電網(wǎng)系統(tǒng)分布式合環(huán)風(fēng)險分析方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供一種電網(wǎng)系統(tǒng)分布式合環(huán)風(fēng)險分析方法，包括以220kV母線為中心進(jìn)行動態(tài)分區(qū)處理，220kV電壓等級及以下的合環(huán)風(fēng)險分析模擬計算、220kV電壓以上的潮流模擬分析。本方法對于220kV電壓等級以上的設(shè)備按環(huán)網(wǎng)供電方式運(yùn)行，220kV以下電壓等級的設(shè)備按輻射網(wǎng)運(yùn)行的環(huán)境中，針對地區(qū)電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行特點(diǎn)發(fā)明提供了一種基于阻斷技術(shù)及分區(qū)分層的分布式合環(huán)風(fēng)險分析處理方法。本發(fā)明旨在提供一個通用的合環(huán)風(fēng)險分析方法，使110kV及以下電壓等級的合環(huán)模擬操作計算處理速度大大提高，同時收斂的穩(wěn)定性得到很大的改進(jìn)。
【專利說明】電網(wǎng)系統(tǒng)分布式合環(huán)風(fēng)險分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)自動化領(lǐng)域，具體來說涉及一種基于阻斷技術(shù)及分區(qū)分層的分布式合環(huán)風(fēng)險分析處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展和電網(wǎng)商業(yè)化運(yùn)營的深入開展，電力系統(tǒng)的調(diào)度和控制變得越來越復(fù)雜。調(diào)度自動化系統(tǒng)最基本的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控功能SCADA已不能滿足運(yùn)行調(diào)度的要求，為提高電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平，能對電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和實(shí)時數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的電網(wǎng)高級應(yīng)用軟件PAS越來越受到調(diào)度運(yùn)行人員的青睞，在高級應(yīng)用的模擬操作中，合環(huán)風(fēng)險分析是非常重要的功能模塊，調(diào)度員在任何實(shí)時操作如合環(huán)、解環(huán)等前都要提前進(jìn)行模擬操作以校驗操作是否會引起母線電壓的越限、是否會引起線路或變壓器的過載，操作后的環(huán)路潮流變化情況等。但基于全網(wǎng)的潮流計算往往有時由于其它片網(wǎng)或區(qū)域的模型不全或不準(zhǔn)確對本區(qū)域的合環(huán)分析計算造成影響或不能使用，有時收斂性也會收到影響，基于此，本文提出了基于阻斷技術(shù)及分區(qū)分層的分布式合環(huán)風(fēng)險分析方法，使本區(qū)的合環(huán)模擬操作不受系統(tǒng)其它片網(wǎng)的影響，使穩(wěn)定性得到極大的提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種電網(wǎng)系統(tǒng)分布式合環(huán)風(fēng)險分析方法，該方法針對地區(qū)電網(wǎng)IlOkV及以下電壓等級的合環(huán)模擬操作提供一個更加通用、穩(wěn)定的計算方法，該方法通過阻斷技術(shù)及動態(tài)分區(qū)技術(shù)使擬操作的子網(wǎng)不受其它片網(wǎng)的影響，從而大大提高了計算的穩(wěn)定性及提高了計算速度。
[0004]本發(fā)明的目的可通過以下的技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn):
[0005]一種電網(wǎng)系統(tǒng)分布式合環(huán)風(fēng)險分析方法，包括全網(wǎng)動態(tài)分區(qū)、子網(wǎng)分布式合環(huán)風(fēng)險分析計算、主網(wǎng)潮流計算三部分計算過程，其中:
