专利名称：基于多重约束的大区电网间交换容量极限评估方法
技术领域：
本发明属于电力系统的安全技术运行领域，更具体地涉及基于多重约束的大区电网间交换容量极限评估方法。
背景技术：
“十二五”期间，随着“三华”特高压电网的逐步建成，华北、华中和华东电网间的大容量的功率交换对“三华”特高压电网的安全和稳定带来影响。其中华中电网作为华北-华中特高压交流互联系统的落点，同时作为华中-华东特高压交/直流混合互联系统的起点，存在较大容量的过网功率。大区电网间输电断面传输容量大、传输距离长，一旦特高压线路发生故障或者由于大区外故障导致输电断面交换容量短时间内发生突变，都将对“三华”电网系统及大区电网间输电断面发生较大冲击，可能导致特高压落点近区电压跌落甚至电压崩溃，威胁电网安全稳定运行。因此，对大区电网间交换容量极限进行评估，对特高压交直流混合传输系统的大区电网的安全稳定运行具有十分重要的理论与技术指导作用，同时对我国特高压互联的坚强智能电网建设具有重要的实用价值与意义。而依据传统离线仿真计算及分析的方法是无法定性及定量地计算出受端系统可承受的交换容量极限的，必须寻找能够反映系统随交换容量改变的动态调节特性及其变化趋势的新分析方法。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种可定量评估大区电网间交换容量极限的、基于多重约束的大区电网间交换容量极限评估方法。为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案:基于多重约束的大区电网间交换容量极限评估方法，包括步骤:步骤1，在电力系统的频率响应特性识别与预测基础上评估大区电网间的交换容量极限Smaxf,并将评估过程中获得的有效扰动作为电力系统基于暂态能量函数分析的整体容量变化范围的约束；所述的有效扰动根据电力系统在初始容量交换状态下的最大扰动和工程经验设置，其中，最大扰动为不同交换容量运行方式下电力系统扰动后暂态频率偏差的最大值达到暂态频率偏差允许的最大值的有功扰动；步骤2，基于静态电压稳定性分析评估大区电网间的交换容量极限Smaxv,并将评估过程中获得的薄弱传输通道和电压敏感节点作为电力系统的基于暂态能量函数的有效等值模型的监测线路和等值端口的选取依据；步骤3，基于步骤I和步骤2获取的约束条件构建电力系统的基于暂态能量函数分析的有效等值模型，并获得满足暂态能量函数约束的大区电网间的交换容量极限SmaxT ；步骤4，根据步骤I 3所得大区电网间的交换容量极限获得多重约束条件下的交换容量极限 S— = min {Smaxf, Smaxv, SniaxJ。步骤I中所述的在电力系统的频率响应特性识别与预测基础上评估大区电网间的交换容量极限Smaxf进一步包括以下子步骤:
1-1分别对不同交换容量运行方式下电力系统的频率响应特性系数随渐变有功扰动的变化趋势进行拟合，获得各不同交换容量对应的频率响应特性系数-有功扰动曲线；1-2根据频率响应特性系数-有功扰动曲线和预设的电力系统扰动后的暂态频率偏差允许的最大值预测各不同交换容量对应的频率偏差限制点，所述的频率偏差限制点对应的有功扰动即为该频率偏差限制点对应的交换容量运行方式下电力系统可承受的最大功率扰动，对最大功率扰动随交换容量的变化趋势进行拟合，获得最大功率扰动-交换容量曲线，其中，暂态频率偏差允许的最大值根据电力系统交换容量的大小进行预设；1-3根据最大功率扰动-交换容量曲线和有效扰动获得大区电网间的交换容量极^艮 Smaxf O子步骤1-1中所述的频率响应特性系数
权利要求
1.一种基于多重约束的大区电网间交换容量极限评估方法，其特征在于，包括步骤: 步骤1，在电力系统的频率响应特性识别与预测基础上评估大区电网间的交换容量极限Smaxf,并将评估过程中获得的有效扰动作为电力系统基于暂态能量函数分析的整体容量变化范围的约束；所述的有效扰动根据电力系统在初始容量交换状态下的最大扰动和工程经验设置，其中，最大扰动为不同交换容量运行方式下电力系统扰动后暂态频率偏差的最大值达到暂态频率偏差允许的最大值的有功扰动； 步骤2，基于静态电压稳定性分析评估大区电网间的交换容量极限Smaxv,并将评估过程中获得的薄弱传输通道和电压敏感节点作为电力系统的基于暂态能量函数的有效等值模型的监测线路和等值端口的选取依据； 步骤3，基于步骤I和步骤2获取的约束条件构建电力系统的基于暂态能量函数分析的有效等值模型，并获得满足暂态能量函数约束的大区电网间的交换容量极限SmaxT ； 步骤4，根据步骤I 3所得大区电网间的交换容量极限获得多重约束条件下的交换容里极限 Smax min {Smaxf，Smaxv，SmaxT} ο
