一种电网等值简化方法技术

本发明专利技术公开了一种计及系统网架强度和发电机有效送出能力的电网等值简化方法，属于电力系统分析技术领域。本发明专利技术通过保留系统与等值系统的等值支路阻抗来表征保留系统与等值系统的网架强度，通过等值系统内等值发电机至等值母线的升压变压器阻抗来表征等值系统内部的网架强度，利用等值母线间的等值电磁回路阻抗来表征不同主站间的电磁环网联系。同时，以发电机经转移阻抗的有效送出功率来表征等值系统内发电机有效送出能力。本发明专利技术方法可用于经线路相联的区域电网等值和经变压器支路与主网相联的低压网络等值。与已公开的电网等值化简方法相比，等值后网络能够更为准确地反映原有电网的拓扑关系，物理意义清晰。

【技术实现步骤摘要】
一种电网等值简化方法
本专利技术属于电力系统分析
，涉及电力系统等值方法，具体涉及一种计及系统网架强度和发电机有效送出能力的电网等值简化方法。
技术介绍
随着我国特高压交直流电网的快速发展，大规模直流密集接入，交直流交互影响问题突出。现有的电力系统机电暂态仿真程序只能模拟基波对称情况下的系统，这种局限性使得仿真结果与实际情况存在一定差异。为了准确模拟含有多回高压直流输电馈入的交直流大电网的暂态特性，通常需要采用电磁暂态仿真分析方法。受限于电磁暂态的软件规模，对于大规模交直流系统往往难以实现全系统详细建模，必须结合研究重点对原系统作简化等值。另外，在分析研究大规模电力系统动态行为时，有时只对其中一部分区域感兴趣，通常称这一部分区域为保留系统，需要详细描述以准确反映其动态行为。对其余部分区域，只需在研究中考虑其对保留系统的影响，其本身不必详细描述，允许对其进行降阶简化，这部分可简化的区域称为等值系统。常用的网络化简方法有WARD等值、EPRI’等值、CSR(电流沟)法等，这些方法大都需要构建系统的节点导纳矩阵方程，进行复杂的矩阵计算，其计算过程极其繁复。而一些文献则提出了一些近似算法，但都存在以下一种或几种弊端：1)将等值系统简化为负荷，无法反映等值系统内的发电机支撑能力；2)将等值系统简化为发电机与负荷的组合，但无法反映等值系统内不同站点间的电磁环网联系和网架强度；3)在等值系统内采用恒等功率变换技术，即以等值系统内的负荷总和作为等值节点的等效负荷水平，以等值系统内的发电总和作为等值发电机出力，这种处理方式无法反映等值系统内发电机近区的功率就地消纳特性。因此，迫切需要一种能够综合反映系统网架强度和发电机有效送出能力的电网等值简化方法。
技术实现思路
本专利技术目的是，针对现有电网简化等值方法的不足，提供一种计及系统网架强度和发电机有效送出能力的电网等值简化方法。具体地说，本专利技术是采用以下技术方案实现的，包括如下步骤：1)将原系统划分为保留系统与等值系统，将保留系统与等值系统的联络支路在保留系统侧节点集合定义为{B}，将保留系统与等值系统的联络支路在等值系统侧节点集合定义为{C}；对集合{B}中的节点，索引以下标i表示，i＝1，2，…，n，n为集合{B}中的节点的个数；并对于集合{B}中的任一节点i，用子集{Ci}表示集合{C}中与节点i具有联络关系的节点的集合，从而将集合{C}中的节点按与集合{B}中各节点的联络关系分为n个子集；子集{Ci}中的节点，索引以下标j表示；在划分保留系统与等值系统时，应以n个子集{Ci}无交集且划分保留系统和等值系统的联络支路均为线路或均为变压器为划分目标；若无法实现该划分目标，则结束本方法；根据联络支路特点确定等值类型：若联络支路均为变压器，则等值类型为子网等值；若联络支路均为线路，则等值类型为外网等值；2)计算原系统潮流，获取集合{B}和集合{C}中各节点的电压和联络支路潮流；3)对于集合{B}中的任一节点i，按以下方法计算等值支路阻抗：3-1)计算节点i流至其相应子集{Ci}的总功率Si_Ci，利用公式(1)所示的功率方程计算节点i流出至其相应子集{Ci}的总电流其中，等号右侧分式变量均为标幺值，为节点i的电压；3-2)记节点i与其相应子集{Ci}中的任一节点j的联络支路为Hi-j，计算节点j经联络支路Hi-j受入电流和受入功