一种电力系统分区供电能力确定方法技术方案

本发明专利技术涉及一种电力系统分区供电能力确定方法，包括：确定电力系统分区的基本信息，搭建计算所需的潮流和稳定数据；检查数据的合理性，调整分区内潮流分布、电压水平、发电机出力等相关参数；统计分区内所包含的动态元件，确定在系统受到扰动后动态元件的响应情况；分析电网具体情况，选择负荷节点增长方式；确定计算中的系统约束条件，选择影响分区供电能力的相关故障，计算各类故障下分区供电能力；分析影响分区供电能力的因素，研究电网的薄弱环节；确定电网分区最大供电能力，对电网安全性进行评估。本发明专利技术的技术方案可用于发现影响电网分区供电能力的薄弱环节，明确分区最大供电能力，为电网运行安全和规划决策提供有益的支撑。

Method for determining power supply capacity of power system subarea

The invention relates to a method for determining, a power supply capacity of the power system include the basic information of power system partition, build the necessary calculation of power flow and stability data; reasonableness check data, adjust the division of power flow, voltage level, the output of the generator and other related parameters; dynamic element contains statistical areas, determine in the system by dynamic response element analysis of power grid disturbance; the specific circumstances, the choice of load node growth; determine the system constraints in the calculation, fault related power supply ability to influence the partition, the computation of various fault zoning power capacity; factor analysis of power supply ability to influence the partition, the weak link of the grid to determine the maximum; the power supply capacity of power grid partition, to evaluate the safety of power grid. The technical proposal of the invention can be used to discover the weak links that influence the power supply capability of the power grid subarea, and define the maximum power supply capacity of the subarea, so as to provide useful support for the operation safety of the power grid and the planning decision.

