一種針對電網(wǎng)斷面熱穩(wěn)定極限的快速評估方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種針對電網(wǎng)斷面的熱穩(wěn)定極限進行快速評 估的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國電網(wǎng)的不斷發(fā)展，主網(wǎng)架結(jié)構(gòu)日益增強。為提升運行的可靠性和靈活性， 以特高壓交直流線路構(gòu)成主網(wǎng)架的特點更加突出。在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)展變化的過程中，電網(wǎng)穩(wěn) 定問題的主要矛盾和焦點由發(fā)展初期的暫穩(wěn)問題，逐步過渡到受限于電力設(shè)備自身容量的 熱穩(wěn)定問題。因此，研究電網(wǎng)的熱穩(wěn)定問題及其解決方案，尤其是斷面的熱穩(wěn)極限問題已經(jīng) 成為電網(wǎng)生產(chǎn)實際中不可回避的重要課題。
[0003] 關(guān)于斷面熱穩(wěn)定極限的評估方法，國內(nèi)外開展了不少研究，包括：線性或二次規(guī)劃 法、連續(xù)潮流法、遺傳算法、蒙特卡羅模擬法等。采用這類方法往往需要完善的后期軟件維 護工作，由于電網(wǎng)發(fā)展變化較快，而相關(guān)軟件的實時更新無法盡如人意。因此在實際電網(wǎng)調(diào) 度中，涉及到斷面熱穩(wěn)定極限的求取仍需要調(diào)度人員進行手動計算，而這類方法與調(diào)度人 員實際采用的方式調(diào)整方法差別往往較大，不利于在實際電網(wǎng)中的推廣應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明提出了一種能夠快速基于斷面潮流按阻抗 分配原理的熱穩(wěn)定極限快速評估方法。
[0005] 為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0006] -種電網(wǎng)斷面熱穩(wěn)定極限的快速評估方法，包括以下步驟：
[0007] (1).計算構(gòu)成電網(wǎng)斷面各條線路的初始有功潮流；
[0008] (2).對電網(wǎng)斷面進行N-I開斷故障仿真，以得到電網(wǎng)斷面各條線路開斷后在運線 路的有功潮流；
[0009] (3).判定電網(wǎng)斷面各條線路是否運行于熱穩(wěn)定極限，根據(jù)判斷結(jié)果選擇執(zhí)行步驟 ⑷或步驟（9);
[0010] (4).生成電網(wǎng)斷面支路有功潮流變化率矩陣λ ;
[0011] (5).生成運行于熱穩(wěn)極限狀態(tài)下的電網(wǎng)斷面有功潮流矩陣Pt ;
[0012] (6).根據(jù)電網(wǎng)斷面有功潮流矩陣Pt對電網(wǎng)斷面的熱穩(wěn)定極限有功功率進行評 估；
[0013] (7).根據(jù)評估結(jié)果調(diào)整電網(wǎng)運行方式；
[0014] (8).對調(diào)整后的電網(wǎng)運行方式進行N-I開斷故障仿真，根據(jù)判斷結(jié)果選擇執(zhí)行步 驟⑷或步驟（9);
[0015] (9).輸出斷面熱穩(wěn)定極限的評估結(jié)果。
[0016] 優(yōu)選地，所述步驟（1)中，通過PSD-BPA潮流程序計算構(gòu)成電網(wǎng)斷面各條線路的初 始有功潮流。
[0017] 優(yōu)選地，所述步驟（2)中，通過PSD-BPA暫態(tài)穩(wěn)定程序?qū)λ芯康碾娋W(wǎng)斷面進行 N-I開斷故障仿真，得到電網(wǎng)斷面各條線路開斷后運行線路的有功潮流；進行所述開斷故 障仿真的元件為：組成電網(wǎng)斷面的N條線路，N為正整數(shù)。
[0018] 優(yōu)選地，所述步驟（3)的方法為：
[0019] 首先，通過下式將電網(wǎng)斷面各條線路的熱穩(wěn)定極限電流折算為熱穩(wěn)定極限有功功 率：
[0020]
[0021] 式中，Iniax為電網(wǎng)斷面中線蹐的熱穩(wěn)足極I很電流，1_ = KIs ;K為溫度校正系數(shù)；Is 為環(huán)境溫度為25°C時線路的安全電流；COSp為功率因數(shù)，一般取值為〇. 95 ;Pt為電網(wǎng)斷面 中線路的熱穩(wěn)定極限有功功率；
