專利名稱：一種自動(dòng)快速求取大型互聯(lián)電網(wǎng)穩(wěn)定極限及穩(wěn)控策略的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)運(yùn)行方式計(jì)算，尤其是求取輸電斷面穩(wěn)定極限及穩(wěn)控策略的計(jì)算。
背景技術(shù)：
當(dāng)前計(jì)算電網(wǎng)穩(wěn)定極限的主要方法有確定性的求解方法和基于概率的求解方法兩大類。其中確定性的方法主要包括線性分布因子法、重復(fù)潮流法、連續(xù)潮流法、最優(yōu)潮流法、靈敏度分析法等。線性分布因子只能用于對(duì)計(jì)算結(jié)果精度要求不高的場(chǎng)合，如規(guī)劃設(shè)計(jì)等。重復(fù)潮流法可以計(jì)及系統(tǒng)的電壓和無功對(duì)穩(wěn)定極限的影響，能方便的考慮各種穩(wěn)定約束，計(jì)算結(jié)果能較好的反映實(shí)際運(yùn)行狀況；只是潮流每次調(diào)整的工作量繁瑣。連續(xù)潮流法作為研究電壓穩(wěn)定的工具，強(qiáng)調(diào)了預(yù)估-校正-步長(zhǎng)控制，與實(shí)際電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定極限的搜索方式有一定差別。最優(yōu)潮流理論上可以處理靜態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定、小干擾穩(wěn)定等各種約束，可以實(shí)現(xiàn)更大范圍內(nèi)發(fā)電和負(fù)荷分布優(yōu)化，計(jì)算結(jié)果更準(zhǔn)確；但所獲得的最優(yōu)運(yùn)行點(diǎn)是一個(gè)理想的結(jié)果，實(shí)際上可能無法實(shí)現(xiàn)，且在考慮暫態(tài)穩(wěn)定約束時(shí)有很多困難，大規(guī)模方程組求解的收斂性很難保證。靈敏度分析法并不是一種獨(dú)立的穩(wěn)定極限的計(jì)算方法，它需要以某種穩(wěn)定極限計(jì)算結(jié)果為基礎(chǔ)；實(shí)際應(yīng)用中通常使用的一階模型只有當(dāng)所研究對(duì)象線性度非常高時(shí)才有效，而穩(wěn)定極限本質(zhì)上是一個(gè)非線性模型?；诟怕实姆椒ù蟛糠诌€處于理論研究當(dāng)中， 離實(shí)際應(yīng)用尚有一段距離。電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行方式部門在計(jì)算考慮暫態(tài)穩(wěn)定約束的穩(wěn)定極限時(shí)，通常使用電力系統(tǒng)仿真計(jì)算軟件，在保證全系統(tǒng)發(fā)電-負(fù)荷整體平衡的前提下，通過反復(fù)調(diào)整送受端發(fā)電機(jī)出力、負(fù)荷大小以改變指定輸電斷面的傳輸功率，并進(jìn)行大批量的故障校核，由時(shí)域仿真曲線人工給出系統(tǒng)穩(wěn)定性的判斷。這個(gè)過程需要人工的反復(fù)進(jìn)行潮流方式的調(diào)整、通過仿真曲線判穩(wěn)，步驟繁瑣，計(jì)算效率較低，耗費(fèi)了巨大的人力和時(shí)間成本。再加上穩(wěn)控策略的求取計(jì)算，整個(gè)計(jì)算過程將更加繁瑣復(fù)雜。對(duì)于收斂性差的網(wǎng)絡(luò)，發(fā)電機(jī)出力、負(fù)荷大小、并聯(lián)電容電抗的投退狀態(tài)以及變壓器分接頭位置的改變很有可能導(dǎo)致潮流計(jì)算很難收斂甚至不收斂，而實(shí)際此時(shí)潮流可能有解，當(dāng)前運(yùn)行點(diǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到靜態(tài)穩(wěn)定極限點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有計(jì)算電網(wǎng)穩(wěn)定極限及穩(wěn)控策略方法的不足，本發(fā)明提供一種新的自動(dòng)快速求取大型互聯(lián)電網(wǎng)穩(wěn)定極限及穩(wěn)控策略的方法，該方法不僅可以解決電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行方式部門計(jì)算穩(wěn)定極限計(jì)算效率低的問題，而且可以極大提高過渡方式潮流的收斂性。