一种省级电网充裕度在线评估方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种省级电网充裕度在线评估方法及系统，涉及电网充裕度的分析。目前，省调运行人员缺乏省级电网分区内负荷的供电可靠性和转供能力的监视与分析。本发明专利技术包括以下步骤：获取电网实时运行模型数据；断面潮流调整和动态分区；系统充裕度分析评估；分区充裕度分析评估；充裕度不足辅助决策，当系统充裕度和/或分区充裕度不足时进行辅助决策分析，输出对应的辅助决策措施和充裕度监视数据。本技术方案实现了对系统充裕度和分区充裕度进行了在线分析，监视并预警了电网充裕度状态，提供了充裕度不足时的辅助决策，提高了调度运行人员对电网充裕度的感知、应对和主动掌控能力，进一步提升了省级电网的充裕度水平，保障电网安全稳定运行。

An On-line Assessment Method and System for Provincial Power Network Adequacy

The invention discloses an on-line evaluation method and system for provincial power grid adequacy, which relates to the analysis of power grid adequacy. At present, the provincial dispatch operators lack the monitoring and analysis of the reliability and transfer capacity of the load in the provincial power grid. The invention comprises the following steps: obtaining real-time operation model data of power grid; sectional power flow adjustment and dynamic zoning; system adequacy analysis and evaluation; zonal adequacy analysis and evaluation; assistant decision analysis when system adequacy and/or zonal adequacy are insufficient, and output corresponding assistant decision-making measures and adequacy monitoring data. This technical scheme realizes on-line analysis of system adequacy and partition adequacy, monitors and warns the state of power grid adequacy, provides auxiliary decision-making when the adequacy is insufficient, improves the perception, response and active control ability of dispatchers to power grid adequacy, further improves the adequacy level of provincial power grid, and ensures the safe and stable operation of power grid.

【技术实现步骤摘要】
一种省级电网充裕度在线评估方法及系统
本专利技术涉及电网充裕度的分析，尤其涉及一种省级电网充裕度在线评估方法及系统。
技术介绍
电力系统的根本任务是为用户提供连续的、稳定的、优质的电能，而它的突出特点是电能的生产、传输、消费同时进行，且难以贮存，负荷需求在一定范围内随机波动，机组有一定的概率可能强迫停运，所以必须保证电力系统有充足的备用容量以满足非计划的用户需求。系统备用不足会造成部分用户的需求得不到满足，在紧急情况下甚至会危及系统的安全稳定运行；但备用过量则会造成很大的经济损失，如何平衡系统备用的可靠性与经济性是电网运行存在的一大问题。电力系统充裕度研究是开展较早、发展也已较为成熟的理论，传统意义上的充裕度又称为静态可靠性，是指电力系统维持连续供给用户所需的负荷需求的能力，即当电力系统进入新的场景后，不考虑系统运行状态变化后的暂态过程，仅考虑系统重新到达稳态运行点后，电力系统满足用户负荷需求和电网中各种约束的能力。充裕度主要考察电力系统在各个场景下，是否具备足够多的发电容量以满足用户的需求，以及是否具备足够多的输变电设备以保证电能传输的需要。《电力系统安全稳定导则》（DL755-2001）中明确规定：合理的电网结构必须满足分层和分区的原则，电网的分层分区应按照电网电压等级和供电区域合理进行。合理分层，是将不同规模的发电厂和负荷接到相适应的电压网络上；合理分区，是以受端系统为核心，将外部电源连接到受端系统，形成一个供需基本平衡的区域，并经联络线与相邻区域相连。同时也明确规定：随着高一级电压电网的建设，下级电压电网应逐步实现分区运行，相邻分区之间互为备用，以避免和消除严重影响电网安全稳定运行的不同电压等级的电磁环网，并有效限制短路电流和简化继电保护配置。目前省级电网主网架一般为500kV环网，220kV电网分片运行。省调运行人员缺乏省级电网分区内负荷的供电可靠性和转供能力的监视与分析，同时系统充裕度涉及的具体信息需要在多个独立的应用分析模块中去分别计算分析，结果数据不同步且不全面；影响电网安全稳定运行。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供一种省级电网充裕度在线评估方法及系统，以达到提高保障电网安全稳定运行的目的。为此，本专利技术采取以下技术方案。