利用接線方式調(diào)整和發(fā)電機(jī)出力優(yōu)化限制短路電流的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用接線方式調(diào)整和發(fā)電機(jī)出力優(yōu)化限制短路電流的方法，其主要特征在于發(fā)電機(jī)出力優(yōu)化和接線方式調(diào)整的綜合運(yùn)用，以及限流方案的全網(wǎng)線損評(píng)估。其主要步驟如下：（1）發(fā)電機(jī)出力優(yōu)化計(jì)算；（2）接線方式調(diào)整計(jì)算；（3）線損評(píng)估計(jì)算，依據(jù)短路電流限制目標(biāo)和運(yùn)行損耗約束，確定最終的短路電流限制方案。本發(fā)明的方法針對(duì)主干電網(wǎng)出現(xiàn)局部斷路器遮斷容量不足時(shí)，能夠盡量避免購(gòu)置額外的故障限流設(shè)備、在過渡期內(nèi)確保以適當(dāng)?shù)倪\(yùn)行損耗或可靠性代價(jià)維持電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定，是一種過渡期兼具可行性和經(jīng)濟(jì)性的故障限流方案。
【專利說(shuō)明】利用接線方式調(diào)整和發(fā)電機(jī)出力優(yōu)化限制短路電流的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于大型互聯(lián)電力系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種利用接線方式調(diào)整和發(fā)電機(jī)出 力優(yōu)化限制短路電流的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，如何將主干電網(wǎng)短路電流水平控制在合理的范圍之內(nèi)，已成為我國(guó)多個(gè) 區(qū)域電網(wǎng)如：華東電網(wǎng)（上海、浙江)、南方電網(wǎng)（廣東、貴州）等電網(wǎng)運(yùn)行管理和規(guī)劃設(shè)計(jì)中 亟需解決的問題。目前，許多國(guó)內(nèi)外的專家學(xué)者正在深入研究并著力推廣以電力電子、超導(dǎo) 為核心的主動(dòng)故障電流限制技術(shù)，但應(yīng)認(rèn)識(shí)到安裝超高壓限流裝置（FCL)或直接更換更大 容量的斷路器、電流互感器等電氣一次設(shè)備，由于購(gòu)買和安裝設(shè)備需要大約幾個(gè)月甚至一 年以上的過渡期(這還未計(jì)及現(xiàn)有超高壓故障限流裝備技術(shù)提升或500kV/80kA級(jí)別斷路 器等電氣一次設(shè)備研發(fā)所需的產(chǎn)業(yè)化周期)，在這一期間，電網(wǎng)可能存在發(fā)生短路故障而斷 路器不能及時(shí)斷開故障電流的風(fēng)險(xiǎn)。現(xiàn)有技術(shù)中，公開了一種充分利用現(xiàn)有設(shè)備，以調(diào)度手 段抑制故障電流的方法，但沒有對(duì)該類方法所呈現(xiàn)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析，對(duì)于串聯(lián)電抗 器或故障限流器措施的分析也并不夠深入，而單一使用調(diào)度手段控制短路電流的觀點(diǎn)似乎 也有所局限。還公開了另一種考慮潮流約束的限流措施優(yōu)化配置問題的求解方法，但暫未 考慮運(yùn)行損耗約束。有文獻(xiàn)指出過渡期可暫時(shí)通過分層分區(qū)供電、分母運(yùn)行、斷開或跳通線 路等措施，從系統(tǒng)運(yùn)行方式安排上進(jìn)行限制，但沒有提及發(fā)電機(jī)出力優(yōu)化和運(yùn)行損耗分析。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于克服上述缺點(diǎn)，針對(duì)超高壓限流裝備投運(yùn)前的過渡期，從運(yùn)行 調(diào)度優(yōu)化的角度出發(fā)，考慮運(yùn)行損耗，提出了一種利用接線方式調(diào)整和發(fā)電機(jī)出力優(yōu)化限 制短路電流的方法。
