一種負(fù)荷分布不均衡的電網(wǎng)發(fā)展協(xié)調(diào)性分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于配電網(wǎng)規(guī)劃的技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種負(fù)荷分布不均衡的電網(wǎng)發(fā)展 協(xié)調(diào)性分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 負(fù)荷的空間分布與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、行業(yè)特性、地理環(huán)境等因素有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，經(jīng)濟(jì)越 發(fā)達(dá)地區(qū)的負(fù)荷分布越集中，負(fù)荷密度越大，設(shè)備的負(fù)載率偏高，壽命縮短；相反地，負(fù)荷較 小地區(qū)的設(shè)備利用率偏低，會(huì)造成資源閑置，影響電網(wǎng)投資的經(jīng)濟(jì)性。在負(fù)荷比重很大的區(qū) 域，對(duì)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的要求很高，該區(qū)域的嚴(yán)重事故可能造成整個(gè)電網(wǎng)崩潰。若負(fù)荷空間分布發(fā) 生變化，就要求電網(wǎng)的運(yùn)行方式具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，需要電網(wǎng)具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力。
[0003] 這種負(fù)荷分布不均衡的電網(wǎng)，制約電網(wǎng)的輸電能力以及資源的調(diào)配。因此，需要協(xié) 調(diào)各區(qū)域的負(fù)荷需求，提高各區(qū)域的供電能力，保證整個(gè)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展。負(fù)荷的空間分布對(duì) 電網(wǎng)的運(yùn)行方式有重要影響，進(jìn)而影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，負(fù)荷在空間上的均衡是電網(wǎng) 穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要保證。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種負(fù)荷分布不均衡的電 網(wǎng)發(fā)展協(xié)調(diào)性分析方法，其能夠有效評(píng)估電網(wǎng)對(duì)負(fù)荷的適應(yīng)性，能夠有效地衡量電網(wǎng)與負(fù) 荷間的協(xié)調(diào)程度，從而提高各區(qū)域的供電能力，保證整個(gè)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：這種負(fù)荷分布不均衡的電網(wǎng)發(fā)展協(xié)調(diào)性分析方法，該 方法包括以下步驟：
[0006] (1)給定系統(tǒng)的負(fù)荷水平；
[0007] (2)確定各個(gè)負(fù)荷點(diǎn)的分配系數(shù)；
[0008] (3)根據(jù)負(fù)荷分配系數(shù)將負(fù)荷分配到各個(gè)負(fù)荷點(diǎn)；
[0009] (4)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行潮流計(jì)算；
[0010] (5)判斷支路是否存在過(guò)負(fù)荷，是則執(zhí)行步驟（6)，否則執(zhí)行步驟（8);
[0011] (6)調(diào)整各負(fù)荷點(diǎn)出力；
[0012] (7)令K = K+1，判斷K彡N是否成立，是則執(zhí)行步驟（3)，否則執(zhí)行步驟（10)，其 中K代表循環(huán)次數(shù)，K從0開(kāi)始；N是系統(tǒng)設(shè)置的最大循環(huán)次數(shù)；
[0013] (8)判斷系統(tǒng)中是否有剩余出力，是則執(zhí)行步驟（9)，否則執(zhí)行步驟（10);
[0014] (9)增大系統(tǒng)負(fù)荷，跳轉(zhuǎn)到步驟⑵；
[0015] (10)輸出系統(tǒng)總負(fù)荷；
[0016] (11)確定系統(tǒng)最大供電能力；
[0017] (12)求取系統(tǒng)的峰谷差；
[0018] (13)形成評(píng)估報(bào)告；
[0019] (14)結(jié)束。