一种省级电网充裕度在线评估方法，包括以下步骤：1）获取电网实时运行模型数据：得到10kV以上完整的省级电网模型和实时运行数据；2）断面潮流调整和动态分区：获取电网实时运行模型数据，根据实时潮流数据进行断面潮流调整和动态分区，对实时潮流数据断面进行初始化调整以及对实时拓扑后的电网进行动态分区，得到初始潮流断面和220kV及以下电网分区模型；3）系统充裕度分析评估：基于初始潮流断面和220kV及以下电网分区模型进行系统充裕度分析评估；获取发电计划和负荷预测数据，根据潮流断面数据、发电计划和负荷预测数据进行全网备用容量分析、全网供电充裕性分析和可用输电能力分析，输出系统备用裕度、系统供电裕度和可用输电能力，得到省级电网全网的充裕度水平；4）分区充裕度分析评估：基于初始潮流断面和220kV及以下电网分区模型进行分区充裕度分析评估；分区充裕度分析评估包括分区供电可靠性分析、负荷转供能力分析和拉限电能力分析，对应得到分区供电可靠性、负荷转供能力和拉限电能力得到各分区电网的充裕度水平；5）充裕度不足辅助决策：根据系统备用裕度、系统供电裕度、可用输电能力综合分析系统充裕度水平，根据分区供电可靠性、负荷转供能力和拉限电能力综合分析分区统充裕度水平，当系统充裕度和/或分区充裕度不足时进行辅助决策分析，输出对应的辅助决策措施和充裕度监视数据。作为优选技术手段：在步骤1）中，省级电网模型及数据均采用CIM/E格式，将基于设备类型的关系型列表数据，转换成描述电网物理连接关系的层次结构数据并生成电网物理模型。作为优选技术手段：在步骤2）中，断面潮流调整时，将基于外部系统获取的实时数据断面和电网模型进行潮流计算，对电网的不平衡功率进行合理分配，对断面潮流不收敛、潮流数据不合理进行智能调整，生成可用的实时潮流断面，为后续的分析评估提供有效的电网潮流断面；在线动态分区时，在电网实时拓扑模型的基础上对220kV及以下电网进行广度优先遍历搜索，形成220kV及以下电网的分区模型；作为优选技术手段：在步骤3）中，全网备用容量分析是对省级电网的备用进行分析统计，基于当前运行方式和未来一段时间的运行方式，从外部系统获取发电计划和负荷预测数据，综合分析主网备用和分区备用，主网备用包括计及调节时间的旋转备用容量、快速启动机组备用容量、柔性负荷备用容量统计，分区备用包括分区内110kV及以下建模电厂响应调度指令的发电备用、分区可转供的负荷备用和分区可中断的负荷备用；全网供电充裕性分析，是分析当前运行方式下N-1、N-2以及自定义故障情况下的电网的供电充裕性，开断计算分析基于实时潮流断面进行；根据省级电网分区的划分原则和运行特点，全网供电充裕性分析时的开断设备包括是220kV及以上电压等级的线路、500kV及以上的变压器和各电厂的发电机组；可用输电能力分析，是在线计算区域间在某种负荷增长模式下的最大可用输电能力，根据电网实时运行方式、发电计划数据、负荷预测数据以及机组出力变化范围、负荷功率变化范围、各类安全约束和灵敏度来进行快速的优化计算，省级电网分析电厂到分区的输电能力以及各分区间的输电能力。作为优选技术手段：其特征在于：在步骤4）中，分区供电可靠性分析，用于分析当前及最大受电情况下分区电网的供电裕度，开断分析的设备包括220kV变压器及220kV以下的线路、变压器，这些设备的开断影响各分区内的潮流分布，对省级电网的高压主网影响小。负荷转供能力分析，用于分析跨分区的负荷转供能力，分析各分区电网的负荷水平、搜索可转供负荷的转供路径并提供转供方案；当分区500kV或220kV受电主变的负载率偏高时，通过220kV或110kV跨区联络线将相应负荷转移到相邻分区，从而提升当前分区的供电裕度。负荷转供可以是在两个相邻分区之间进行，也可以在多个相邻分区间相互转移。拉限电能力分析，用于分析实时在线分析各分区内负荷特性、分布特点和运行状态，根据设定好的省级电网低频减载切负荷轮次和序位，计算分析出分区各轮次母线负荷的可切除功率和时间。作为优选技术手段：在步骤5）中，辅助决策分析，用于对系统充裕度和分区充裕度的结果进行量化评估，分析省级电网的充裕度水平，在充裕度不足时分析增加电网充裕度的调整措施，为调度运行人员提供可操作的辅助决策手段，措施包括：紧急区外购电、增加热备机组、机组出力调整、跨区负荷转供、分区内拉限电，以有效增加电网充裕度，分区充裕度不足时优先通过跨区负荷转供和分区内拉限电来提高分区充裕度。本专利技术的另一个目的是提供一种省级电网充裕度在线评估系统，其包括：断面初始化及分区模块，用于从模型数据云获取及10kV及以上省级电网全模型，从实时数据云获取全网实时潮流数据，对实时数据断面进行智能调整和动态分区，输出初始潮流断面和220kV及以下电网分区模型，系统充裕度分析、分区充裕度分析和辅助决策分析都是基于初始潮流断面和220kV及以下电网分区模型进行计算分析；系统充裕度分析本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种省级电网充裕度在线评估方法，其特征在于包括以下步骤：1）获取电网实时运行模型数据：得到10kV及以上完整的省级电网模型和实时运行数据；2）断面潮流调整和动态分区：获取电网实时运行模型数据，根据实时潮流数据进行断面潮流调整和动态分区，对实时潮流数据断面进行初始化调整以及对实时拓扑后的电网进行动态分区，得到初始潮流断面和220kV及以下电网分区模型；3）系统充裕度分析评估：基于初始潮流断面和220kV及以下电网分区模型进行系统充裕度分析评估；获取发电计划和负荷预测数据，根据发电计划和负荷预测数据进行全网备用容量分析、全网供电充裕性分析和可用输电能力分析，输出系统备用裕度、系统供电裕度和可用输电能力，得到省级电网全网的充裕度水平；4）分区充裕度分析评估：基于初始潮流断面和220kV及以下电网分区模型进行分区充裕度分析评估；分区充裕度分析评估包括分区供电可靠性分析、负荷转供能力分析和拉限电能力分析，对应得到分区供电可靠性、负荷转供能力和拉限电能力得到各分区电网的充裕度水平；5）充裕度不足辅助决策：根据系统备用裕度、系统供电裕度、可用输电能力综合分析系统充裕度水平，根据分区供电可靠性、负荷转供能力和拉限电能力综合分析分区统充裕度水平，当系统充裕度和/或分区充裕度不足时进行辅助决策分析，输出对应的辅助决策措施和充裕度监视数据。...