[0022] 其次，判斷電網(wǎng)斷面各條線路的有功潮流是否達到了相應(yīng)線路的熱穩(wěn)定極限有功 功率：
[0023] 當(dāng)斷面中η條線路的有功潮流先于其它（N-n)條線路達到了其熱穩(wěn)定極限有功功 率P t值，說明所研究斷面的有功潮流達到了熱穩(wěn)定極限有功功率，則執(zhí)行步驟（9);反之， 執(zhí)行步驟⑷；其中，η為整數(shù)且1彡η彡N。
[0024] 優(yōu)選地，所述步驟（4)包括：電網(wǎng)斷面線路N-I開斷后，根據(jù)運行線路有功潮流的 變化生成有功潮流變化率矩陣λ如下所示：
[0025]
[0026] 其中，將矩陣λ中第k行、第j列的參數(shù)定義為線路j開斷在線路k上產(chǎn)生的 有功潮流變化率λ kj，，Hkj為線路j開斷后在線路k上的有功潮流轉(zhuǎn)移比， Xj
4 j，xk、x_j分別為線路k、j的電抗。
[0027] 優(yōu)選地，所述步驟（5)中，運行于熱穩(wěn)定極限狀態(tài)下的電網(wǎng)斷面有功潮流矩陣Pt 如下所示：
[0028]
[0029] 其中，矩陣Pt各元素的含義為：對應(yīng)于矩陣Pt的第j列，即為線路j開斷前電網(wǎng)斷 面中各條線路的有功潮流；矩陣的對角線元素P,通過下式求得：
[0030]
[0031] 式中，Pkt為電網(wǎng)斷面中線路k的熱穩(wěn)定極限有功功率，Pto =^WftmaxCosp,
Ikniax為電網(wǎng)斷面中線路k的熱穩(wěn)定極限電流，Ik_ = KIks，K為溫度校正系數(shù)，Iks為環(huán)境溫 度為25°C時線路k的安全電流，COS0為功率因數(shù)；Pkj為線路k在線路j未開斷前的有功潮 流， j。矩陣Pt的反映并給出了斷面各元件開斷前的潮流分布情況。
[00JZ」 VLiJZEHli，步驟（6)中，對矩陣Pt各列分別求和，得到電網(wǎng)斷面在線路j開斷前 的運行功率，所有求和值中的最小值，即為電網(wǎng)斷面的實際熱穩(wěn)定極限有功功率Pst，所述 Pst如下所示：
[0033]
[0034] 式中，對應(yīng)于Pst取最小值時的j，即為電網(wǎng)斷面熱穩(wěn)定極限有功功率的支路開斷 約束故障；N為組成電網(wǎng)斷面的線路總數(shù)，P,為線路j開斷前電網(wǎng)斷面各線路的有功潮流， Ply為線路k在線路j未開斷前的有功潮流。因此，采用本方法即可以快速地對斷面熱穩(wěn)極 限進行評估，同時也定位了斷面的約束故障。
[0035] 優(yōu)選地，所述步驟（7)中，根據(jù)電網(wǎng)斷面熱穩(wěn)定極限有功功率的評估結(jié)果，得到電 網(wǎng)斷面當(dāng)前有功潮流與熱穩(wěn)定極限有功功率間的差額，根據(jù)此差額調(diào)整電網(wǎng)斷面兩端的開 機量。
[0036] 優(yōu)選地，所述步驟（8)中，通過PSD-BPA暫態(tài)穩(wěn)定程序?qū)φ{(diào)整后的電網(wǎng)斷面進行 N-I開斷故障仿真，仿真所選擇的故障為步驟（6)中確定的斷面約束故障。若電網(wǎng)斷面達到 熱穩(wěn)定極限有功功率，則執(zhí)行步驟（9);否則，執(zhí)行步驟（4)。
[0037] 優(yōu)選地，所述步驟（9)中，輸出電網(wǎng)斷面熱穩(wěn)定極限評估結(jié)果包括：電網(wǎng)斷面的熱 穩(wěn)定極限有功功率和對應(yīng)的約束故障。
[0038] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：
[0039] 基于斷面潮流按阻抗分配原理的熱穩(wěn)定極限快速評估方法，可以實現(xiàn)電網(wǎng)斷面熱 穩(wěn)定極限的快速評估，并能準確定位斷面熱穩(wěn)定極限的約束故障。本方法最大的優(yōu)點在于 可實現(xiàn)熱穩(wěn)定極限的快速手動求解，為調(diào)度人員進行熱穩(wěn)定極限計算提供了一種標(biāo)準方 法、流程，為軟件開發(fā)人員提供了可供參考的理論依據(jù)。
【附圖說明】
[0040] 圖1經(jīng)由斷面互聯(lián)的兩等值系統(tǒng)示意圖；
[0041] 圖2斷面熱穩(wěn)定極限的評估流程示意圖；
[0042] 圖3豫北斷面一次接線示意圖。
【具體實施方式】