率Sj-i，然后汇总求得节点i的相应子集{Ci}的总受入电流和总受入功率SCi；根据原系统潮流结果计算节点i的相应子集{Ci}经联络支路受入总功率SCi0；3-3)将节点i的相应子集{Ci}等值为一个等值节点ti，记等值节点ti与节点i的等值支路为Hi-Ci，基于节点i的相应子集{Ci}的总受入电流和总受入功率SCi，利用欧姆定律计算等值节点ti的电压利用公式(2)计算等值节点ti的并联补偿功率RCi：RCi＝SCi0-SCi(2)3-4)对节点i与其相应子集{Ci}的联络支路进行等值，记等值支路为Hi-Ci；若等值类型为子网等值，节点i与其相应子集{Ci}的等值支路类型为变压器，以和的模之比作为等值支路基准电压比Tki；否则，节点i与其相应子集{Ci}的等值支路类型为线路，令Tki＝1.0；3-5)利用公式(3)计算等值支路Hi-Ci的等值支路阻抗Zi：若等值支路阻抗Zi的电阻为负值，则令等值支路阻抗Zi＝j|Zi|，此处j为虚数单位，然后利用公式(4)进行电阻修正计算，得到与节点i相关的等值节点ti的修正负荷Si_Ci_negr：其中，conj()代表共轭函数；若等值支路阻抗Zi的电阻不为负值，则令Si_Ci_negr＝0；4)若等值系统中无发电机，转至步骤6)；否则，记等值系统中的发电机集合为{G}，索引以下标k表示，并对于集合{B}中的任一节点i，执行下述计算：4-1)利用戴维南等值计算集合{G}中任一发电机k与节点i的相应子集{Ci}中任一节点j的转移阻抗Zk_i-j，进而利用发电机k和节点j的节点电压差，利用欧姆定律计算发电机k送至节点j的有效送出电流4-2)依据发电机k的节点电压和有效送出电流利用欧姆定律计算发电机k送至节点i的相应子集{Ci}中任一节点j的有效送出功率Sk_i-j，依据节点j的节点电压和发电机k送至节点j的有效送出电流计算节点j的有效受入功率Si-j_k；然后，汇总得到发电机k送至节点i的相应子集{Ci}中全部节点的总有效送出功率Sk_Ci、总有效送出电流有名值以及节点i的相应子集{Ci}从发电机k获得的总有效受入功率SCi_k、总有效受入电流有名值其中各电流有名值汇总计算公式如公式(5)所示：式中，Sb为原系统基准容量，UBase_of_k和UBase_of_j分别为发电机k和节点j的基准电压；5)对于集合{B}中的任一节点i，汇总经步骤4)计算得到的集合{G}中各台发电机的计算结果，得到集合{G}中所有发电机送至节点i的相应子集{Ci}的有效送出总功率SG_Ci、有效送出总电流有名值和节点i的相应子集{Ci}从集合{G}中所有发电机获得的有效受入总功率SCi_G、有效受入总电流有名值并将集合{B}中的所有节点的计算结果进行汇总，得到集合{G}中所有发电机的有效送出总功率S{G}和有效送出总电流有名值记集合{G}对应的等值发电机为Gen，根据S{G}和计算等值发电机Gen的等值电压若集合{G}中各台发电机的电压等级均相同，令等值发电机Gen的电压等级Ugbase为第1台发电机的电压等级UBase_of_g1，否则利用公式(6)计算Ugbase：基于等值节点ti的电压对进行标幺，基于等值发电机Gen的等值电压对进行标幺，两个标幺值之比作为等值发电机Gen至等值节点ti的等值升压变压器变比Tg_ti，进而利用公式(7)计算等值升压变压器阻抗Zg_ti：若等值升压变压器阻抗Zg_ti的电阻为负值，令阻抗Zg_ti＝j|Zg_ti|，此处j为虚数单位，利用公式(8)进行电阻修正计算，得到与等值发电机Gen相关的等值节点ti的修正负荷Sg_ti_negr；否则令Sg_ti_negr＝0；6)对于集合{B}中的任一节点i，按以下方法进行计算：6-1)用子集{CI}表示集合{C}中与集合{B}中除节点i之外的第I个节点本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种计及系统网架强度和发电机有效送出能力的电网等值简化方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