本發(fā)明對(duì)應(yīng)的自動(dòng)快速求取大型互聯(lián)電網(wǎng)穩(wěn)定極限及穩(wěn)控策略的方法是以電力系統(tǒng)常規(guī)潮流計(jì)算、暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算等為基礎(chǔ)，根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行方式人員日常計(jì)算穩(wěn)定極限及求取穩(wěn)控策略的過程編制相應(yīng)策略，將過渡方式調(diào)整、潮流計(jì)算、輸電斷面當(dāng)前傳輸功率計(jì)算、無功補(bǔ)償計(jì)算、故障校驗(yàn)、穩(wěn)定判斷通過自動(dòng)快速求取大型互聯(lián)電網(wǎng)輸電極限及穩(wěn)控策略的方法實(shí)現(xiàn)了完全的自動(dòng)化計(jì)算，從而完全可以替代人工的計(jì)算輸電斷面穩(wěn)定極限及求取穩(wěn)控策略的過程，尤其是在求取收斂性差的大型網(wǎng)絡(luò)的輸電極限時(shí)具有顯著的優(yōu)勢(shì)。該方法的主要特點(diǎn)有(1)可以根據(jù)電網(wǎng)特點(diǎn)及相關(guān)設(shè)置自動(dòng)給出過渡方式；(2) 可以考慮無功補(bǔ)償裝置，自動(dòng)調(diào)整相關(guān)母線的電壓；C3)可根據(jù)預(yù)設(shè)的穩(wěn)控策略篩選有助于提高穩(wěn)定極限的策略；(4)針對(duì)大型互聯(lián)電網(wǎng)過渡方式潮流收斂性差的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了提高潮流收斂性的方法，在求取15000節(jié)點(diǎn)級(jí)以上的電網(wǎng)的穩(wěn)定極限及穩(wěn)控策略時(shí)具有顯著的優(yōu)勢(shì)；( 可根據(jù)判據(jù)設(shè)置對(duì)不同區(qū)域的電網(wǎng)應(yīng)用不同嚴(yán)厲等級(jí)的判據(jù)進(jìn)行自動(dòng)判穩(wěn)， 給出系統(tǒng)詳細(xì)的穩(wěn)定信息；(6)可考慮其他輸電斷面對(duì)主計(jì)算輸電斷面的影響；(7)可考慮主輸電斷面兩側(cè)母線電壓對(duì)輸電極限的影響。


圖1為計(jì)算大型互聯(lián)電網(wǎng)穩(wěn)定極限的方法流程圖。圖2為穩(wěn)控策略求取的方法流程。圖3為故障校驗(yàn)穩(wěn)定判斷的方法流程。圖4為無功補(bǔ)償裝置自動(dòng)投退的方法流程。圖5為輸電斷面示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)問題所采用的具體實(shí)施方案是程序搜索輸電斷面最大輸電能力前，需先由工作人員指定目標(biāo)斷面，設(shè)定目標(biāo)斷面的預(yù)估極限值。預(yù)估極限值為工作人員預(yù)估的指定的輸電斷面的最大輸電能力，程序搜索過程中若指定的輸電斷面的傳輸功率超過了預(yù)估極限值，則停止繼續(xù)向前搜索。如圖1所示，一個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)算流程可描述為(假設(shè)基礎(chǔ)潮流系統(tǒng)校驗(yàn)穩(wěn)定且輸電斷面功率未超過其預(yù)估極限值；初始調(diào)整步長(zhǎng)為當(dāng)前輸電斷面?zhèn)鬏敼β逝c其預(yù)估極限值的差的二分之一，調(diào)整方式選擇方式二。)a.確定調(diào)整量，更新參與潮流調(diào)整的發(fā)電機(jī)、負(fù)荷的有功無功。b.常規(guī)潮流計(jì)算，若不收斂，則進(jìn)入步驟c ；若收斂，則進(jìn)入步驟e。c.以前次收斂的潮流結(jié)果為初值重新計(jì)算潮流，若仍然不收斂，則回到上次潮流狀態(tài)點(diǎn)，減小步長(zhǎng)后返回a ；若收斂，則進(jìn)入步驟d。d.預(yù)想故障集校驗(yàn)，若系統(tǒng)失穩(wěn)，則回到上次潮流穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)，減小步長(zhǎng)后返回 a;若系統(tǒng)穩(wěn)定，則進(jìn)入步驟e。e.