一种基于连续潮流分析的输电通道静态输送功率极限分析方法
【专利摘要】本发明提供一种基于连续潮流分析的输电通道静态输送功率极限计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：电网在给定基本方式下运行进行重负荷潮流计算；步骤二：当重负荷潮流计算过程中不收敛时，预示静态电压稳定接近极限；步骤三：所述静态电压稳定接近极限，则采用连续潮流法搜索静态电压稳定极限，同步开展静态安全分析；步骤四：出现静态安全极限或静态电压稳定极限中的任一个，则表明输电通道已经达到静态极限，步骤五：根据电网运行人员工作需求，对n+1种给定的运行方式重复步骤一至步骤四的计算，每种电网运行方式得到1个极限值，这n+1个值中的最小值作为该通道静态输电功率极限。该计算方法能够避免不必要的计算以及重复性计算的目的。
【专利说明】一种基于连续潮流分析的输电通道静态输送功率极限分析方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力系统输电通道静态输送功率极限计算方法，特别是一种基于连续潮流分析的输电通道静态输送功率极限计算方法。
【背景技术】
[0002]图1中电网A和电网B通过输电线路进行功率交换，电网A作为送端电源，电网B作为受端负荷，电网运行人员需要了解计算在电网各种安全约束下电网A向电网B最大可以输送多少功率。
[0003]电力系统的静态稳定性指的是正常运行的电力系统经受微小的干扰后能够自动恢复到原来状态的能力。电网输电通道的静态极限输送功率是指电网能够满足静态稳定要求的输电功率临界值。静态稳定包含:(I)由功-角特性或小扰动稳定性确定的静态稳定；(2)由电压特性确定的静态稳定；(3)电网元件N-1静态安全等。
[0004]伴随电网结构的加强，在实际电网中功-角特性或小扰动稳定性确定的静态稳定极限远大于由电压特性确定的静态稳定极限和元件N-1安全极限。因此重点是判定电压特性确定的静态稳定极限和线路N-1安全极限，本发明的解决问题也是判定电压特性确定的静态稳定极限和线路N-1安全极限，不考虑功-角特性确定的静态稳定极限。
[0005]判定电压特性确定的静态稳定极限可通过如下描述:
[0006]在图2简单电力系统中，当维持始平衡节点电压不变时，末端电压和负荷功率之间的关系如图3所不。
[0007]显然，当输送某一功率P时，对应的运行点有二个，即曲线上半部的稳定点BI和曲线下半部的不稳定运行点B2。BI点对应着高电压解，B2点对应低电压解。因此，有时亦称稳定运行区域和不稳定运行区域为高电压解区和低电压解区。随着负荷功率和输送功率的增大，BI点电压逐渐下降，B2逐渐上升。两个点重合则达到电压稳定的极限点(或崩溃点)。
[0008]电网元件N-1静态安全分析可通过如下描述:
[0009]当输送某一功率P时，如果某I个电网元件(线路、变压器、母线等)发生停运，造成其它电网元件的运行电流超过了该元件允许的额定电流，或电网元件的运行电压超出了国标允许的范围，则认为不满足N-1静态安全。
[0010]在现有技术中计算输电通道静态极限输电能力的计算方法是:分别独立地计算静态电压稳定极限和N-1静态安全极限，两者比较以后取其中的最小值作为输电通道的静态极限输电能力。这种计算方法存在以下缺点:静态电压稳定计算从初始点开始，一直计算到极限点结束，可能存在不必要的计算，造成计算耗时增加，实际电网运行过程中往往还没有达到电压安全极限前，很可能因部分线路或变压器超出热稳定约束、母线电压安全约束等情况，已经不满足静态安全条件，导致后面的计算实际上已经没有意义；电网运行要求满足N-1准则，因此静态电压稳定计算和静态安全分析都要基于事先确定的故障集进行N-1方式制定和计算分析，两者的计算存在重叠，分别独立地计算静态电压稳定极限和N-1静态安全极限，计算中存在重复的工作量。
[0011]因此亟需提出一种输电通道静态输送功率极限计算方法能够简单、快速、准确地计算输电通道的静态极限输电能力。
【发明内容】
