变电站有功负荷对地区电网有功网损的灵敏度计算方法技术

本发明专利技术属于电力系统中电网网络损耗分析计算的技术领域，特别涉及电网在线理论网损计算中变电站有功负荷对地区电网有功网损的灵敏度计算方法。该方法包括：在实时的潮流计算结果基础上，首先求出各个母线电压对区域总网损的灵敏度，然后对地区电网中的包含低压侧等值负荷的变电站进行计算，先计算变电站内单个等值负荷的有功负荷对母线电压的灵敏度，二者的叠加就是此等值负荷对地区电网有功网损的灵敏度，最后取变电站所包含的全部等值负荷灵敏度的算数平均值，即是变电站有功负荷对地区电网有功灵敏度。该方法能够给出变电站有功负荷的灵敏度排序，从而给出降低网损的调节方向，为实时降损提供辅助决策。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力系统中电网网络损耗分析计算的
，特别涉及电网在线理论网损计算中变电站有功负荷对地区电网有功网损的灵敏度计算方法。
技术介绍
电能是由一次能源转换而得到的二次能源，可以转化为机械能、热能、磁能等。随着社会的发展，电能己经成为国民民经济发展的命脉，其应用己深入到生产、生活的各个领域。随着电网输送电量的迅猛增长，电网有功损耗(以下简称网损)也随之大幅度增长。以2007年为例，中国全年发电量约3.3万亿千瓦时，输配电网的网损率平均约7％，仅网损一项，中国每年损失电量达2300亿千瓦时，相当于多消耗标准煤0.9亿吨，多排放CO2约2亿吨。如何通过以最小的电能损耗获取最大的经济效益，实现电网的网损降低和节能减排，意义十分重大。电力网在输送和分配电能的过程中，由于输电设备存在着电阻，在电流流过时，就会产生一定数量的有功功率损耗，在给定的时段(日、月、季、年)内，各电网设备中所消耗的全部有功电量称为网损电量，一般包括线路设备所消耗的有功电量(简称线损)和变压器设备所消耗的有功电量(简称变损)。对于管理电能输送的电网企业，例如各个省、市级电网公司，虽然电网在物理上整体连接在一起，但是各电网公司所管辖的电网只是整个电网的一部分，或者按照地域进行划分，或者按照电压等级进行划分，各个电网公司所管辖的电网设备范围之间均规定了明确的边界位置。同样，电网企业和发电企业所管理的电网设备范围也有明确的边界。各电网公司在统计计算电网的有功网损电量时，只统计计算本公司管辖范围内的设备在传输电能时引起网损。电网网损的种类从计算方式上划分，可以分为统计网损、理论网损二类。统计网损是根据电能表指示数计算出来的，是参与网损统计计算的电网范围在给定的时段内全部流入电量(即上网电量)与流出电量(即下网电量)的差值。理论网损是根据掌握的电网结构参数和运行参数，运用电工原理和电学中的理论，将管辖范围中所包含各输电设备的电压、电流以及对应的网损电量计算出来，这样计算得到的网损称之为理论网损，电网的理论网损即为管辖范围内包含的全部电气设备的理论网损之和。统计网损基于电量数据采集系统，一般情况下出于节约成本的考虑，电网公司仅在所管辖电网范围的边界设备处安装电能表计，因此统计网损只能给出总的网损数值，无法对电网内各元件的网损进行分别的计算和分析。理论网损计算分析可以给出管辖电网范围内精确各元件网损和网损分布情况，如果结合电网实时的运行方式，实现在线理论网损分析计算，则可以很好地弥补统计网损的缺陷。网损计算是电力系统潮流计算中较为复杂的一部分。在传统网损优化系统中，需要人为指定各种不同的灵敏度计算方案，然后在分析人员经验指导下进行降损方案的选择。由于输电网网络拓扑复杂，数据量较大，所得到的灵敏度方案状态空间呈几何级数比例增长，极大的降低了分析人员的工作效率。计算变电站有功负荷对地区电网有功网损的灵敏度，对电网公司制定降低网损的调度决策非常有意义，可以将变电站有功负荷对网损灵敏度进行排序，通过调整变电站有功负荷，从而有效降低电网网损。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服已有技术的不足之处，提供一种变电站有功负荷对地区电网有功灵敏度的计算方法，该方法能够可以给出变电站有功负荷的灵敏度排序，从而给出降低网损的调节方向，为实时降损提供辅助决策。