【技术实现步骤摘要】
一种电力系统分区供电能力确定方法
本专利技术涉及一种电力系统的模拟与计算领域的方法，具体设计一种电力系统分区供电能力的确定方法。
技术介绍
电网供电能力是指能长期、稳定、安全地向用户供出的最大负载能力，随着现代电力系统规模扩大，以及用户对电能质量要求的不断提高，电力系统供电安全可靠性引起了人们高度的重视。在《电力系统安全稳定导则》中将电力系统承受大扰动能力的安全稳定标准分为三级。第一级标准为保持稳定运行和电网的正常供电；第二级标准为保持稳定运行，但允许损失部分负荷；第三级标准为当系统不能保持稳定运行时，必须防止系统崩溃并尽量减少负荷损失。由此可见，电网的供电能力评估至关重，是电网运行管理者必须关注的问题。电网最大供电能力(totalsupplycapability，TSC)是指一定供电区域内电网满足N-1安全准则条件下，并考虑到实际运行约束下的最大负荷供应能力。目前，供电能力的评价方法和评价指标主要有以下三种思路：一是电网供电能力的常用方法，包括容载比法、尝试法、最大最小负荷倍数法、网络最大流法以及采用基于直流潮流的线性规划模型和基于交流潮流的模型来求解电网最大供电能力；二是通过适当选取影响电网供电能力的主要因素，如：馈线容量、馈线联络等，并引入模糊评估算法，对电网供电能力进行模糊评估；三是以主变互联关系为基础进行电网供电能力计算，主要考虑主变互联，联络容量等以及主变的过载、二次转供等，其中还有以负载率矩阵为基础的供电能力确定方法，并有学者对负载率矩阵进行了相关修正，包括考虑主变的二次转供，使得供电能力的计算结果更准确。影响电网供电能力的因素是多方面的，传统的供电能力评价方法均是基于电力系统潮流计算结果来衡量电网供电能力，忽略了系统动态元件、负荷模型等因素对供电能力的影响，计算结果具有一定的局限性。
技术实现思路
为解决上述现有技术中的不足，本专利技术的目的是提出了一种电力系统分区供电能力的计算方法，通过暂态和中长期稳定计算，分析电力系统受到扰动之后整个连续的动态过程，可计及系统中各类元件对供电能力的影响，可兼顾电网发电、输电、变电、用电各个环节具有较强的实际指导意义，由于考虑了系统扰动后潮流变化和系统稳定情况，研究成果不仅可应用于电网规划领域，还可指导调度部门进行运行方式调整，具有较高的实际应用价值。本专利技术的目的是采用下述技术方案实现的：本专利技术提供一种电力系统分区供电能力确定方法，其改进之处在于，所述方法包括下述步骤：步骤1：确定电力系统分区的基本信息，确定计算所需的潮流和稳定数据文件；步骤2：检查潮流和稳定数据文件的合理性，调整分区内潮流分布、电压水平和发电机出力相关参数；步骤3：统计分区内所包含的动态元件，确定在电力系统受到扰动后动态元件的响应情况；步骤4：结合分区实际情况，确定分区负荷增长方式；步骤5：确定电力系统约束条件，如：线路和变压器的热稳极限、负荷节点电压限制等；步骤6：选择影响分区供电能力的相关故障，得到电力系统故障集，并计算各类故障下分区供电能力；步骤7：分析影响分区供电能力的因素，研究电网的薄弱环节；步骤8：输出计算结果并进行整理，得到电网分区最大供电能力，并对电网安全性进行评估。进一步地：所述步骤1包括：步骤1-1：统计电力系统分区的基本信息，所述基本信息包括：负荷节点有功、无功功率值及负荷类型；发电机出力；线路长度；变电站变压器容量、台数和电力系统拓扑结构；步骤1-2：根据步骤1-1的统计结果，确定计算用潮流和稳定数据文件，包括：(1)静态负荷：式中，P0为有功负荷，P1、P2、P3、P4分别为恒定阻抗有功负荷比例、恒定电流有功负荷比例、恒定功率有功负荷比例和电压指数相关有功负荷比例，V为电力系统实际电压，V0为电力系统参考电压，Δf为频率变化量，LDP为频率变化1％引起的有功变化百分数，NP为有功电压指数，Q0为无功负荷，Q1、Q2、Q3、Q4分别为恒定阻抗无功负荷比例、恒定电流无功负荷比例、恒定功率无功负荷比例和电压指数相关无功负荷比例；NQ为无功电压指数；式中：P1+P2+P3+P4＝1，Q1+Q2+Q3+Q4＝1；(2)马达模型：确定电动机定子电阻RS，电动机定子电抗XS，激磁电抗XM，转子电阻RR，转子电抗XR，马达滑差S及机械转矩系数。进一步地：所述步骤2包括：步骤2-1：利用潮流计算软件进行潮流初步计算，保证潮流的收敛性；检查节点电压水平，保证节点电压的偏差值符合《电力系统电压和无功电力技术导则》中的相关规定；检查线路潮流水平，保证线路潮流不超过线路自身的热稳极限；检查变压器下注功率，保证下注功率不超过变压器的额定容量；步骤2-2：利用稳定计算软件进行稳定初步计算(根据已有软件计算)，保证电力系统在小扰动或单一故障情况下能够保持稳定。进一步地：所述步骤3包括：统计所计算分区内包含的有载调压变压器、发电机过励磁保护、SVC和STATCOM动态元件，搭建元件相关动作模型，确保动态元件能够正确响应系统变化。以发电机过励磁保护为例，过励过程可能是一种近视恒定过励，过程，例如调节器故障引起过励，过渡过程结束后，IFD为固定值；过励也可能是一种逐步发生、逐步增大过励值的慢过程。系统电压逐步下降，可以引发电机的IFD从小于IFD∞到等于IFD∞，再大于IFD∞。因此，一般不用计算过励时间的方法来判别过励是否还允许，而是计算是否达到允许值的方法来确定是否应该进行限制，即B＝B0时限制器动作。为简化计算考虑，一般当励磁电流超过额定励磁电流2倍且持续10s后，即认为发电机过励保护将动作。其中：IFD为发电机励磁电流值，IFD∞为发电机长期允许励磁电流值，t为励磁电流越限时间，B0发电机过励动作阀值，B为发电机能量累积值。进一步地：所述步骤4中，分区负荷增长方式包括：负荷增长的功率因数、起止时间和增长速度；调研电网实际情况，对特殊用户的负荷增长方式进行单独设定，其他负荷站点按照同样的增长速率进行增长；对电网情况不熟悉，假设所有站点按照当前负荷节点的功率因数以同样增长速率增长：式中：Pi为节点i有功功率，P0,i为节点i初始有功功率，U为节点负荷增长速率，t为节点负荷增长持续时间，节点i功率上限。进一步地：所述步骤5中，分区供电能力函数的约束条件包括：(1)线路热稳极限约束(2)变压器热稳极限约束(3)节点电压约束V≤V式中：PL为线路输送功率，为线路热稳极限值，PT为变压器下注功率，为变压器热稳极限值，V为负荷节点电压值，V为负荷节点电压下限值，取0.8标幺值。进一步地：所述步骤6包括下述步骤：步骤6-1：确定影响分区供电能力的相关故障，包括线路、变压器和发电机组N-1故障，根据实际需要进行严重故障校验；步骤6-2：分区供电能力的目标函数为：式中：PTSC为最大供电能力，P(N-1)max,j为对电网进行第j次N-1校验时最大供电能力，n为分区N-1校验总数，j为故障序号；步骤6-3：利用电力系统全过程动态仿真软件进行分析计算，得到不同故障情况下分区供电能力并记录其限制因素，限制因素主要包括：线路功率过载、变压器过载、节点电压过低等。进一步地：所述步骤7根据步骤6-3中所记录的限制因素进行分析，由于不同故障分别对应一条限制因素，出现次数多的限制因素，即为电网相对薄弱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力系统分区供电能力确定方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：步骤1：确定电力系统分区的基本信息，确定计算所需的潮流和稳定数据文件；步骤2：检查潮流和稳定数据文件的合理性，调整分区内潮流分布、电压水平和发电机出力相关参数；步骤3：统计分区内所包含的动态元件，确定在电力系统受到扰动后动态元件的响应情况；步骤4：分析电网具体情况，选择负荷节点增长方式；步骤5：确定电力系统约束条件，包括线路和变压器的热稳极限、负荷节点电压限制；步骤6：选择影响分区供电能力的相关故障，得到电力系统故障集，并计算各类故障下分区供电能力；步骤7：分析影响分区供电能力的因素，研究电网的薄弱环节；步骤8：输出计算结果并进行整理，得到电网分区最大供电能力，并对电网安全性进行评估。