[0004] 本發(fā)明的一種利用接線方式調(diào)整和發(fā)電機(jī)出力優(yōu)化限制短路電流的方法，通過接 線方式調(diào)整和發(fā)電機(jī)出力優(yōu)化限制短路電流的具體步驟如下： (1) 確定需要降低短路電流的母線； (2) 切除離步驟（1)中母線電氣距離最近的發(fā)電機(jī)； (3) 搜尋一臺(tái)帶有低發(fā)電成本的替代發(fā)電機(jī)組； (4) 如果出現(xiàn)線路過載或穩(wěn)定問題，返回步驟（3)，否則輸出原有和替換出力發(fā)電機(jī)組 的數(shù)據(jù)； (5) 根據(jù)步驟（1)中確定的需要降低短路電流的母線，逐一開斷每條線路后，計(jì)算短路 電流； (6) 如果該母線短路電流沒有降低，返回步驟（5)，否則運(yùn)行步驟（7); (7) 如果出現(xiàn)線路過載或孤島供電，返回步驟（5);否則輸出當(dāng)線路斷開之后，可有效降 低短路電流的線路數(shù)據(jù)； (8) 針對(duì)步驟（4)和步驟（7)數(shù)據(jù)，進(jìn)行全網(wǎng)線損評(píng)估，給出調(diào)度方式優(yōu)化調(diào)整的短路 電流限制的方案，即可。
[0005] 上述利用接線方式調(diào)整和發(fā)電機(jī)出力優(yōu)化限制短路電流的方法，其特征在于：所 述步驟（8)，進(jìn)行全網(wǎng)線損評(píng)估的具體步驟如下： (a) 針對(duì)發(fā)電機(jī)出力優(yōu)化的短路電流限制方案，計(jì)算該運(yùn)行方式下的全網(wǎng)損耗； (b) 針對(duì)接線方式調(diào)整的短路電流限制方案，計(jì)算該運(yùn)行方式下的全網(wǎng)損耗； (c) 針對(duì)發(fā)電機(jī)出力優(yōu)化和接線方式調(diào)整的綜合短路電流限制方案，計(jì)算該運(yùn)行方式 下的全網(wǎng)損耗； (d) 依據(jù)短路電流限制目標(biāo)和運(yùn)行損耗約束，確定最終的短路電流限制方案。
[0006] 上述利用接線方式調(diào)整和發(fā)電機(jī)出力優(yōu)化限制短路電流的方法，其特征在于：所 述步驟（3 )中，發(fā)電機(jī)組為水電機(jī)組或高性能火電機(jī)組。
[0007] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有明顯的有益效果，由以上方案可知，首先，步驟（1)至 步驟（4)所述方法，通過優(yōu)化調(diào)度發(fā)電出力來(lái)有效降低指定母線或區(qū)域的短路電流水平， 其思路在于：為了解決電力系統(tǒng)在運(yùn)行過程中頻率調(diào)節(jié)、負(fù)荷分配和與相鄰電網(wǎng)間按計(jì)劃 進(jìn)行功率交換等問題，電力調(diào)度部門經(jīng)常使用有冗余發(fā)電量的發(fā)電機(jī)組參與自動(dòng)發(fā)電控制 (AGC)來(lái)維持電網(wǎng)正常運(yùn)行。如果離線分析或在線計(jì)算結(jié)果顯示系統(tǒng)可能出現(xiàn)部分母線短 路情況下，局部區(qū)域內(nèi)斷路器遮斷容量或電流互感器飽和特性等指標(biāo)不足。通過優(yōu)化調(diào)度 發(fā)電出力，改變故障母線看進(jìn)去的等效系統(tǒng)阻抗，降低了目標(biāo)母線或區(qū)域的短路電流，節(jié)省 了限流裝備投資，同時(shí)考慮了運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。
[0008] 其次，為了提高電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性，電力調(diào)度部門往往要求即使在N-1事件工 況下，系統(tǒng)也不能出現(xiàn)過載情況。然而，在提高電網(wǎng)可靠性的同時(shí)也會(huì)降低系統(tǒng)阻抗，從而 導(dǎo)致故障電流增大。當(dāng)存在部分短路區(qū)域內(nèi)的斷路器遮斷容量不足時(shí)，可以考慮通過開斷 相鄰的其他線路來(lái)隔離故障源和增加從故障側(cè)看進(jìn)去的系統(tǒng)阻抗，從而達(dá)到限制故障電流 的目的。步驟（5)至步驟（7)描述了上述思路的算法流程。
[0009] 最后，為了評(píng)估所得故障限流方案的經(jīng)濟(jì)性，利用步驟（8)可得到一個(gè)具備有效性 和經(jīng)濟(jì)性的基于運(yùn)行方式調(diào)整的短路電流限制解決方案。