将原系统划分为保留系统与等值系统，将保留系统与等值系统的联络支路在保留系统侧节点集合定义为{B}，将保留系统与等值系统的联络支路在等值系统侧节点集合定义为{C}；对集合{B}中的节点，索引以下标i表示，i＝1，2，…，n，n为集合{B}中的节点的个数；并对于集合{B}中的任一节点i，用子集{Ci}表示集合{C}中与节点i具有联络关系的节点的集合，从而将集合{C}中的节点按与集合{B}中各节点的联络关系分为n个子集；子集{Ci}中的节点，索引以下标j表示；在划分保留系统与等值系统时，应以n个子集{Ci}无交集且划分保留系统和等值系统的联络支路均为线路或均为变压器为划分目标；若无法实现该划分目标，则结束本方法；根据联络支路特点确定等值类型：若联络支路均为变压器，则等值类型为子网等值；若联络支路均为线路，则等值类型为外网等值；2)计算原系统潮流，获取集合{B}和集合{C}中各节点的电压和联络支路潮流；3)对于集合{B}中的任一节点i，按以下方法计算等值支路阻抗：3‑1)计算节点i流至其相应子集{Ci}的总功率Si_Ci，利用公式(1)所示的功率方程计算节点i流出至其相应子集{Ci}的总电流I·Bi=Si_CiU·i---(1)]]>其中，等号右侧分式变量均为标幺值，为节点i的电压；3‑2)记节点i与其相应子集{Ci}中的任一节点j的联络支路为Hi‑j，计算节点j经联络支路Hi‑j受入电流和受入功率Sj‑i，然后汇总求得节点i的相应子集{Ci}的总受入电流和总受入功率SCi；根据原系统潮流结果计算节点i的相应子集{Ci}经联络支路受入总功率SCi0；3‑3)将节点i的相应子集{Ci}等值为一个等值节点ti，记等值节点ti与节点i的等值支路为Hi‑Ci，基于节点i的相应子集{Ci}的总受入电流和总受入功率SCi，利用欧姆定律计算等值节点ti的电压利用公式(2)计算等值节点ti的并联补偿功率Rci：RCi＝SCi0‑SCi   (2)3‑4)对节点i与其相应子集{Ci}的联络支路进行等值，记等值支路为Hi‑Ci；若等值类型为子网等值，节点i与其相应子集{Ci}的等值支路类型为变压器，，以和的模之比作为等值支路基准电压比Tki；否则，节点i与其相应子集{Ci}的等值支路类型为线路，令Tki＝1.0；3‑5)利用公式(3)计算等值支路Hi‑Ci的等值支路阻抗Zi：Zi=U·i/Tki-U·tiI·Ci---(3)]]>若等值支路阻抗Zi的电阻为负值，则令等值支路阻抗Zi＝j|Zi|，此处j为虚数单位，然后利用公式(4)进行电阻修正计算，得到与节点i相关的等值节点ti的修正负荷Si_Ci_negr：Si_Ci_negr=U·ti·conj(I·Ci-U·i/Tki-U·tiZi)---(4)]]>其中，conj()代表共轭函数；若等值阻抗Zi的电阻不为负值，则令Si_Ci_negr＝0；4)若等值系统中无发电机，转至步骤6)；否则，记等值系统中的发电机集合为{G}，索引以下标k表示，并对于集合{B}中的任一节点i，执行下述计算：4‑1)利用戴维南等值计算集合{G}中任一发电机k与节点i的相应子集{Ci}中任一节点j的转移阻抗Zk_i‑j，进而利用发电机k和节点j的节点电压差，利用欧姆定律计算发电机k送至节点j的有效送出电流I·k_i-j;]]>4‑2)依据发电机k的节点电压和有效送出电流利用欧姆定律计算发电机k送至节点i的相应子集{Ci}中任一节点j的有效送出功率Sk_i‑j，依据节点j的节点电压和发电机k送至节点j的有效送出电流计算节点j的有效受入功率Si‑j_k；然后，汇总得到发电机k送至节点i的相应子集{Ci}中全部节点的总有效送出功率Sk_Ci、总有效送出电流有名值以及节点i的相应子集{Ci}从发电机k获得的总有效受入功率SCi_k、总有效受入电流有名值其中各电流有名值汇总计算公式如公式(5)所示：I·k_Ci=Σk∈{G}i∈{B}j∈{Ci}I·k_i-j·Sb3UBase_of_kI·Ci_k=Σk∈{G}i∈{B}j∈{Ci}I·k_i-j·Sb3UBase_of_j---(5)]]>式中...