[0006]所述全網(wǎng)動態(tài)分區(qū)是以220kV母線為中心進(jìn)行動態(tài)分區(qū)處理，根據(jù)電網(wǎng)的基態(tài)拓?fù)潢P(guān)系及開關(guān)的實(shí)時位置進(jìn)行拓?fù)涮幚恚幚頃r將220kV主變變高開關(guān)模擬斷開，最終形成不同的分區(qū)。
[0007]所述全網(wǎng)動態(tài)分區(qū)的具體過程是:根據(jù)電網(wǎng)的實(shí)時拓?fù)潢P(guān)系及對應(yīng)的開關(guān)狀態(tài)確定500kV電壓等級主網(wǎng)的分區(qū)及以220kV母線為中心的子網(wǎng)的動態(tài)分區(qū)，在確定500kV電壓等級的分區(qū)時需要將220kV變壓器變高開關(guān)斷開，在確定以220kV母線為中心的動態(tài)分區(qū)時需要將220kV線路開關(guān)斷開，然后將220kV母線及500kV母線設(shè)置為平衡節(jié)點(diǎn)進(jìn)行動態(tài)分區(qū)，最終結(jié)果為每一個220kV母線對應(yīng)一個分區(qū)，500kV母線對應(yīng)一個動態(tài)分區(qū)。
[0008]其中動態(tài)分區(qū)以220kV變電站中的220kV母線為根節(jié)點(diǎn)，將220kV線路開關(guān)斷開進(jìn)行阻斷，按深度優(yōu)先搜索規(guī)則進(jìn)行向下搜索，搜索本220kV變電站帶的所有的IlOkV變電站，將本220kV變電站及搜索到的IlOkV變電站作為一個區(qū)域。一般來說，有多少個220kV變電站就有多少個區(qū)。確定完子網(wǎng)分區(qū)后進(jìn)行主網(wǎng)分區(qū)，將220kV變壓器變高開關(guān)模擬斷開，以任一個500kV母線為初始點(diǎn)向下進(jìn)行深度優(yōu)先搜素，最終確定包含500kV母線及220kV母線的主網(wǎng)動態(tài)分區(qū)。
[0009]接著，根據(jù)提供的模擬操作的開關(guān)的信息，確定其所屬的動態(tài)分區(qū)，在相應(yīng)的分區(qū)內(nèi)進(jìn)行合環(huán)后的潮流模擬操作。
[0010]所述子網(wǎng)分布式合環(huán)風(fēng)險分析計算的具體過程是:以當(dāng)前子網(wǎng)的分區(qū)內(nèi)的220kV母線做為平衡節(jié)點(diǎn)，將本網(wǎng)內(nèi)擬進(jìn)行模擬操作的合環(huán)開關(guān)閉合，啟動潮流計算，得到本分區(qū)內(nèi)設(shè)備的潮流分布情況尤其是環(huán)網(wǎng)上的潮流變化。由于計算只涉及到小范圍的分區(qū)，不受主網(wǎng)及其它分區(qū)的潮流影響，因而計算速度大大提高，計算時間明顯縮短，收斂性得到極大改進(jìn)。
[0011]首先將擬進(jìn)行合環(huán)操作的開關(guān)閉合，并確定開關(guān)所在的分區(qū)，通過開關(guān)連接點(diǎn)模型通過拓?fù)涮幚淼玫接嬎愎?jié)點(diǎn)，再通過節(jié)點(diǎn)支路模型確定最終的電氣島信息，將本電氣島內(nèi)的220kV母線設(shè)置為平衡節(jié)點(diǎn)，由于快速分解法在運(yùn)算速度上比牛頓法快，對于子網(wǎng)的合環(huán)后的潮流分析采用PQ分解法，經(jīng)計算最終得到各節(jié)點(diǎn)的電壓相角及支路潮流、合環(huán)開關(guān)的潮流信息及平衡節(jié)點(diǎn)的有功無功注入量，從而可以判斷出合環(huán)操作是否會引起設(shè)備過載。
[0012]所述PQ法按如下迭代形式進(jìn)行修正計算:
[0013]V-1 Δ P=B' V Δ δ
[0014]V-1 Δ Q=B' ' Δ V
[0015]其中ΛΡ，Λ Q分別為每次迭代的有功及無功修正量，B’為η_1階導(dǎo)納陣，B’’為n-m階導(dǎo)納陣(m為PV節(jié)點(diǎn)個數(shù))，Λ δ，Λ V分別為每次迭代的相角及電壓幅值的修正量。I1為節(jié)點(diǎn)電壓對角陣的逆陣。