[0043] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的評估方法做進一步的詳細說明。
[0044] 本例所提出的一種針對電網(wǎng)斷面熱穩(wěn)定極限的快速評估方法，用于調(diào)度生產(chǎn)中對 電網(wǎng)斷面熱穩(wěn)定極限的快速評估，包括以下步驟：
[0045] (1).計算電網(wǎng)的初始潮流；
[0046] (2) ·對斷面進行N-I開斷故障仿真；
[0047] (3).判定斷面是否運行與熱穩(wěn)定極限，根據(jù)判斷結(jié)果轉(zhuǎn)至步驟（4)或（9);
[0048] (4).生成斷面支路有功潮流變化率矩陣λ ;
[0049] (5).生成斷面運行于熱穩(wěn)極限狀態(tài)下的斷面有功潮流矩陣Pt ;
[0050] (6).根據(jù)得到有功潮流矩陣對斷面的熱穩(wěn)定極限進行評估；
[0051] (7).根據(jù)評估結(jié)果調(diào)整電網(wǎng)運行方式；
[0052] (8).對調(diào)整后的運行方式進行N-I開斷仿真，根據(jù)判斷結(jié)果轉(zhuǎn)至步驟（4)或（9);
[0053] (9).輸出斷面熱穩(wěn)定極限的評估結(jié)果。
[0054] 在步驟（1)中，對電網(wǎng)進行一次初始潮流計算，確定所研究斷面的初始運行狀態(tài)， 得到構(gòu)成電網(wǎng)斷面的各條線路的有功潮流。
[0055] 在步驟（2)中，對研究的電網(wǎng)斷面進行N-I開斷故障仿真，對組成斷面的N條線路 進行一輪開斷。
[0056] 在步驟（3)中，斷面各線路的熱穩(wěn)定極限折算為有功潮流，對應(yīng)的公式如下：
[0057]
[0058] Inax = KIs
[0059] 上式中，1_為線路的熱穩(wěn)定極限電流，Is為環(huán)境溫度為25°C時線路的安全電流， K為溫度校正系數(shù)，功率因數(shù)COS爐一般取〇. 95, Pt為線路的熱穩(wěn)定極限有功功率。當(dāng)斷面 中η條線路的有功潮流先于其它（N-n)條線路達到了其熱穩(wěn)定極限有功功率P t值，則所研 究斷面的有功潮流達到了熱穩(wěn)定極限，其中η的取值范圍是：1 < η < N。
[0060] 在步驟（4)中，斷面線路N-I開斷后，根據(jù)在運線路有功潮流的變化生成有功潮流 變化率矩陣λ。其具體定義可結(jié)合附圖1來予以解釋。附圖1所示的兩等值系統(tǒng)間斷面有 功潮流可按式（1)進行計算。
[0061]
[0062]
(I)
[0063] i =卜-N
[0064] 由式⑴可以看出，斷面的有功潮流按照各條線路的電抗成比例分配，即P11A 312 = Xi2/Xil °
[0065] 若線路1,開斷，由于斷面兩側(cè)系統(tǒng)有功的供需沒有發(fā)生變化，斷面總的有功潮流 將保持不變，線路1,開斷前有功潮流P,將分配至斷面其它線路。其中，線路Ik在^開斷后 的有功潮流如式（2)所示。
[0066]
(2)
[0067] 因此，可以得到線路Ik有功潮流的增量APk]如式（3)所示。
[0068]
⑶
[0069] P:即為亦運各備線路有功潮流增量夕和，如式⑷所示。
[0070]
(4)
[0071] 其中，k古j。根據(jù)式（3)~（4)，可以得到線路1,開斷后在線路Ik上的有功潮流 轉(zhuǎn)移比n k_j，如式（5)所示。
[0072] ,、 (5)
[0073] k ^ j
[0074] 可以看出，P jf按照電抗比例關(guān)系分配至剩余的各條線路。至此，可以給出線路Ij 開斷在線路Ik上產(chǎn)生的有功潮流變化率Aki定義，其具體含義如式（6)所示。
[0075]
(6)
[0076] Akj反映了線路Ij的開斷在線路Ik上造成的有功潮流變化，由式（6)可以看出， 入k]是與斷面線路參數(shù)相關(guān)的確定值。根據(jù)式（6)，若k = j，則有APkk = Pk，因此Akk = 1. 0〇
[0077] 基于λ k]的含義，基于初始潮流，對附圖1所示斷面進行一輪開斷模擬之后，可以 得到一系列Ak j的值，生成矩陣λ，如下所示：
[0078]
[0079] 在步驟（5)中，附圖1所示系統(tǒng)斷面若已運行在熱穩(wěn)定極限狀態(tài)下，則必將會有某 條線路L的開斷，導(dǎo)致至少一條線路I k達到其熱穩(wěn)極限的情況出現(xiàn)。因此，可以計算得到 線路Ik在線路I j未開斷前的有功潮流如下所示：
[008