[0012]本发明的目的提供一种基于连续潮流分析的输电通道静态输送功率极限计算方法，其特征在于，包括以下步骤:步骤一:电网在某一给定方式下运行进行重负荷潮流计算，所述重负荷潮流计算为通过输电通道功率修正后加重输电通道功率，再进行电网潮流计算；步骤二:根据所述重负荷潮流计算过程中的收敛性来判定当前运行点是否靠近静态电压稳定极限，当重负荷潮流计算过程中不收敛时，预示静态电压稳定性已经开始接近极限；步骤三:当重负荷潮流计算过程中不收敛，则改用连续潮流法搜索具体的静态电压稳定极限，同步开展静态安全分析；步骤四:出现静态安全极限或静态电压稳定极限中的任一个，则表明输电通道已经达到当前方式的静态极限；步骤五:根据电网运行人员工作需求，对n+1种给定的运行方式重复步骤一至步骤四的计算，每种电网运行方式得到I个极限值，这n+1个值中的最小值作为该通道静态输电功率极限，其中n+1种给定方式为一种基本运行方式和η种故障运行方式，其中η为自然数。
[0013]在本发明的一实施例中所述重负荷潮流计算方法采用PQ解耦法，当迭代次数达200次及以上仍不收敛，则认为当前运行点的静态电压稳定性已经开始接近极限。所述的输电通道功率修正为送电端电网和受电端电网按指定步长进行两端发电功率或负荷功率的调整，从而建立起输电通道不同输送功率下的电网运行方式，其中电网损耗变化可平衡在指定侧，所述指定侧为送电端或受电端，其中改送端电网发电机功率值过程中受发电机上限容量限制，更改受端电网发电机功率值过程中受发电机下限容量限制。
[0014]所述步骤四中出现静态安全极限或静态电压稳定极限中的任一个，具体指每一次输电通道功率修正和加重输电通道功率后，都需要进行静态安全分析；当采用连续潮流法搜索具体的静态电压稳定极限中，同步进行静态安全分析；只要上述任一过程中出现不满足静态安全条件或不满足静态电压稳定条件，则认为当前的输电通道功率就是静态输送功率极限。
[0015]该计算方法能够实现节约计算耗时，避免不必要的计算以及重复性计算的目的。
[0016]为了让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显，下文将配合所附图示，作详细说明如下。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为现有技术两电网间进行功率交换示意图。
[0018]图2为现有技术图简化的电力系统示意图。
[0019]图3为图2中节点2的PV曲线图。
[0020]图4为本发明的具体计算流程图。
[0021 ] 图5为功率调整的不意图。
[0022]图6是图4流程中“计算”子流程。
[0023]图7为图6中“电压稳定极限计算”子流程。
[0024]图8为连续潮流法计算得到的PV曲线图。
【具体实施方式】
[0025]本发明一实施例的计算流程图参见图4。
[0026]按图4所示流程对“电网全模型方式”和η种“电网故障集方式”进行通道静态输电功率极限计算，这n+1个极限值其中的最小值作为该通道静态输电功率极限:
[0027]I)其中，“电网全模型方式”是指电网运行人员给定的电网基本运行方式，方式的具体特点根据电网运行人员的具体工作需求来确定，一般电网运行人员最关注高峰负荷对应的最大运行方式，但也可能是低谷负荷运行方式或腰荷运行方式；
[0028]2) “输电通道功率修正”的【具体实施方式】为:通过图5所示的两种调整方式，来增加输电通道的功率输送:
[0029]A、在送端都是指定电源集合中发电机出力的增加方式，包括按发电机出力占电源集合总发电出力的比例增加功率，按容量裕度占电源集合总容量裕度的比例增加功率，按照人工指定的增加顺序和发电出力增加幅度增加功率。发电机功率增加过程中受发电机容量限制；
[0030]B、在受纟而有两种调整方式:
[0031]1、在受端指定电源集合中发电机出力的减少方式，包括按发电机出力占电源集合总发电的比例减少功率，按容量裕度占电源集合总容量裕度的比例减少功率，按照人工指定的减少顺序和减少幅度减少发电机出力。发电机出力减少过程中受发电机容量限制；