`[0016]所述主網(wǎng)潮流計算是對進(jìn)行合環(huán)模擬操作的分區(qū)的220kV邊界母線上的功率采用合環(huán)風(fēng)險分析模擬操作后的功率，對沒有進(jìn)行模擬操作的分區(qū)內(nèi)的220kV邊界母線的功率按等值的方式采用母線當(dāng)前的功率，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行主網(wǎng)的潮流計算。
[0017]最后，以當(dāng)前主網(wǎng)的分區(qū)內(nèi)的5000kV母線做為平衡節(jié)點(diǎn)，對220kV邊界母線上的注入功率采用等值方法進(jìn)行處理得到邊界母線的有功和無功注入量，主網(wǎng)內(nèi)其它節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)類型不變，啟動潮流計算，從而得到主要內(nèi)內(nèi)設(shè)備的潮流分布情況。由于計算只涉及到主網(wǎng)的分區(qū)，對邊界母線按等值進(jìn)行了處理，從而實(shí)現(xiàn)了主網(wǎng)與邊界網(wǎng)的解耦處理，因而計算速度大大提高，計算時間明顯縮短，收斂性得到極大改進(jìn)。
[0018]所述主網(wǎng)潮流計算的具體過程是:首先獲取220kV邊界母線的節(jié)點(diǎn)注入功率，選取500kV中的母線連接出現(xiàn)最多的設(shè)置為平衡節(jié)點(diǎn)，通過開關(guān)連接點(diǎn)模型通過拓?fù)涮幚淼玫接嬎愎?jié)點(diǎn)，再通過節(jié)點(diǎn)支路模型確定最終的島信息，由于牛頓法穩(wěn)定性強(qiáng)，主網(wǎng)采用牛頓法進(jìn)行處理，經(jīng)計算最終得到各節(jié)點(diǎn)的電壓相角及支路潮流、支路潮流、從而可判斷主網(wǎng)的設(shè)備是否會過載。
[0019]所述牛頓法按如下迭代形式進(jìn)行修正計算
【權(quán)利要求】
1.一種電網(wǎng)系統(tǒng)分布式合環(huán)風(fēng)險分析方法，其特征在于:包括全網(wǎng)動態(tài)分區(qū)、子網(wǎng)分布式合環(huán)風(fēng)險分析計算、主網(wǎng)潮流計算三部分計算過程，其中: 所述全網(wǎng)動態(tài)分區(qū)是以220kV母線為中心進(jìn)行動態(tài)分區(qū)處理，根據(jù)電網(wǎng)的基態(tài)拓?fù)潢P(guān)系及開關(guān)的實(shí)時位置進(jìn)行拓?fù)涮幚?，處理時將220kV主變變高開關(guān)模擬斷開，最終形成不同的分區(qū)； 所述子網(wǎng)分布式合環(huán)風(fēng)險分析計算是以當(dāng)前子網(wǎng)的分區(qū)內(nèi)的220kV母線做為平衡節(jié)點(diǎn)，將本網(wǎng)內(nèi)擬進(jìn)行模擬操作的合環(huán)開關(guān)閉合，啟動潮流計算，得到本分區(qū)內(nèi)設(shè)備的潮流分布情況尤其是環(huán)網(wǎng)上的潮流變化； 所述主網(wǎng)潮流計算是對進(jìn)行合環(huán)模擬操作的分區(qū)的220kV邊界母線上的功率采用合環(huán)風(fēng)險分析模擬操作后的功率，對沒有進(jìn)行模擬操作的分區(qū)內(nèi)的220kV邊界母線的功率按等值的方式采用母線當(dāng)前的功率，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行主網(wǎng)的潮流計算。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)系統(tǒng)分布式合環(huán)風(fēng)險分析方法，其特征在于: 所述全網(wǎng)動態(tài)分區(qū)的具體過程是:根據(jù)電網(wǎng)的實(shí)時拓?fù)潢P(guān)系及對應(yīng)的開關(guān)狀態(tài)確定500kV電壓等級主網(wǎng)的分區(qū)及以220kV母線為中心的子網(wǎng)的動態(tài)分區(qū)，在確定500kV電壓等級的分區(qū)時需要將220kV變壓器變高開關(guān)斷開，在確定以220kV母線為中心的動態(tài)分區(qū)時需要將220kV線路開關(guān)斷開，然后將220kV母線及500kV母線設(shè)置為平衡節(jié)點(diǎn)進(jìn)行動態(tài)分區(qū)