一种两个电压等级电网生长演化模型的构建方法技术

一种两个电压等级电网生长演化模型的构建方法，步骤如下：模拟每年的负荷增加和上级电网变电站功率注入，通过上级电网平均容载比判断是否扩建上级电网变电站；确定当日是否需新建下级电网变电站，若需新建，则确定新建变电站位置、负荷、容量，并按时空演化模型接入电网；判定系统是否缺电，若是，则按概率确定新建上级电网变电站或下级电网发电厂；对线路进行N‑1校验，对不满足校验的薄弱线路进行升级改造；重复上述步骤直到迭代天数超过要求迭代天数。本设计对于有两个电压等级的电网，考虑到电网生长演化过程中变电站、发电厂及线路的新建、扩建和升级改造，从时间和空间两个层面对电网进行演化，对电网规划和建设具有一定的指导意义。

【技术实现步骤摘要】
一种两个电压等级电网生长演化模型的构建方法
本专利技术涉及电网生长演化
，尤其涉及一种两个电压等级电网生长演化模型的构建方法。
技术介绍
随着我国电网规模不断扩大，跨区域电网互联在带来巨大经济效益和社会效益的同时，也使得网络结构和运行方式更加复杂，因而保证电力系统安全稳定运行的困难也不断增大。当用电需求增长到一定程度导致系统的备用容量过低时，则需要根据能源分布情况新建发电厂，并确定其接入电网的电压等级和方式，如果该地方负荷密度过大，需要确定新建变电站的地址和容量，并确定其接入电网的电压等级和方式。由此可见，日益增加的负荷需求逐渐威胁电网电能供给的安全性与可靠性，从而促使电网的生长演化。因此，需要建立符合实际电网情况的电力系统演化模型以辅助指导电网规划与建设。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决当电网生长演化过程中变电站、发电厂以及线路的新建、扩建和升级改造时，从时间和空间两个层面对电网进行演化的问题，提供一种两个电压等级电网生长演化模型的构建方法。为实现以上目的，本专利技术的技术解决方案是：一种两个电压等级电网生长演化模型的构建方法，该方法包括以下步骤：S1、模拟每年的负荷增加和上级电网变电站功率注入，通过上级电网平均容载比判断是否扩建上级电网变电站；S2、确定当日是否需要新建下级电网变电站，若需要新建，则确定新建下级电网变电站的位置、负荷、容量，并按时空演化模型接入电网；S3、判定系统是否缺电，若是，则按概率确定新建上级电网变电站或下级电网发电厂；S4、对线路进行N-1校验，对不满足校验的薄弱线路进行升级改造；S5、重复步骤S1–S4直到迭代天数超过要求迭代天数；S6、通过特征路径长度、聚类系数、平均度以及下级电网线路潮流方差对演化结果进行评价。步骤S1中，所述上级电网平均容载比为：上式中，和PdHM，k分别为第k天上级电网节点i变电站的容量和负载，若则扩建上级电网变电站；ξ为生长点负荷范围d以内所有下级电网变电站负荷的总和。步骤S2、S3中，所述新建变电站的位置通过网络生长点确定，网络生长点定义为网络中未被占据且坐标均为整数的点，每一个生长点的负荷集中程度ξ为该生长点负荷范围d以内所有下级电网变电站负荷的总和。步骤S3中，根据系统电力电量平衡来判断系统是否缺电，其判断准则为：Pyu＝PL+max{Pgenm，γPL}上式中，α为两个电压等级导则规定的容载比下限值，β为机组可利用容量比例，γ为负荷备用及事故备用比例之和，SH为上级电网变电站总容量，PL为系统的负荷总量，Pgenm为下级电网发电厂最大单机容量，Pg为发电厂总发电量。步骤S2、S3中，新建变电站和发电厂均按电网的时空演化模型接入电网，电网的时空演化模型将新增线路阻抗用单位长度电抗x与其关联的两个节点之间的物理距离的乘积表示，即：Xij＝x×dij上式中，Xij为节点i与j之间线路的电抗，dij为节点i与j之间线路的长度。步骤S6中，所述特征路径长度定义为所有节点对之间距离的平均值：上式中，n为网络节点数，dij为节点i与j之间线路的长度。步骤S6中，所述聚类系数定义为：上式中，n为网络节点数，ai为连接到节点i的三角形个数，bi为连接到节点i的三元组个数。步骤S6中，所述平均度定义为：上式中，<k>为网络中所有节点度的平均值，节点度ki为以该节点为一个端点的边的条数，n为网络节点数。步骤S6中，所述下级电网线路潮流方差定义为：上式中，Fi为节点i的潮流值，μ为下级电网线路潮流平均值，N为下级电网线路数。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术基于电网时空演化模型提出了一种考虑负荷增长，变电站、发电厂新建与升级改造，线路N-1校验等综合因素的两个电压等级电网的生长演化模型；本模型针对电网实际情况，以电网公司电力电量平衡经验公式来判定电网是否缺电，在上级电网变电站升级改造时采用增加一台变压器并考虑变电站最大容量的方式，在线路升级改造时采用增加一回线路的方式，比其它模型中采用乘增长因子的方法更符合电网实际情况；此外，应用本专利技术提出的负荷范围d，可以在新增下级电网变电站选址时计算出该范围内的符合集中程度，新增下级电网变电站后又按比例减小该范围内其余变电站的负荷，这样更能反映实际电网中变电站选址和建设后分担一定区域内负荷的实际情况。附图说明图1是本专利技术一种两个电压等级电网生长演化模型的构建方法的流程图。图2是本专利技术的实施例中湖北荆州北部输电网拓扑结构示意图。图3是本专利技术的实施例中荆州电网经过5年生长演化的结果。图4是本专利技术的实施例中荆州电网经过10年生长演化的结果。图5是本专利技术的实施例中荆州电网经过15年生长演化的结果。图3至图5中，黑点1表示500KV变电站-江陵1站，黑点2表示500KV变电站-兴隆站，黑点3表示220KV发电厂-沙市电厂，黑点4表示220KV发电厂-江陵电厂，黑点5表示500KV变电站-仙桃站，黑点6表示500KV变电站-江陵2站，江陵1站左侧和兴隆站上方的黑点均表示电源点，其余黑点都表示220KV变电站。具体实施方式以下结合附图说明和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。参见图1，一种两个电压等级电网生长演化模型的构建方法，该方法包括以下步骤：S1、模拟每年的负荷增加和上级电网变电站功率注入，通过上级电网平均容载比判断是否扩建上级电网变电站；S2、确定当日是否需要新建下级电网变电站，若需要新建，则确定新建下级电网变电站的位置、负荷、容量，并按时空演化模型接入电网；S3、判定系统是否缺电，若是，则按概率确定新建上级电网变电站或下级电网发电厂；S4、对线路进行N-1校验，对不满足校验的薄弱线路进行升级改造；S5、重复步骤S1–S4直到迭代天数超过要求迭代天数；S6、通过特征路径长度、聚类系数、平均度以及下级电网线路潮流方差对演化结果进行评价。步骤S1中，所述上级电网平均容载比为：上式中，和PdHM，k分别为第k天上级电网节点i变电站的容量和负载，若则扩建上级电网变电站；ξ为生长点负荷范围d以内所有下级电网变电站负荷的总和。步骤S2、S3中，所述新建变电站的位置通过网络生长点确定，网络生长点定义为网络中未被占据且坐标均为整数的点，每一个生长点的负荷集中程度ξ为该生长点负荷范围d以内所有下级电网变电站负荷的总和。步骤S3中，根据系统电力电量平衡来判断系统是否缺电，其判断准则为：Pyu＝PL+max{Pgenm，γPL}上式中，α为两个电压等级导则规定的容载比下限值，β为机组可利用容量比例，γ为负荷备用及事故备用比例之和，SH为上级电网变电站总容量，PL为系统的负荷总量，Pgenm为下级电网发电厂最大单机容量，Pg为发电厂总发电量。步骤S2、S3中，新建变电站和发电厂均按电网的时空演化模型接入电网，电网的时空演化模型将新增线路阻抗用单位长度电抗x与其关联的两个节点之间的物理距离的乘积表示，即：Xij＝x×dij上式中，Xij为节点i与j之间线路的电抗，dij为节点i与j之间线路的长度。步骤S6中，所述特征路径长度定义为所有节点对之间距离的平均值：上式中，n为网络节点数，dij为节点i与j之间线路的长度。步骤S6中，所述聚类系数定义为：上式中，n为网络节点数，ai为连接到节点i的三角形个数，bi为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种两个电压等级电网生长演化模型的构建方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1、模拟每年的负荷增加和上级电网变电站功率注入，通过上级电网平均容载比判断是否扩建上级电网变电站；S2、确定当日是否需要新建下级电网变电站，若需要新建，则确定新建下级电网变电站的位置、负荷、容量，并按时空演化模型接入电网；S3、判定系统是否缺电，若是，则按概率确定新建上级电网变电站或下级电网发电厂；S4、对线路进行N‑1校验，对不满足校验的薄弱线路进行升级改造；S5、重复步骤S1–S4直到迭代天数超过要求迭代天数；S6、通过特征路径长度、聚类系数、平均度以及下级电网线路潮流方差对演化结果进行评价。