【技术特征摘要】
1.一种电力系统分区供电能力确定方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：步骤1：确定电力系统分区的基本信息，确定计算所需的潮流和稳定数据文件；步骤2：检查潮流和稳定数据文件的合理性，调整分区内潮流分布、电压水平和发电机出力相关参数；步骤3：统计分区内所包含的动态元件，确定在电力系统受到扰动后动态元件的响应情况；步骤4：分析电网具体情况，选择负荷节点增长方式；步骤5：确定电力系统约束条件，包括线路和变压器的热稳极限、负荷节点电压限制；步骤6：选择影响分区供电能力的相关故障，得到电力系统故障集，并计算各类故障下分区供电能力；步骤7：分析影响分区供电能力的因素，研究电网的薄弱环节；步骤8：输出计算结果并进行整理，得到电网分区最大供电能力，并对电网安全性进行评估。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1包括：步骤1-1：统计电力系统分区的基本信息，所述基本信息包括：负荷节点有功、无功功率值及负荷类型；发电机出力；线路长度；变电站变压器容量、台数和电力系统拓扑结构；步骤1-2：根据步骤1-1的统计结果，确定计算用潮流和稳定数据文件，包括：(1)静态负荷：式中，P0为有功负荷，P1、P2、P3、P4分别为恒定阻抗有功负荷比例、恒定电流有功负荷比例、恒定功率有功负荷比例和电压指数相关有功负荷比例，V为电力系统实际电压，V0为电力系统参考电压，Δf为频率变化量，LDP为频率变化1％引起的有功变化百分数，NP为有功电压指数，Q0为无功负荷，Q1、Q2、Q3、Q4分别为恒定阻抗无功负荷比例、恒定电流无功负荷比例、恒定功率无功负荷比例和电压指数相关无功负荷比例；NQ为无功电压指数；式中：P1+P2+P3+P4＝1，Q1+Q2+Q3+Q4＝1；(2)马达模型：确定电动机定子电阻RS，电动机定子电抗XS，激磁电抗XM，转子电阻RR，转子电抗XR，马达滑差S及机械转矩系数。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2包括：步骤2-1：利用潮流计算软件进行潮流初步计算，保证潮流的收敛性；检查节点电压水平，保证节点电压的偏差值符合《电力系统电压和无功电力技术导则》中的相关规定；检查线路潮流水平，保证线路潮流不超过线路自身的热稳极限；检查变压器下注功率，保证下注功率不超过变压器的额定容量；步骤2-2：利用稳定计算软件进行稳定初步计算，保证电力系统在小扰动或单一故障情况下能够保持稳定。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3包括：统计所计算分区内包含的有载调压变压器、发电机过励磁保护、SVC和STATCOM动态元件，搭建元件相关动作模型，确保动态元件能够...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鑫，宋云亭，林毅，刘晋雄，郑超，唐晓骏，林章岁，王皑，蒋朋博，林伟芳，杨晓东，罗红梅，李晶，申旭辉，李惠玲，陈湘，张琳娜，李昊炅，吴威，郑斐，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，国网福建省电力有限公司经济技术研究院，国网山西省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11