 图7 (b)缺电时间L0LE对比分析图；
[0059] 图7 (c)期望缺供电力EDNS对比分析图；
[0060] 图7 (d)期望缺供电量EENS对比分析图。
【具体实施方式】
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