在实时的潮流计算结果基础上，首先求出各个母线电压对区域总网损的灵敏度，然后对地区电网中的包含低压侧等值负荷的变电站进行计算，先计算变电站内单个等值负荷的有功负荷对母线电压的灵敏度，二者的叠加就是此等值负荷对地区电网有功网损的灵敏度，最后取变电站所包含的全部等值负荷灵敏度的算数平均值，即是变电站有功负荷对地区电网有功灵敏度。该方法能够给出变电站有功负荷的灵敏度排序，从而给出降低网损的调节方向，为实时降损提供辅助决策。一种变电站有功负荷对地区电网有功网损的灵敏度计算方法，该方法包括：1)计算母线电压对地区电网有功网损的灵敏度，1.1)确定母线电压对地区电网有功网损的影响范围；母线i对电网网损的影响主要表现为母线所连接的支路的网损，可以写为：其中Pij、Pji为连接母线i及其相邻的母线j的支路上流动的有功潮流，Pij表示从母线i流向母线j的潮流，Pji表示从母线j流向母线j的潮流。在网损分析中，研究的对象为人工定义的地区电网，其是完整电网的一个子集。因此对(1-1)式进行修正为：其中集合LA表示人工指定的地区电网所包含的母线。1.2)计算母线电压对地区电网有功网损的灵敏度：根据式(1-1)，母线i影响的网损对母校电压的灵敏度计算为：其中Vi为母线i电压的幅值，θi为母线i电压的相角。根据支路潮流方程，可以得到：其中gij为连接母线i和母线j的支路的电导，bij为该支路的电纳。由式(1-4)～(1-7)，并考虑(1-2)可以得到：式(1-8)和式(1-9)给出了第i个母线的电压(幅值相角)对地区电网有功网损的灵敏度。在计算中，以当前电网潮流计算得到的Vi、Vj和θij代入式中，可以得到当前状态下母线i电压对地区电网有功网损的灵敏度。2)计算包含低压侧等值负荷的变电站中各个等值负荷有功负荷对地区电网的网损灵敏度2.1)计算变电站中一个等值负荷有功负荷对母线电压的灵敏度在牛顿法潮流计算中，线性化的修正方程可以写为：其中为雅可比矩阵。雅可比矩阵描述了在注入的有功无功对母线电压的影响。利用当前的潮流计算结果形成常数雅各比矩阵，构造如(2-1)所示的注入潮流的变化量与母线电压变化量的线性方程。计算一个等值负荷的有功负荷对电网各母线电压的灵敏度，设该等值负荷连接在母线j上，将方程(2-1)的右边向量置为：其中ΔPj＝-1；即除了第j个母线上的注入有功有单位变化量，，其变化量为负荷有功增长单位1，其他变化量均为0，解方程(2-1)，可以求出该等值负荷有功负荷对电网中母线i电压的灵敏度Δθi、ΔUi。2.2)计算一个等值负荷有功负荷对地区电网网损的灵敏度利用步骤1.2和2.1得到的计算结果，对地区电网中的110kV、35变电站这些包含低压侧等值负荷的变电站进行计算，可以求出一个等值负荷k的有功负荷对地区电网有功网损的灵敏度为：其中下标i对应人工指定的地区电网中所包含的母线，N为其母线数量。2.3)返回步骤2.1)，继续计算变电站的下一个等值负荷，直至变电站中全部等值负荷计算完成。3)计算变电站有功负荷对地区电网有功网损的灵敏度设变电站内有K个等值负荷，变电站有功负荷对地区电网有功网损的灵敏度为其所包含的全部等值负荷灵敏度的算数平均值：本专利技术的技术特点及效果：本专利技术区别于以往方法的显著特征是提出了一种变电站有功负荷对地区电网有功网损的灵敏度计算方法。从上述方法可以看到，通过此方法，可以给出变电站有功负荷对地区电网有功网损的灵敏度排序，能够实现电网的网损降低和节能减排。附图说明图1为本专利技术变电站有功负荷对地区电网有功网损的灵敏度计算方法示意图。具体实施方式本专利技术提出的一种变电站有功负荷对地区电网有功网损的灵敏度计算方法结合实施例详细说明如下：电力系统潮流计算是研究电力系统稳态运行情况的一种计算，它根据给定的数据，计算母线的电压、各元件的功率及网损，并对电网各处的运行状态进行评估。再根据计算得到的数据对电网系统的运行进行监测和优化本文档来自技高网...