2.如权利要求1所述的基于多重约束的大区电网间交换容量极限评估方法，其特征在于: 所述的在电力系统的频率响应特性识别与预测基础上评估大区电网间的交换容量极限Smaxf进一步包括以下子步骤: 1-1分别对不同交换容量运行方式下电力系统的频率响应特性系数随渐变有功扰动的变化趋势进行拟合，获得各不同交换容量对应的频率响应特性系数-有功扰动曲线； 1-2根据频率响应特性系数-有功扰动曲线和预设的电力系统扰动后的暂态频率偏差允许的最大值预测各不同交换容量对应的频率偏差限制点，所述的频率偏差限制点对应的有功扰动即为该频率偏差限制点对应的交换容量运行方式下电力系统可承受的最大功率扰动，对最大功率扰动随交换容量的变化趋势进行拟合，获得最大功率扰动-交换容量曲线，其中，暂态频率偏差允许的最大值根据电力系统交换容量的大小进行预设； 1-3根据最大功率扰动-交换容量曲线和有效扰动获得大区电网间的交换容量极限S°maxf °
3.如权利要求2所述的基于多重约束的大区电网间交换容量极限评估方法，其特征在于: 所述的频率响应特性系数f =,其中Po、&分别为正常运行时电力系统的功率和频率，ΛΡ为有功扰动，Af为暂态频率偏差的最大值。
4.如权利要求2所述的基于多重约束的大区电网间交换容量极限评估方法，其特征在于: 所述的频率偏差限制点为过原点且斜率为l/Λ ；的直线与频率响应特性系数-有功扰动曲线的交点，为电力系统扰动后的暂态频率偏差允许的最大值。
5.如权利要求1所述的的基于多重约束的大区电网间交换容量极限评估方法，其特征在于: 所述的基于静态电压稳定性分析评估大区电网间的交换容量极限Smaxv进一步包括以下子步骤:2-1采用基于节点注入功率-电压变化比的灵敏度分析方法获取电力系统的电压敏感节点； 2-2对电压敏感节点的电压变化比灵敏度随交换容量的变化趋势进行样条插值，对样条插值所得离散值进行非齐次指数函数拟合后求导，获得电压变化比灵敏度的变化率曲线.2-3以电压稳定临界点为判别条件获得大区电网间的交换容量极限，具体为:基于电压变化比灵敏度曲线的切线斜率寻找电压稳定临界点，所得电压稳定临界点对应的交换容量即为大区电网间的交换容量极限。
6.如权利要求1所述的的基于多重约束的大区电网间交换容量极限评估方法，其特征在于: 步骤3进一步包括以下子步骤: 3-1以步骤I获取的有效扰动作为整体容量变化范围的约束，以步骤2获得的薄弱传输通道和电压敏感节点作为有效等值模型的监测线路和等值端口的选取依据，构建电力系统的基于暂态能量函数的有效等值模型； 3-2基于暂态能量函数获取有效等值模型在不同交换容量运行方式下的暂态能量、临界暂态能量和最大暂态能量，从而得到有效等值模型在各不同交换容量运行方式下对应的暂态能量裕度； 3-3获得暂态能量裕度随渐变交换容量的变化曲线，根据暂态能量裕度临界值获得大区电网间的交换容量极限 ，所述的暂态能量裕度临界值根据工程经验设定。
全文摘要
本发明公开了一种基于多重约束的大区电网间交换容量极限评估方法，本发明方法分别基于频率响应特性分析、静态电压稳定分析和暂态能量函数分析评估大区电网间的容量交换能力，对比满足频率响应特性、静态电压稳定以及暂态能量函数约束的交换容量极限，确定约束电力系统容量交换能力的决定因素，继而得到基于多重约束的大区电网间的交换容量极限，并以所得交换容量极限指导区间容量分配方案的制定与优化。
文档编号H02J4/00GK103178554SQ20131012161
公开日2013年6月26日 申请日期2013年4月9日 优先权日2013年4月9日
发明者黄涌, 刘涤尘, 吴军, 董飞飞, 赵红生, 赵一婕, 潘旭东, 王浩磊 申请人:国家电网公司, 武汉大学, 湖北省电力公司电力经济技术研究院