[0010] 總的來(lái)看，本發(fā)明方法避免了購(gòu)置超高壓故障電流限制裝備，利用發(fā)電機(jī)出力優(yōu) 化、接線方式調(diào)整以及運(yùn)行損耗評(píng)估，以一定的運(yùn)行可靠性降低和運(yùn)行損耗增加為代價(jià)，保 證了電力系統(tǒng)在過渡期內(nèi)的運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性。
[0011] 可見，相較于采用串聯(lián)電抗、高阻抗變壓器、電力電子型故障限流器、超導(dǎo)型故障 電流限制器、全面升級(jí)斷路器等電氣一次設(shè)備、母線分段斷路器、超高壓開關(guān)站等現(xiàn)有措施 來(lái)說(shuō)，本發(fā)明具有較好的經(jīng)濟(jì)性和可行性以及較為明顯的有益效果。
[0012]

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013] 圖1為本發(fā)明發(fā)電機(jī)出力優(yōu)化的方法流程圖； 圖2為本發(fā)明接線方式調(diào)整的方法流程圖； 圖3為本發(fā)明考慮運(yùn)行損耗的利用接線方式調(diào)整和發(fā)電機(jī)出力優(yōu)化限制短路電流的 方法流程圖； 圖4為本發(fā)明采用的IEEE-25節(jié)點(diǎn)測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖； 圖5為本發(fā)明各種實(shí)施方式的有功損耗對(duì)比圖； 圖6為本發(fā)明各種實(shí)施方式的有功損耗百分比對(duì)比圖。
[0014]

【具體實(shí)施方式】
[0015] 以下結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明不受所述具體 實(shí)施例所限。
[0016] 實(shí)施例1 : 參見圖1，本發(fā)明的利用接線方式調(diào)整和發(fā)電機(jī)出力優(yōu)化限制短路電流的方法，僅通過 調(diào)度優(yōu)化發(fā)電機(jī)出力控制短路電流的應(yīng)用步驟如下： (1) 確定需要降低短路電流的母線； (2) 切除離步驟（1)中母線電氣距離最近的發(fā)電機(jī)； (3) 搜尋一臺(tái)帶有低發(fā)電成本的替代發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)組一般為水電機(jī)組或高性能火 電機(jī)組； (4) 如果出現(xiàn)線路過載或穩(wěn)定問題，返回步驟（3)，否則輸出原有和替換出力發(fā)電機(jī)組 的數(shù)據(jù)，即可。
[0017] 實(shí)施例2: 參見圖2,本發(fā)明的利用接線方式調(diào)整和發(fā)電機(jī)出力優(yōu)化限制短路電流的方法中，僅通 過開斷線路改變接線方式抑制故障電流的應(yīng)用步驟如下： (1) 確定需要降低短路電流的母線，逐一開斷每條線路后，計(jì)算短路電流； (2) 如果該母線短路電流沒有降低，返回步驟（1)，否則運(yùn)行步驟（3); (3) 如果出現(xiàn)線路過載或孤島供電，返回步驟（1);否則輸出當(dāng)線路斷開之后，可有效降 低短路電流的線路數(shù)據(jù)。
[0018] 實(shí)施例3: 參見圖3,本發(fā)明的利用接線方式調(diào)整和發(fā)電機(jī)出力優(yōu)化限制短路電流的方法，綜合考 慮發(fā)電機(jī)出力優(yōu)化、接線方式調(diào)整方法以及運(yùn)行損耗評(píng)估等約束的應(yīng)用步驟如下： (1) 確定需要降低短路電流的母線； (2) 切除離步驟（1)中母線電氣距離最近的發(fā)電機(jī)； (3) 搜尋一臺(tái)帶有低發(fā)電成本的替代發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)組為水電機(jī)組或高性能火電機(jī) 組； (4) 如果出現(xiàn)線路過載或穩(wěn)定問題，返回步驟（3)，否則輸出原有和替換出力發(fā)電機(jī)組 的數(shù)據(jù)； (5) 根據(jù)步驟（1)中確定的需要降低短路電流的母線，逐一開斷每條線路后，計(jì)算短路 電流； (6) 如果該母線短路電流沒有降低，返回步驟（5)，否則運(yùn)行步驟（7); (7) 如果出現(xiàn)線路過載或孤島供電，返回步驟（5);否則輸出當(dāng)線路斷開之后，可有效降 低短路電流的線路數(shù)據(jù)； (8) 針對(duì)步驟（4)和步驟（7)數(shù)據(jù)，進(jìn)行全網(wǎng)線損評(píng)估，給出調(diào)度方式優(yōu)化調(diào)整的短路 電流限制的方案，即可。