[0032]2、在受端指定负荷集合和负荷的增加方式，包括按各个负荷占负荷集合总功率比例，等比例增加有功、无功和保持功率因数增加，负荷集合中负荷等幅值增加有功、无功和保持功率因数增加，按人工指定的增加顺序和增加幅度增加负荷功率。
[0033]图6是图4流程中“计算”子流程:
[0034]I)其中，“电网安全约束”包括:电网无故障方式和故障集方式下发电机容量上下限约束、电网无故障方式和故障集方式下线路和变压器潮流安全约束、电网无故障方式和故障集方式下母线电压安全约束、电网故障集方式下故障前后的电压变化约束、电网无故障方式和故障集方式下无功储备约束等；
[0035]2)其中“重负荷潮流计算”的实施方式为:在初始给定的基本方式下，通过图6中“输电通道功率修正”后，加大输电通道功率以后进行电网潮流计算；
[0036]3)其中“计算控制”的控制方式为:计算到极限点方式:这种控制方式下，电网运行点到达电压极限点，计算停止；计算到不安全点方式:在这种控制方式下，电网运行点到达电网安全约束条件(包括电压上下限、电压波动上下限、指定区域无功裕度、发电机上下限、输电设备的功率限值)，计算停止。
[0037]4) “输电通道功率修正”的实施方式为:同图4 “输电通道功率修正”。
[0038]图7是图6流程中“电压稳定极限计算”子流程:
[0039]I)电压稳定极限计算的技术原理和方法:
[0040]在电压稳定计算中采用连续潮流法。一般的潮流计算的节点功率方程式为:
【权利要求】
1.一种基于连续潮流分析的输电通道静态输送功率极限分析方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一:电网在某一给定方式下运行进行重负荷潮流计算，所述重负荷潮流计算为通过输电通道功率修正后加重输电通道功率，再进行电网潮流计算； 步骤二:根据所述重负荷潮流计算过程中的收敛性来判定当前运行点是否靠近静态电压稳定极限，当重负荷潮流计算过程中不收敛时，预示静态电压稳定性已经开始接近极限； 步骤三:当重负荷潮流计算过程中不收敛，则改用连续潮流法搜索具体的静态电压稳定极限，同步开展静态安全分析； 步骤四:出现静态安全极限或静态电压稳定极限中的任一个，则表明输电通道已经达到当前方式的静态极限； 步骤五:根据电网运行人员工作需求，对Π+1种给定的运行方式重复步骤一至步骤四的计算，每种电网运行方式得到I个极限值，这n+1个值中的最小值作为该通道静态输电功率极限，其中n+1种给定方式为一种基本运行方式和η种故障运行方式，其中η为自然数。
2.根据权利要求1所述的基于连续潮流分析的输电通道静态输送功率极限分析方法，其特征在于:所述重负荷潮流计算方法采用PQ解耦法，当迭代次数达200次及以上仍不收敛，则认为当前运行点的静态电压稳定性已经开始接近极限。
3.根据权利要求1所述的基于连续潮流分析的输电通道静态输送功率极限分析方法，其特征在于:所述的输电通道功率修正为送电端电网和受电端电网按指定步长进行两端发电功率或负荷功率的调整，从而建立起输电通道不同输送功率下的电网运行方式，其中电网损耗变化可平衡在指定侧，所述指定侧为送电端或受电端，其中更改送端电网发电机功率值过程中受发电机上限容量限制，更改受端电网发电机功率值过程中受发电机下限容量限制。
4.根据权利要求1所述的基于连续潮流分析的输电通道静态输送功率极限分析方法，其特征在于:所述步骤四中出现静态安全极限或静态电压稳定极限中的任一个，具体指每一次输电通道功率修正和加重输电通道功率后，都需要进行静态安全分析；当采用连续潮流法搜索具体的静态电压稳定极限中，同步进行静态安全分析；只要上述任一过程中出现不满足静态安全条件或不满足静态电压稳定条件，则认为当前的输电通道功率就是静态输送功率极限。
【文档编号】H02J3/06GK104078979SQ201410340358
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年7月16日 优先权日:2014年7月16日
【发明者】林章岁, 胡臻达, 林毅, 杨晓东, 吴威 申请人:国家电网公司, 国网福建省电力有限公司, 国网福建省电力有限公司经济技术研究院