，最終結(jié)果為每一個220kV母線對應(yīng)一個分區(qū)，500kV母線對應(yīng)一個動態(tài)分區(qū)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)系統(tǒng)分布式合環(huán)風(fēng)險分析方法，其特征在于:所述全網(wǎng)動態(tài)分區(qū)的具體過程是:其中動態(tài)分區(qū)以220kV變電站中的220kV母線為根節(jié)點(diǎn)，將220kV線路開關(guān)斷開進(jìn)行阻斷，按深度優(yōu)先搜索規(guī)則進(jìn)行向下搜索，搜索本220kV變電站帶的所有的IlOkV變電站，將本220kV變電站及搜索到的IlOkV變電站作為一個區(qū)域；確定完子網(wǎng)分區(qū)后進(jìn)行主網(wǎng)分區(qū)，將220kV變壓器變高開關(guān)模擬斷開，以任一個500kV母線為初始點(diǎn)向下進(jìn)行深度優(yōu)先搜素，最終確定包`含500kV母線及220kV母線的主網(wǎng)動態(tài)分區(qū)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)系統(tǒng)分布式合環(huán)風(fēng)險分析方法，其特征在于:所述子網(wǎng)分布式合環(huán)風(fēng)險分析計算的具體過程為:首先將擬進(jìn)行合環(huán)操作的開關(guān)閉合，并確定開關(guān)所在的分區(qū)，通過開關(guān)連接點(diǎn)模型通過拓?fù)涮幚淼玫接嬎愎?jié)點(diǎn)，再通過節(jié)點(diǎn)支路模型確定最終的電氣島信息，將本電氣島內(nèi)的220kV母線設(shè)置為平衡節(jié)點(diǎn)，對于子網(wǎng)的合環(huán)后的潮流分析采用PQ分解法，經(jīng)計算最終得到各節(jié)點(diǎn)的電壓相角及支路潮流、合環(huán)開關(guān)的潮流信息及平衡節(jié)點(diǎn)的有功無功注入量，從而可以判斷出合環(huán)操作是否會引起設(shè)備過載。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電網(wǎng)系統(tǒng)分布式合環(huán)風(fēng)險分析方法，其特征在于:所述PQ法按如下迭代形式進(jìn)行修正計算:
V-1 Δ P=B' V Δ δ
V-1 Δ Q=B' ’ Δ V 其中Λ P，Λ Q分別為每次迭代的有功及無功修正量，B’為η-1階導(dǎo)納陣，B’’為n_m階導(dǎo)納陣(m為PV節(jié)點(diǎn)個數(shù))，Λ δ，Λ V分別為每次迭代的相角及電壓幅值的修正量，AT1為節(jié)點(diǎn)電壓對角陣的逆陣。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)系統(tǒng)分布式合環(huán)風(fēng)險分析方法，其特征在于: 所述主網(wǎng)潮流計算的具體過程是:首先獲取220kV邊界母線的節(jié)點(diǎn)注入功率，選取500kV中的母線連接出現(xiàn)最多的設(shè)置為平衡節(jié)點(diǎn)，通過開關(guān)連接點(diǎn)模型通過拓?fù)涮幚淼玫接嬎愎?jié)點(diǎn)，再通過節(jié)點(diǎn)支路模型確定最終的島信息，由于牛頓法穩(wěn)定性強(qiáng)，主網(wǎng)采用牛頓法進(jìn)行處理，經(jīng)計算最終得到各節(jié)點(diǎn)的電壓相角及支路潮流、支路潮流、從而可判斷主網(wǎng)的設(shè)備是否會過載。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電網(wǎng)系統(tǒng)分布式合環(huán)風(fēng)險分析方法，其特征在于:所述牛頓法按如下迭代形式進(jìn)行修正計算
【文檔編號】H02J3/00GK103595039SQ201310488081
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月17日
【發(fā)明者】王清玲, 李文朝, 胡鐵斌, 葉云琴, 何群瑋, 潘凱巖, 李吉勇, 劉仲堯, 劉尚偉, 宋學(xué)清, 趙勇, 董文杰, 劉全昌 申請人:廣東電網(wǎng)公司茂名供電局