【技术特征摘要】
1.一种两个电压等级电网生长演化模型的构建方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1、模拟每年的负荷增加和上级电网变电站功率注入，通过上级电网平均容载比判断是否扩建上级电网变电站；S2、确定当日是否需要新建下级电网变电站，若需要新建，则确定新建下级电网变电站的位置、负荷、容量，并按时空演化模型接入电网；S3、判定系统是否缺电，若是，则按概率确定新建上级电网变电站或下级电网发电厂；S4、对线路进行N-1校验，对不满足校验的薄弱线路进行升级改造；S5、重复步骤S1–S4直到迭代天数超过要求迭代天数；S6、通过特征路径长度、聚类系数、平均度以及下级电网线路潮流方差对演化结果进行评价。2.根据权利要求1所述的一种两个电压等级电网生长演化模型的构建方法，其特征在于：步骤S1中，所述上级电网平均容载比为：上式中，和PdHM，k分别为第k天上级电网节点i变电站的容量和负载，若则扩建上级电网变电站；ξ为生长点负荷范围d以内所有下级电网变电站负荷的总和。3.根据权利要求1所述的一种两个电压等级电网生长演化模型的构建方法，其特征在于：步骤S2、S3中，所述新建变电站的位置通过网络生长点确定，网络生长点定义为网络中未被占据且坐标均为整数的点，每一个生长点的负荷集中程度ξ为该生长点负荷范围d以内所有下级电网变电站负荷的总和。4.根据权利要求1所述的一种两个电压等级电网生长演化模型的构建方法，其特征在于：步骤S3中，根据系统电力电量平衡来判断系统是否缺电，其判断准则为：Pyu＝PL+maX{Pgenm，γPL}上式中，α为两个电压等级导则规定的容载比下限值，β为机组可利用容量比例，γ为负荷备用及事故备用比例之和，SH...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵红生，乔立，殷奕恒，凌汝晨，叶倍颖，彭越，胡钋，王博，魏聪，赵雄光，郑旭，张东寅，徐敬友，方仍存，阮博，刘巨，熊志，郑云飞，熊秀文，徐小琴，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网湖北省电力公司经济技术研究院，武汉大学，
类型：发明
国别省市：北京,11