【技术保护点】
变电站有功负荷对地区电网有功网损的灵敏度计算方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：1)计算母线电压对地区电网有功网损的灵敏度，1.1)确定母线电压对地区电网有功网损的影响范围；母线i对电网网损的影响主要表现为母线所连接的支路的网损，可以写为：Piloss=Σj∈iPijloss=Σj∈i(Pij+Pji)---(1-1)]]>其中Pij、Pji为连接母线i及其相邻的母线j的支路上流动的有功潮流，Pij表示从母线i流向母线j的潮流，Pji表示从母线j流向母线j的潮流，在网损分析中，研究的对象为人工定义的地区电网，其是完整电网的一个子集，因此对(1‑1)式进行修正为：其中集合LA表示人工指定的地区电网所包含的母线；1.2)计算母线电压对地区电网有功网损的灵敏度：根据式(1‑1)，母线i影响的网损对母校电压的灵敏度计算为：∂Piloss∂Vi=Σj∈i(∂Pij∂Vi+∂Pji∂Vi)∂Piloss∂θi=Σj∈i(∂Pij∂θi+∂Pji∂θi)---(1-3)]]>其中Vi为母线i电压的幅值，θi为母线i电压的相角，根据支路潮流方程，可以得到：∂Pij∂Vi=2Vigij-Vj(gijcosθij+bijsinθij)---(1-4)]]>∂Pji∂Vi=-Vj(gijcosθij-bijsinθij)---(1-5)]]>∂Pij∂θi=ViVj(gijsinθij-bijcosθij)---(1-6)]]>∂Pji∂θi=ViVj(gijsinθij+bijcosθij)---(1-7)]]>其中gij为连接母线i和母线j的支路的电导，bij为该支路的电纳，由式(1‑4)～(1‑7)，并考虑(1‑2)可以得到：式(1‑8)和式(1‑9)给出了第i个母线的电压(幅值相角)对地区电网有功网损的灵敏度，在计算中，以当前电网潮流计算得到的Vi、Vj和θij代入式中，可以得到当前状态下母线i电压对地区电网有功网损的灵敏度；2)计算包含低压侧等值负荷的变电站中各个等值负荷有功负荷对地区电网的网损灵敏度2.1)计算变电站中一个等值负荷有功负荷对母线电压的灵敏度在牛顿法潮流计算中，线性化的修正方程可以写为：-HNMLΔθΔU=ΔPΔQ---(2-1)]]>其中为雅可比矩阵，雅可比矩阵描述了在注入的有功无功对母线电压的影响，利用当前的潮流计算结果形成常数雅各比矩阵，构造如(2‑1)所示的注入潮流的变化量与母线电压变化量的线性方程，计算一个等值负荷的有功负荷对电网各母线电压的灵敏度，设该等值负荷连接在母线j上，将方程(2‑1)的右边向量置为：其中ΔPj＝‑1；即除了第j个母线上的注入有功有单位变化量，其变化量为负荷有功增长单位1，其他变化量均为0，解方程(2‑1)，可以求出该等值负荷有功负荷对电网中母线i电压的灵敏度Δθi、ΔUi；2.2)计算一个等值负荷有功负荷对地区电网网损的灵敏度利用步骤1.2和2.1得到的计算结果，对地区电网中的110kV、35变电站这些包含低压侧等值负荷的变电站进行计算，可以求出一个等值负荷k的有功负荷对地区电网有功网损的灵敏度为：Sk=Σi=1N(∂Piloss∂θiΔθi+∂Piloss∂ViΔVi)---(2-2)]]>其中下标i对应人工指定的地区电网中所包含的母线，N为其母线数量；2.3)返回步骤2.1)，继续计算变电站的下一个等值负荷，直至变电站中全部等值负荷计算完成；3)计算变电站有功负荷对地区电网有功网损的灵敏度设变电站内有K个等值负荷，变电站有功负荷对地区电网有功网损的灵敏度为其所包含的全部等值负荷灵敏度的算数平均值：S=Σk=1K(Sk)K---(3-1).]]>...

【技术特征摘要】
1.变电站有功负荷对地区电网有功网损的灵敏度计算方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：1)计算母线电压对地区电网有功网损的灵敏度，1.1)确定母线电压对地区电网有功网损的影响范围；母线i对电网网损的影响主要表现为母线所连接的支路的网损，可以写为：Piloss=Σj∈iPijloss=Σj∈i(Pij+Pji)---(1-1)]]>其中Pij、Pji为连接母线i及其相邻的母线j的支路上流动的有功潮流，Pij表示从母线i流向母线j的潮流，Pji表示从母线j流向母线j的潮流，在网损分析中，研究的对象为人工定义的地区电网，其是完整电网的一个子集，因此对(1-1)式进行修正为：其中集合LA表示人工指定的地区电网所包含的母线；1.2)计算母线电压对地区电网有功网损的灵敏度：根据式(1-1)，母线i影响的网损对母校电压的灵敏度计算为：∂Piloss∂Vi=Σj∈i(∂Pij∂Vi+∂Pji∂Vi)∂Piloss∂θi=Σj∈i(∂Pij∂θi+∂Pji∂θi)---(1-3)]]>其中Vi为母线i电压的幅值，θi为母线i电压的相角，根据支路潮流方程，可以得到：∂Pij∂Vi=2Vigij-Vj(gijcosθij+bijsinθij)---(1-4)]]>∂Pji∂Vi=-Vj(gijcosθij-bijsinθij)---(1-5)]]>∂Pij∂θi=ViVj(gijsinθij-bijcosθij)---(1-6)]]>∂Pji∂θi=ViVj(gijsinθij+bijcosθij)---(1-7)]]>其中gij为连接母线i和母线j的支路的电导，bij为该支...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡晓鹏，陈宇翔，汤磊，肖燕，孙百哲，张鸿魁，王鹏，陈琨，郭章喜，
申请(专利权)人：国网江西省电力公司赣东北供电分公司，国家电网公司，北京清大高科系统控制有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36