專利名稱：大電網(wǎng)設備過載在線靈敏度的智能聯(lián)切方法
技術領域：
本發(fā)明屬電網(wǎng)控制領域，更準確地說本發(fā)明涉及一種大電網(wǎng)設備過載在線靈敏度計算的智能切機/切負荷選擇的方法。

背景技術：
文獻一《識別電壓崩潰邊緣的新型電網(wǎng)靈敏度分析方法(A New PowerSensitivity Method of Ranking Branch Outage contingencies forVoltage Collapse)》(IEEE Trans，2002)根據(jù)功率對故障支路靈敏度排序，識別對電壓崩潰影響輕重緩急的支路。根據(jù)靈敏度大小，快速排除嚴重故障以防止電壓崩潰。該方法存在的問題主要是沒有考慮負荷的無功特性約束。而現(xiàn)代電力系統(tǒng)是一個復雜的非線性時變系統(tǒng)，新型電力電子設備的投入更是引入各類不確定因素，不考慮約束的靈敏度指標不能完全反應實際電網(wǎng)的物理狀況。
文獻二《應用于電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制的靈敏度分析方法(sensitivityfor power system steady-state control)》(IEE Proc-Gener，Transm，andDistrib，1997)介紹了利用泰勒級數(shù)二階展開式推出的二階靈敏度計算方法，但公式復雜，計算量巨大，不能用于在線分析。
文獻《系統(tǒng)靈敏度理論導論》《電力系統(tǒng)靜態(tài)安全分析》等均給出了不同的靈敏度數(shù)學模型及計算方法，缺乏統(tǒng)一的理論基礎，在工程應用領域需考慮可行的簡化算法。


發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是，克服現(xiàn)有技術選擇切機/切負荷方法的缺點，提供一種高靈敏度、高計算速度的大電網(wǎng)設備過載在線靈敏度的智能聯(lián)切方法，以滿足在線應用。
本發(fā)明采取的靈敏度分析算法如下如將電力系統(tǒng)中的發(fā)電機、負荷都作為節(jié)點注入電流來表示，系統(tǒng)可作為帶節(jié)點注入電流的等值網(wǎng)絡，可列出網(wǎng)絡的節(jié)點電壓方程如下 IN＝YNUN (1) 式中IN為節(jié)點注入電流向量，發(fā)電機節(jié)點為正，負荷節(jié)點為負(以流入節(jié)點的方向作為節(jié)點注入電流的參考方向)；UN為節(jié)點電壓向量；YN為節(jié)點導納矩陣，可以根據(jù)網(wǎng)絡的節(jié)點關聯(lián)矩陣A和支路導納矩陣Y得到YN＝AYAT 對于線性網(wǎng)絡，其支路電流IB與節(jié)點電壓之間關系可表示為 IB＝YATUN (2) 根據(jù)(1)、(2)式，可得出網(wǎng)絡支路電流與節(jié)點注入電流之間存在以下關系 IB＝YATYN-1IN (3) 從式(3)可以看出，支路電流與節(jié)點注入電流之間為線性關系，這里將支路電流與節(jié)點注入電流間的線性系數(shù)矩陣稱作網(wǎng)絡的相關度系數(shù)矩陣，記為C(λ)，以λki表示矩陣中的元素，其表達式為 C(λ)＝YATYN-1 (4) 對于一個包含n個節(jié)點，b條支路的網(wǎng)絡，可知C(λ)為b*n階矩陣，且系數(shù)矩陣C(λ)具有以下特點 (1)C(λ)僅與網(wǎng)絡參數(shù)及拓撲結構相關，不會受到支路電流和節(jié)點注入電流變化的影響。
(2)對于第k條支路來說，其上的電流為各節(jié)點注入電流的線性組合，且與節(jié)點i注入電流相關度為λki，即|λ|越大，節(jié)點i注入電流變化對支路k上電流的影響也越大。