[0019] 所述步驟（8)，進(jìn)行全網(wǎng)線損評(píng)估的具體步驟如下： (a) 針對(duì)發(fā)電機(jī)出力優(yōu)化的短路電流限制方案，計(jì)算該運(yùn)行方式下的全網(wǎng)損耗； (b) 針對(duì)接線方式調(diào)整的短路電流限制方案，計(jì)算該運(yùn)行方式下的全網(wǎng)損耗； (c) 針對(duì)發(fā)電機(jī)出力優(yōu)化和接線方式調(diào)整的綜合短路電流限制方案，計(jì)算該運(yùn)行方式 下的全網(wǎng)損耗； (d) 依據(jù)短路電流限制目標(biāo)和運(yùn)行損耗約束，確定最終的短路電流限制方案。
[0020] 需要說(shuō)明的是，關(guān)于本發(fā)明方法應(yīng)用時(shí)，實(shí)施例1和實(shí)施例2的方法可單獨(dú)使用， 如果實(shí)施例1和實(shí)施例2的方法單獨(dú)使用時(shí)無(wú)法達(dá)到預(yù)期的故障限流水平或者一些區(qū)域短 路電流控制裕度需要增加時(shí)，可以考慮使用實(shí)施例3,即將開斷線路和調(diào)度優(yōu)化控制發(fā)電機(jī) 出力這兩種方法結(jié)合，甚至與限流器結(jié)合在一起使用，用來(lái)實(shí)現(xiàn)更好的故障限流水平。
[0021] 此外，將常規(guī)故障電流抑制方法與本發(fā)明提出的故障電流限制方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行 了比較，詳見表1。
[0022]

【權(quán)利要求】
1. 一種利用接線方式調(diào)整和發(fā)電機(jī)出力優(yōu)化限制短路電流的方法，通過接線方式調(diào)整 和發(fā)電機(jī)出力優(yōu)化限制短路電流的具體步驟如下： (1) 確定需要降低短路電流的母線； (2) 切除離步驟（1)中母線電氣距離最近的發(fā)電機(jī)； (3) 搜尋一臺(tái)帶有低發(fā)電成本的替代發(fā)電機(jī)組； (4) 如果出現(xiàn)線路過載或穩(wěn)定問題，返回步驟（3)，否則輸出原有和替換出力發(fā)電機(jī)組 的數(shù)據(jù)； (5) 根據(jù)步驟（1)中確定的需要降低短路電流的母線，逐一開斷每條線路后，計(jì)算短路 電流； (6) 如果該母線短路電流沒有降低，返回步驟（5)，否則運(yùn)行步驟（7); (7) 如果出現(xiàn)線路過載或孤島供電，返回步驟（5);否則輸出當(dāng)線路斷開之后，可有效降 低短路電流的線路數(shù)據(jù)； (8) 針對(duì)步驟（4)和步驟（7)數(shù)據(jù)，進(jìn)行全網(wǎng)線損評(píng)估，給出調(diào)度方式優(yōu)化調(diào)整的短路 電流限制的方案，即可。
2. 如權(quán)利要求1所述的利用接線方式調(diào)整和發(fā)電機(jī)出力優(yōu)化限制短路電流的方法，其 特征在于：所述步驟（8)，進(jìn)行全網(wǎng)線損評(píng)估的具體步驟如下： (a) 針對(duì)發(fā)電機(jī)出力優(yōu)化的短路電流限制方案，計(jì)算該運(yùn)行方式下的全網(wǎng)損耗； (b) 針對(duì)接線方式調(diào)整的短路電流限制方案，計(jì)算該運(yùn)行方式下的全網(wǎng)損耗； (c) 針對(duì)發(fā)電機(jī)出力優(yōu)化和接線方式調(diào)整的綜合短路電流限制方案，計(jì)算該運(yùn)行方式 下的全網(wǎng)損耗； (d) 依據(jù)短路電流限制目標(biāo)和運(yùn)行損耗約束，確定最終的短路電流限制方案。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的利用接線方式調(diào)整和發(fā)電機(jī)出力優(yōu)化限制短路電流的方 法，其特征在于：所述步驟（3)中，發(fā)電機(jī)組為水電機(jī)組或高性能火電機(jī)組。
【文檔編號(hào)】H02J3/00GK104242279SQ201410525863
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月9日
【發(fā)明者】韓松, 孫婷, 榮娜, 許逵, 馬曉紅, 趙立進(jìn) 申請(qǐng)人:貴州大學(xué)