[0020] 本方法是在配網(wǎng)負(fù)荷模型基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)支路進(jìn)行潮流計(jì)算，配合發(fā)電機(jī)出力的 調(diào)整以及不同負(fù)荷的改變求取系統(tǒng)的最大供電能力，最后確定系統(tǒng)的峰谷差，通過(guò)對(duì)最大 供電能力和峰谷差的評(píng)價(jià)來(lái)分析電網(wǎng)發(fā)展的協(xié)調(diào)性，因此能夠有效評(píng)估電網(wǎng)對(duì)負(fù)荷的適應(yīng) 性，能夠有效地衡量電網(wǎng)與負(fù)荷間的協(xié)調(diào)程度，從而提高各區(qū)域的供電能力，保證整個(gè)電網(wǎng) 協(xié)調(diào)發(fā)展。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的負(fù)荷分布不均衡的電網(wǎng)發(fā)展協(xié)調(diào)性分析方法的流程圖；
[0022] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的潮流計(jì)算模型；
[0023] 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的步驟（4)的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 如圖1所示，這種負(fù)荷分布不均衡的電網(wǎng)發(fā)展協(xié)調(diào)性分析方法，該方法包括以下 步驟：
[0025] (1)給定系統(tǒng)的負(fù)荷水平；
[0026] (2)確定各個(gè)負(fù)荷點(diǎn)的分配系數(shù)；
[0027] (3)根據(jù)負(fù)荷分配系數(shù)將負(fù)荷分配到各個(gè)負(fù)荷點(diǎn)；
[0028] (4)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行潮流計(jì)算；
[0029] (5)判斷支路是否存在過(guò)負(fù)荷，是則執(zhí)行步驟（6)，否則執(zhí)行步驟⑶；
[0030] (6)調(diào)整各負(fù)荷點(diǎn)出力；
[0031] (7)令K = K+1，判斷K彡N是否成立，是則執(zhí)行步驟（3)，否則執(zhí)行步驟（10)，其 中K代表循環(huán)次數(shù)，K從0開(kāi)始；N是系統(tǒng)設(shè)置的最大循環(huán)次數(shù)；
[0032] (8)判斷系統(tǒng)中是否有剩余出力，是則執(zhí)行步驟（9)，否則執(zhí)行步驟（10);
[0033] (9)增大系統(tǒng)負(fù)荷，跳轉(zhuǎn)到步驟⑵；
[0034] (10)輸出系統(tǒng)總負(fù)荷；
[0035] (11)確定系統(tǒng)最大供電能力；
[0036] (12)求取系統(tǒng)的峰谷差；
[0037] (13)形成評(píng)估報(bào)告；
[0038] (14)結(jié)束。
[0039] 本方法是在配網(wǎng)負(fù)荷模型基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)支路進(jìn)行潮流計(jì)算，配合發(fā)電機(jī)出力的 調(diào)整以及不同負(fù)荷的改變求取系統(tǒng)的最大供電能力，最后確定系統(tǒng)的峰谷差，通過(guò)對(duì)最大 供電能力和峰谷差的評(píng)價(jià)來(lái)分析電網(wǎng)發(fā)展的協(xié)調(diào)性，因此能夠有效評(píng)估電網(wǎng)對(duì)負(fù)荷的適應(yīng) 性，能夠有效地衡量電網(wǎng)與負(fù)荷間的協(xié)調(diào)程度，從而提高各區(qū)域的供電能力，保證整個(gè)電網(wǎng) 協(xié)調(diào)發(fā)展。
[0040] 優(yōu)選地，如圖3所示，所述步驟（4)包括以下分步驟：
[0041] (4. 1)計(jì)數(shù)器清零k = 0,讀入網(wǎng)絡(luò)參數(shù)；
[0042] (4. 2)初始化各節(jié)點(diǎn)電壓Un (k)為電源電壓；
[0043] (4. 3)根據(jù)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓求得負(fù)荷等效支路導(dǎo)納：
[0044] ysl= S V I Uni (k) 12, i e Nw，Ns為所有負(fù)荷支路號(hào)，形成導(dǎo)納矩陣Y ;
[0045] (4. 4)根據(jù)公式（7)計(jì)算各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓向量Un(k+1)
[0046] Un = - (AYAt) 1AYUs (7)；
[0047] (4. 5)判斷IUn(k+1)-Un(k) |_〈 ε是否成立，若成立則執(zhí)行步驟（4. 6);
[0048] 否則令k = k+Ι，返回步驟（4. 2);
[0049] (4. 6)計(jì)算包括各個(gè)負(fù)荷供出的功率和線路損耗功率的該配電區(qū)消耗的總負(fù)荷
其中Y11為Y中第i行第i列的元素；
[0050] (4. 7)返回潮流計(jì)算結(jié)果Un (k+Ι)和Sd，結(jié)束。