(3)對于第k條支路來說，當節(jié)點i注入電流與支路k電流的相關度系數(shù)λki的實部為正時，則節(jié)點注入電流減小對應于支路電流的減?。划敼?jié)點i注入電流與支路k電流的相關度系數(shù)λki的實部為負時，則節(jié)點注入電流增大對應于支路電流的減小。
當支路k出現(xiàn)過負荷后，要降低支路k的電流以保證不過載，其最佳控制點必然是與支路電流相關度最大的節(jié)點，即λki最大項所對應的節(jié)點。由于發(fā)電機節(jié)點注入電流的方向與參考方向相同，負荷節(jié)點注入電流的方向與參考方向相反，可由電網(wǎng)運行方式在線形成，并根據(jù)過負荷支路所對應C(λ)中的相應行來選取最佳的切機、切負荷控制點。
本發(fā)明的有益效果如下考慮到電力系統(tǒng)分析與控制的某些應用領域(如最優(yōu)潮流，靜態(tài)安全分析，過載控制)中可行的簡化靈敏度算法，該算法能如實反映系統(tǒng)的物理狀況，通過上述理論尋找最優(yōu)切機/切負荷控制點方案簡單明了，計算速度快，可用于電網(wǎng)運行過載控制等方面的在線計算。

具體實施例方式 實施例，將本發(fā)明方法應用于500kV斗山主變過載聯(lián)切負荷系統(tǒng)。斗山站穩(wěn)控裝置主要解決斗山主變N-1故障引起的斗山主變過載問題；接收其下屬各執(zhí)行站上送的每輪可切負荷容量及220kV元件的實時功率；向其下屬各執(zhí)行站(長新、濱江、塘頭、石塘灣、東園)發(fā)送相應的切負荷命令，從而確保該區(qū)域電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。
1、過載判據(jù) 由斗山主變N-1故障引起的斗山主變過載 ①一臺主變判出跳閘 ②剩下的主變判出過載 ③裝置啟動前兩臺主變功率和≥策略表定值P0 ④判出跳閘的主變事故后功率＜策略表定值P+ ①②③④全滿足，就認為是由斗山主變N-1故障引起的主變過載。需按過載容量聯(lián)切負荷。
2、切負荷容量的確定 過載動作時按過載容量切除負荷。
過載切除容量＝(過載動作時刻主變的功率—主變過載動作功率定值)*過載放大系數(shù)。
若兩臺主變同時過載，則切除容量為兩臺主變所需切除容量之和。
3、切負荷原則 各站分輪級切負荷，同一輪級各站順序按在線靈敏度計算結果排序，總量恰好夠切的原則來執(zhí)行切負荷； 在每個執(zhí)行站對于其采集的每個負荷單元都有一個優(yōu)先值，數(shù)值越小優(yōu)先級越高，越優(yōu)先被切除。
在斗山站對與其相聯(lián)系的每個執(zhí)行站都有一個優(yōu)先級定值，數(shù)值越小優(yōu)先級越高。
舉例說明 斗山主變N-1故障引起的過載需切除負荷，切除容量＝200MW。
長新站線路1優(yōu)先級＝1，線路1功率＝20MW；線路2優(yōu)先級＝2，線路2功率＝50MW；其它線路不可切。
濱江站線路1優(yōu)先級＝1，線路1功率＝20MW；線路2優(yōu)先級＝2，線路2功率＝60MW；其它線路不可切。
塘頭站線路1優(yōu)先級＝1，線路1功率＝20MW；線路2優(yōu)先級＝2，線路2功率＝70MW；其它線路不可切。
石塘灣站線路1優(yōu)先級＝1，線路1功率＝20MW；線路2優(yōu)先級＝2，線路2功率＝80MW；其它線路優(yōu)先級不可切。
東園站線路1優(yōu)先級＝1，線路1功率＝20MW；線路2優(yōu)先級＝2，線路2功率＝90MW；其它線路不可切。
斗山站按在線靈敏度算法計算得到各負荷站點對過載設備的相關度排序，例如計算結果如下長新站優(yōu)先級＝1，濱江站優(yōu)先級＝2，塘頭站優(yōu)先級＝3，石塘灣站優(yōu)先級＝4，東園站優(yōu)先級＝5。
優(yōu)先級為1的各執(zhí)行站負荷總量＝20*5＝100MW。