判斷當(dāng)前目標(biāo)斷面?zhèn)鬏敼β适欠竦竭_(dá)預(yù)估極限值或調(diào)整步長(zhǎng)已達(dá)到調(diào)整精度， 兩者只要滿足其一即輸出結(jié)果，停止計(jì)算；否則進(jìn)入步驟f。f.若在前述調(diào)整時(shí)未出現(xiàn)不穩(wěn)定或潮流徹底不收斂情況則維持原步長(zhǎng)，以當(dāng)前潮流穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)為基礎(chǔ)，增長(zhǎng)指定輸電斷面?zhèn)鬏敼β剩祷夭襟Ea;否則，以當(dāng)前潮流穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)為基礎(chǔ)，減小步長(zhǎng)，增長(zhǎng)指定輸電斷面?zhèn)鬏敼β?，返回步驟a。具體到方法的各個(gè)實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)有(1)過渡方式自動(dòng)調(diào)整。
方式一發(fā)電機(jī)負(fù)荷的調(diào)整采用直接投退的調(diào)整方式且發(fā)電機(jī)不留旋備。選用該種方式，需指定各個(gè)調(diào)整組都有哪些機(jī)組投入運(yùn)行、哪些機(jī)組退出運(yùn)行、哪些負(fù)荷接入系統(tǒng)、哪些負(fù)荷退出系統(tǒng)。需注意的是以送端新開機(jī)組、受端退出運(yùn)行機(jī)組的調(diào)整方式為例， 送端新投入的發(fā)電機(jī)的出力總和與受端退出運(yùn)行的發(fā)電機(jī)的出力總和要盡量相等，以保證平衡機(jī)出力正常。調(diào)整時(shí)為盡量加快求解過程，程序按照先粗后細(xì)的原則，先投退功率裕度最大的調(diào)整對(duì)象，若潮流不收斂或系統(tǒng)校驗(yàn)失穩(wěn)，則重新選用第二大功率裕度的調(diào)整對(duì)象。 依此類推，最小功率裕度的調(diào)整對(duì)象決定了斷面功率的調(diào)整精度。設(shè)置方式二發(fā)電機(jī)、負(fù)荷的功率調(diào)整采用按一定步長(zhǎng)調(diào)整的方式。先指定發(fā)電負(fù)荷有功無功的調(diào)整增量，當(dāng)增量值為正時(shí)，表示增加該發(fā)電或負(fù)荷的功率，當(dāng)增量值為負(fù)時(shí)，表示減少該發(fā)電或負(fù)荷的功率，程序根據(jù)當(dāng)前斷面有功功率與其預(yù)估極限值的差值及各發(fā)電機(jī)、負(fù)荷的有功調(diào)整增量計(jì)算出各發(fā)電機(jī)、負(fù)荷的實(shí)際調(diào)整步長(zhǎng)，根據(jù)調(diào)整步長(zhǎng)在下次潮流計(jì)算中修改相應(yīng)發(fā)電負(fù)荷的功率(若達(dá)到限值則即為限值)，如式(1)-(4)所示，需說明的是不調(diào)整PV、PV-PQ節(jié)點(diǎn)的發(fā)電機(jī)的無功。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)快速求取大型互聯(lián)電網(wǎng)穩(wěn)定極限及穩(wěn)控策略的方法，主要步驟包括過渡方式自動(dòng)調(diào)整、潮流計(jì)算、并聯(lián)電容電抗自動(dòng)投退、故障校驗(yàn)；其特征為a.根據(jù)主輸電斷面當(dāng)前傳輸極限值與其預(yù)估極限值確定調(diào)整量，更新參與潮流調(diào)整的發(fā)電機(jī)、負(fù)荷的有功無功；b.常規(guī)潮流計(jì)算，若不收斂，則進(jìn)入步驟c；若收斂，則進(jìn)入步驟e ；c.以前次收斂的潮流結(jié)果為初值重新計(jì)算潮流，若仍然不收斂，則回到上次穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)，減小步長(zhǎng)后返回a ；若收斂，則進(jìn)入步驟d ；d.預(yù)想故障集校驗(yàn)，若系統(tǒng)失穩(wěn)且沒有考慮穩(wěn)控策略，則回到上次穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)，減小步長(zhǎng)后返回a ；若系統(tǒng)失穩(wěn)且需要考慮穩(wěn)控策略，則依序啟動(dòng)穩(wěn)控策略后重新進(jìn)行故障校驗(yàn)， 若系統(tǒng)失穩(wěn)則減小步長(zhǎng)后返回a ；若系統(tǒng)穩(wěn)定，則進(jìn)入步驟e ；e.