【技术特征摘要】
1.一种省级电网充裕度在线评估方法，其特征在于包括以下步骤：1）获取电网实时运行模型数据：得到10kV及以上完整的省级电网模型和实时运行数据；2）断面潮流调整和动态分区：获取电网实时运行模型数据，根据实时潮流数据进行断面潮流调整和动态分区，对实时潮流数据断面进行初始化调整以及对实时拓扑后的电网进行动态分区，得到初始潮流断面和220kV及以下电网分区模型；3）系统充裕度分析评估：基于初始潮流断面和220kV及以下电网分区模型进行系统充裕度分析评估；获取发电计划和负荷预测数据，根据发电计划和负荷预测数据进行全网备用容量分析、全网供电充裕性分析和可用输电能力分析，输出系统备用裕度、系统供电裕度和可用输电能力，得到省级电网全网的充裕度水平；4）分区充裕度分析评估：基于初始潮流断面和220kV及以下电网分区模型进行分区充裕度分析评估；分区充裕度分析评估包括分区供电可靠性分析、负荷转供能力分析和拉限电能力分析，对应得到分区供电可靠性、负荷转供能力和拉限电能力得到各分区电网的充裕度水平；5）充裕度不足辅助决策：根据系统备用裕度、系统供电裕度、可用输电能力综合分析系统充裕度水平，根据分区供电可靠性、负荷转供能力和拉限电能力综合分析分区统充裕度水平，当系统充裕度和/或分区充裕度不足时进行辅助决策分析，输出对应的辅助决策措施和充裕度监视数据。2.根据权利要求2所述的一种省级电网充裕度在线评估方法，其特征在于：在步骤1）中，省级电网模型及数据均采用CIM/E格式，将基于设备类型的关系型列表数据，转换成描述电网物理连接关系的层次结构数据并生成电网物理模型。3.根据权利要求3所述的一种省级电网充裕度在线评估方法，其特征在于：在步骤2）中，断面潮流调整时，将基于外部系统获取的实时数据断面和电网模型进行潮流计算，对电网的不平衡功率进行合理分配，对断面潮流不收敛、潮流数据不合理进行智能调整，生成可用的实时潮流断面，为后续的分析评估提供有效的电网潮流断面；在线动态分区时，在电网实时拓扑模型的基础上对220kV及以下电网进行广度优先遍历搜索，形成220kV及以下电网的分区模型。4.根据权利要求4所述的一种省级电网充裕度在线评估方法，其特征在于：在步骤3）中，全网备用容量分析是对省级电网的备用进行分析统计，基于当前运行方式和未来一段时间的运行方式，从外部系统获取发电计划和负荷预测数据，综合分析主网备用和分区备用，主网备用包括计及调节时间的旋转备用容量、快速启动机组备用容量、柔性负荷备用容量统计，分区备用包括分区内110kV及以下建模电厂响应调度指令的发电备用、分区可转供的负荷备用和分区可中断的负荷备用；全网供电充裕性分析，是分析当前运行方式下N-1、N-2以及自定义故障情况下的电网的供电充裕性，开断计算分析基于实时潮流断面进行；根据省级电网分区的划分原则和运行特点，全网供电充裕性分析时的开断设备包括是220kV及以上电压等级的线路、500kV及以上的变压器和各电厂的发电机组；可用输电能力分析，是在线计算区域间在某种负荷增长模式下的最大可用输电能力，根据电网实时运行方式、发电计划数据、负荷预测数据以及机组出力变化范围、负荷功率变化范围、各类安全约束和灵敏度来进行快速的优化计算，省级电网分析电厂到分区的输电能力以及各分区间的输电能力。5.根据权利要求5所述的一种省级电网充裕度在线评估方法，其特征在于：在步骤4）中，分区供电可靠性分析，用于分析当前及最大受电情况下分区电网的供电裕度，开断分析的设备包括220kV变压器及220kV以下的线路、变压器，这些设备的开...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱炳铨，倪秋龙，项中明，崔建业，黄健，徐奇锋，谷炜，徐立中，吴利锋，马翔，童存智，徐丹露，尹文喆，王礼文，刘建涛，石飞，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司，中国电力科学研究院有限公司，国网浙江省电力有限公司金华供电公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33