[0051] 優(yōu)選地，所述步驟（5)中判斷支路過(guò)負(fù)荷時(shí)，將通過(guò)潮流計(jì)算得到的該負(fù)荷水平 下各支路上的功率與支路的最大輸電功率進(jìn)行比較，大于支路的最大輸電功率為存在支路 過(guò)負(fù)荷，小于支路的最大輸電功率為不存在支路過(guò)負(fù)荷。
[0052] 優(yōu)選地，所述步驟（12)包括以下分步驟：
[0053] (12. 1)確定目標(biāo)函數(shù)為峰谷差；
[0054] (12. 2)系統(tǒng)正常運(yùn)行方式下，不考慮機(jī)組的停運(yùn)與檢修，建立相應(yīng)的最高負(fù)荷數(shù) 學(xué)模型；
[0055] (12. 3)目標(biāo)函數(shù)下，約束條件是滿足網(wǎng)絡(luò)潮流方程，電源出力不越線和線路不過(guò) 載，根據(jù)公式（1)建立數(shù)學(xué)模型
[0057] 其中：
[0058] d 一實(shí)際供電負(fù)荷；
[0059] g'、g、g" 一分別為電源最低出力、實(shí)際出力和最高出力；
[0060] B-節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣；
[0061] At-節(jié)點(diǎn)支路關(guān)聯(lián)矩陣A的轉(zhuǎn)置矩陣；
[0062] Θ-節(jié)點(diǎn)電壓相角；
[0063] p-支路最大允許電壓相角；
[0064] 最大供電負(fù)荷與實(shí)際供電負(fù)荷之比，電網(wǎng)的最大負(fù)荷倍數(shù)正常系統(tǒng)滿足 kmax> 1，kmaxd表示電網(wǎng)的最大供電能力，kmax越大就越能適應(yīng)較高的負(fù)荷水平，供電能力越 強(qiáng)；
[0065] (12. 4)系統(tǒng)正常運(yùn)行方式下，不考慮機(jī)組的停運(yùn)與檢修，建立相應(yīng)的最小負(fù)荷數(shù) 學(xué)模型；
[0066] (12. 5)由于電源可調(diào)節(jié)出力有限，電網(wǎng)設(shè)備有一定的安全裕度，電網(wǎng)的供電能力 還受低負(fù)荷水平的制約，電網(wǎng)所能接受的最低負(fù)荷為公式（2):
[0068] 其中：
[0069] k_-最小供電負(fù)荷與實(shí)際供電負(fù)荷之比，也稱為最小供電負(fù)荷倍數(shù)；
[0070] 正常系統(tǒng)應(yīng)滿足k_彡1，k _越小，電網(wǎng)就越能適應(yīng)較低的負(fù)荷水平；
[0071] UnCl為電網(wǎng)最小供電能力；
[0072] (12. 6)根據(jù)模型計(jì)算峰谷差k_d-k_d。
[0073] 優(yōu)選地，所述步驟（13)包括以下分步驟：
[0074] (13. 1)求解最大供電負(fù)荷倍數(shù)匕，體現(xiàn)電網(wǎng)對(duì)高負(fù)荷水平的適應(yīng)性程度，該值越 大，則電網(wǎng)對(duì)負(fù)荷增長(zhǎng)的適應(yīng)性就越強(qiáng)；
[0075] (13. 2)求解最小供電負(fù)荷倍數(shù)k_，體現(xiàn)電網(wǎng)對(duì)低負(fù)荷的適應(yīng)程度，該值越小，越 能適應(yīng)負(fù)荷的大波動(dòng)；
[0076] (13. 3)系統(tǒng)所能承受的峰谷差越大，系統(tǒng)的可靠性就越強(qiáng)，該值電力系統(tǒng)調(diào)度部 門(mén)進(jìn)行運(yùn)行方式安排和調(diào)峰提供參考，其大小體現(xiàn)了電網(wǎng)與負(fù)荷的協(xié)調(diào)程度。
[0077] 下面給出一個(gè)具體的實(shí)施例。
[0078] 該分析方法主要包括以下幾個(gè)方面：
[0079] 1、潮流計(jì)算模型的處理方法
[0080] 本發(fā)明流程步驟（4)采用基于母線類(lèi)潮流計(jì)算法中的支路阻抗法進(jìn)行潮流計(jì)算， 該方法收斂性好，算法簡(jiǎn)單，適用于弱環(huán)網(wǎng)和輻射狀配電網(wǎng)。對(duì)配電網(wǎng)線路及其負(fù)荷進(jìn)行簡(jiǎn) 化等效計(jì)算，建立如圖2所示的數(shù)學(xué)模型。
[0081] 對(duì)于一個(gè)具有N個(gè)節(jié)點(diǎn)、B條支路（包括配電支路和等效負(fù)荷支路）的配電網(wǎng)絡(luò)， 描述其節(jié)點(diǎn)和支路關(guān)聯(lián)性質(zhì)的矩陣A是一個(gè)NXB維的矩陣，設(shè)節(jié)點(diǎn)電壓列向量是U n,支路 電壓列向量U和支路電流列向量I可以表示為：
[0082] U = ATUn (3)
[0083] Al = 0 (4)
[0084] 對(duì)于一個(gè)配電區(qū)域，認(rèn)為電路中沒(méi)有受控電流源，電感間耦合作用比較小，可以忽 略，則有：
[0085] I = Y (U+Us) (5)
[0086] 式中，Us是電源矩陣，Y為BXB維支路對(duì)角導(dǎo)納矩陣，是由配電網(wǎng)絡(luò)線路導(dǎo)納矩陣 八、節(jié)點(diǎn)負(fù)荷等效導(dǎo)納矩陣\和電源支路導(dǎo)納y bb三部分組成，即：
[0088