判斷當(dāng)前目標(biāo)斷面?zhèn)鬏敼β适欠竦竭_(dá)預(yù)估極限值或調(diào)整步長(zhǎng)已達(dá)到調(diào)整精度，兩者只要滿足其一即輸出結(jié)果，停止計(jì)算；否則進(jìn)入步驟f ；f.若在前述調(diào)整時(shí)未出現(xiàn)不穩(wěn)定或潮流徹底不收斂情況則維持原步長(zhǎng)，以當(dāng)前潮流穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)為基礎(chǔ)，增長(zhǎng)指定輸電斷面?zhèn)鬏敼β?，返回步驟a ；否則，以當(dāng)前潮流穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)為基礎(chǔ)，減小步長(zhǎng)，增長(zhǎng)指定輸電斷面?zhèn)鬏敼β?，返回步驟a。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)快速求取大型互聯(lián)電網(wǎng)穩(wěn)定極限及穩(wěn)控策略的方法，其特征為過渡方式調(diào)整過程中平直啟動(dòng)的潮流計(jì)算若不收斂，則將前一個(gè)收斂的潮流的結(jié)果作為初值再次計(jì)算潮流；每次潮流計(jì)算完畢后，根據(jù)預(yù)設(shè)的投入、退出電壓進(jìn)行并聯(lián)電容電抗的自動(dòng)投退；對(duì)不同分區(qū)或不同電壓等級(jí)的電網(wǎng)采用嚴(yán)厲等級(jí)不同的穩(wěn)定判據(jù)，綜合阻尼被充分考慮；穩(wěn)控策略依序投入，考慮的主要穩(wěn)控策略有切機(jī)、切負(fù)荷、切線路、振蕩解列、低頻低壓減載。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)快速求取大型互聯(lián)電網(wǎng)穩(wěn)定極限及穩(wěn)控策略的方法，其特征為主輸電斷面的串聯(lián)輸電斷面對(duì)其輸電極限的影響被充分考慮，若其串行斷面達(dá)到了熱穩(wěn)定極限，主輸電斷面的輸電極限將因此受到制約。
全文摘要
電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行部門在計(jì)算輸電極限和求取穩(wěn)控策略時(shí)通常使用電力系統(tǒng)分析軟件，通過不斷調(diào)整運(yùn)行方式，同時(shí)進(jìn)行大批量預(yù)想故障穩(wěn)定校核，根據(jù)時(shí)域仿真曲線人工判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性。這個(gè)過程重復(fù)性勞動(dòng)較多，效率低下。自動(dòng)快速求取大型互聯(lián)電網(wǎng)穩(wěn)定極限及穩(wěn)控策略的方法是以電力系統(tǒng)常規(guī)潮流計(jì)算、暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算等為基礎(chǔ)，根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行方式人員日常計(jì)算穩(wěn)定極限及求取穩(wěn)控策略的過程編制相應(yīng)策略，將穩(wěn)定極限及穩(wěn)控策略的求取實(shí)現(xiàn)了完全的自動(dòng)化計(jì)算，從而完全可以替代人工的計(jì)算輸電斷面穩(wěn)定極限及求取穩(wěn)控策略的過程，尤其是在求取收斂性差的大型網(wǎng)絡(luò)的輸電極限時(shí)具有顯著的優(yōu)勢(shì)。
文檔編號(hào)H02J3/00GK102340140SQ20101023631
公開日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2010年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月26日
發(fā)明者姚秀萍, 孫誼媊, 安寧, 常喜強(qiáng), 施浩波, 李芳 , 蘆晶晶, 趙敏 申請(qǐng)人:中國(guó)電力科學(xué)研究院, 新疆電力公司