【技术特征摘要】
1.一种计及系统网架强度和发电机有效送出能力的电网等值简化方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将原系统划分为保留系统与等值系统，将保留系统与等值系统的联络支路在保留系统侧节点集合定义为{B}，将保留系统与等值系统的联络支路在等值系统侧节点集合定义为{C}；对集合{B}中的节点，索引以下标i表示，i＝1，2，…，n，n为集合{B}中的节点的个数；并对于集合{B}中的任一节点i，用子集{Ci}表示集合{C}中与节点i具有联络关系的节点的集合，从而将集合{C}中的节点按与集合{B}中各节点的联络关系分为n个子集；子集{Ci}中的节点，索引以下标j表示；在划分保留系统与等值系统时，应以n个子集{Ci}无交集且划分保留系统和等值系统的联络支路均为线路或均为变压器为划分目标；若无法实现该划分目标，则结束本方法；根据联络支路特点确定等值类型：若联络支路均为变压器，则等值类型为子网等值；若联络支路均为线路，则等值类型为外网等值；2)计算原系统潮流，获取集合{B}和集合{C}中各节点的电压和联络支路潮流；3)对于集合{B}中的任一节点i，按以下方法计算等值支路阻抗：3-1)计算节点i流至其相应子集{Ci}的总功率Si_Ci，利用公式(1)所示的功率方程计算节点i流出至其相应子集{Ci}的总电流其中，等号右侧分式变量均为标幺值，为节点i的电压；3-2)记节点i与其相应子集{Ci}中的任一节点j的联络支路为Hi-j，计算节点j经联络支路Hi-j受入电流和受入功率Sj-i，然后汇总求得节点i的相应子集{Ci}的总受入电流和总受入功率SCi；根据原系统潮流结果计算节点i的相应子集{Ci}经联络支路受入总功率SCi0；3-3)将节点i的相应子集{Ci}等值为一个等值节点ti，记等值节点ti与节点i的等值支路为Hi-Ci，基于节点i的相应子集{Ci}的总受入电流和总受入功率SCi，利用欧姆定律计算等值节点ti的电压利用公式(2)计算等值节点ti的并联补偿功率RCi：RCi＝SCi0-SCi(2)3-4)对节点i与其相应子集{Ci}的联络支路进行等值，记等值支路为Hi-Ci；若等值类型为子网等值，节点i与其相应子集{Ci}的等值支路类型为变压器，以和的模之比作为等值支路基准电压比Tki；否则，节点i与其相应子集{Ci}的等值支路类型为线路，令Tki＝1.0；3-5)利用公式(3)计算等值支路Hi-Ci的等值支路阻抗Zi：若等值支路阻抗Zi的电阻为负值，则令等值支路阻抗Zi＝j|Zi|，此处j为虚数单位，然后利用公式(4)进行电阻修正计算，得到与节点i相关的等值节点ti的修正负荷Si_Ci_negr：其中，conj()代表共轭函数；若等值支路阻抗Zi的电阻不为负值，则令Si_Ci_negr＝0；4)若等值系统中无发电机，转至步骤6)；否则，记等值系统中的发电机集合为{G}，索引以下标k表示，并对于集合{B}中的任一节点i，执行下述计算：4-1)利用戴维南等值计算集合{G}中任一发电机k与节点i的相应子集{Ci}中任一节点j的转移阻抗Zk_i-j，进而利用发电机k和节点j的节点电压差，利用欧姆定律计算发电机k送至节点j的有效送出电流4-2)依据发电机k的节点电压和有效送出电流利用欧姆定律计算发电机k送至节点i的相应子集{Ci}中任一节点j的有效送出功率Sk_i-j，依据节点j的节点电压和发电机k送至节点j的有效送出电流计算节点j的有效受入功率Si-j_k；然后，汇总得到发电机k送至节点i的相应子集{Ci}中全部节点的总有效送出功率Sk_Ci、总有效送出电流有名值以及节点i的相应子集{Ci}从发电机k获得的总有效受入功率SCi_k、总有效受入电流有名值其中各电流有名值汇总计算公式如公式(5)所示：

【专利技术属性】
技术研发人员：侯玉强，王玉，李威，彭慧敏，李碧君，李峰，袁虎玲，刘福锁，黄志龙，曹路，李建华，翟海保，
申请(专利权)人：国电南瑞科技股份有限公司，华东电网有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32