優(yōu)先級為2的負荷線，長新站＝50MW，長新站+濱江站＝50+60＝110MW。
200MW＞100MW+50MW，200MW＜100MW+110MW。
因此系統(tǒng)動作切除線路為各執(zhí)行站的線路1，以及長新和濱江站的線路2。
實施例2江蘇蘇北聯(lián)合切機系統(tǒng) 其實切機系統(tǒng)和切負荷系統(tǒng)的應用類似，只不過關聯(lián)方向相反而已。
故障導致線路過載，主站裝置依據(jù)過載線路切機序位表中的定值(即切機順序)來進行切機控制，每個輪次只切一臺機組。
過載線路切機序位表 由于有了本發(fā)明的快速靈敏度計算方法，可以實現(xiàn)在線計算刷新過載線路切機序位表，實現(xiàn)對切機站點和輪級的優(yōu)選。如一次判斷動作后過載未消失，則循環(huán)至過載現(xiàn)象消失結束。
本發(fā)明按照優(yōu)選實施例進行了說明，應當理解，上述實施例不以任何形式限定本發(fā)明，凡采用同類變換形式所獲得的技術方案，均落在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1、大電網(wǎng)設備過載在線靈敏度的智能聯(lián)切方法，其特征是將電力系統(tǒng)中的發(fā)電機、負荷都作為節(jié)點注入電流來表示，系統(tǒng)作為帶節(jié)點注入電流的等值網(wǎng)絡，列出網(wǎng)絡的節(jié)點電壓方程如下
IN＝YNUN (1)
式中IN為節(jié)點注入電流向量，發(fā)電機節(jié)點為正，負荷節(jié)點為負，以流入節(jié)點的方向作為節(jié)點注入電流的參考方向；UN為節(jié)點電壓向量；YN為節(jié)點導納矩陣，根據(jù)網(wǎng)絡的節(jié)點關聯(lián)矩陣A和支路導納矩陣Y得到YN＝AYAT，對于線性網(wǎng)絡，其支路電流IB與節(jié)點電壓之間關系可表示為
IB＝YATUN(2)
根據(jù)(1)、(2)式，可得出網(wǎng)絡支路電流與節(jié)點注入電流之間存在以下關系
IB＝YATYN-1IN(3)
將支路電流與節(jié)點注入電流間的線性系數(shù)矩陣稱作網(wǎng)絡的相關度系數(shù)矩陣，記為C(λ)，以λki表示矩陣中的元素，其表達式為
C(λ)＝YATYN-1 (4)
對于一個包含n個節(jié)點，b條支路的網(wǎng)絡，可知C(λ)為b*n階矩陣，當支路k出現(xiàn)過負荷后，要降低支路k的電流以保證不過載，其最佳控制點必然是與支路電流相關度最大的節(jié)點，即λki最大項所對應的節(jié)點，由此根據(jù)過負荷支路所對應C(λ)中的相應行來選取最佳的切機、切負荷控制點。
全文摘要
大電網(wǎng)設備過載在線靈敏度的智能聯(lián)切方法，將電力系統(tǒng)中的發(fā)電機、負荷都作為節(jié)點注入電流來表示，列出網(wǎng)絡的節(jié)點電壓方程IN＝YNUN，將支路電流與節(jié)點注入電流間的線性系數(shù)矩陣稱作網(wǎng)絡的相關度系數(shù)矩陣，記為C(λ)，以λki表示矩陣中的元素，其表達式為C(λ)＝YATYN-1，根據(jù)過負荷支路所對應C(λ)中的相應行來選取最佳的切機、切負荷控制點。本發(fā)明算法能如實反映系統(tǒng)的物理狀況，通過上述理論尋找最優(yōu)切機/切負荷控制點方案簡單明了，計算速度快，可用于電網(wǎng)運行過載控制等方面的在線計算。
文檔編號H02J3/38GK101299530SQ200710135090
公開日2008年11月5日 申請日期2007年11月8日 優(yōu)先權日2007年11月8日
發(fā)明者劉華偉, 李碧君, 寰 朱, 楊衛(wèi)東, 李海峰, 鮑顏紅, 王小英 申請人:江蘇省電力公司, 國網(wǎng)南京自動化研究院