一种含电气化铁路的薄弱电网供电能力计算方法技术

本发明专利技术公开了一种含电气化铁路的薄弱电网供电能力计算方法，步骤包括：A，根据薄弱电网的地理接线图获取节点、元件信息；B，获取电气化铁路沿线牵引变电站接入薄弱电网的节点位置信息；C，根据节点、元件信息基于蒙特卡洛法获取薄弱电网运行状态序列；D，根据运行状态序列对系统进行潮流计算与采用节点重要度负荷削减模型进行相应的负荷削减处理；E，统计系统负荷削减情况；F，根据负荷削减情况计算薄弱电网供电能力。本发明专利技术通过在外部电网故障状态下按照节点重要度等级进行负荷削减，使沿线牵引变电站缺电程度有效降低，有效提高牵引变电站运行可靠性，进而保证电气化铁路能够安全可靠运行。

【技术实现步骤摘要】
一种含电气化铁路的薄弱电网供电能力计算方法
本专利技术属于电气化铁路电网供电能力计算领域，尤其涉及一种含电气化铁路的薄弱电网供电能力计算方法。
技术介绍
电气化铁路牵引供电系统作为一级电力负荷，需要电网提供稳定可靠的外部电网，对外部电网进行供电能力计算是检验其能否安全可靠运行的重要内容。特别地，针对于薄弱电网地区的电气化铁路而言，对其外部电网进行供电能力计算、精准识别外部电网供电薄弱环节，能够提升电气化铁路的安全可靠通行能力。但是现有外部电网供电能力计算大多基于IEEE公布的发输电测试系统进行，该发输电测试系统具有电网点多、网架拓扑结构坚韧、供电能力好等特点，而外部薄弱电网地区电网点少、网架拓扑结构脆弱，因此这种计算结果不能充分识别电网薄弱环节，不能保障该地区电气化铁路地安全运行。
技术实现思路
本专利技术旨在通过对含有电气化铁路的薄弱电网供电能力计算，通过计算结果可以准确识别电网的薄弱环节；通过采取根据节点重要度削减策略使得电气化铁路牵引供电系统外部电网元件故障状态下其沿线牵引变电站缺电程度有效降低，进而有效提高薄弱电网的供电能力，保证电气化铁路能够安全可靠运行。为此，本专利技术提供一种含电气化铁路的薄弱电网供电能力计算方法。本专利技术的一种含电气化铁路的薄弱电网供电能力计算方法，包括如下步骤：A、根据薄弱电网的地理接线图获取节点、元件信息。A1、节点信息包括：节点总数n、节点i的电压等级、节点i，i＝1,2,…,n上的有功负荷Di、节点i上的发电机注入有功功率Pgi、节点i上的发电机出力上限Pgimax、节点i上的发电机出力下限Pgimin、节点重要度等级类别DM、节点i的重要度权重系数α。节点重要度等级DM分为：1)重要：所有接牵引负荷的节点；2)次要：500kV节点、220kV节点；3)普通：110kV节点。A2、元件信息包括：线路总数NL、线路k，k＝1,2,…,NL的电抗xk、线路k的平均无故障工作时间MTTF和平均维修时间MTTR、线路k的最大传输容量Tkmax、发电机台数NG，发电机g，g＝1,2,…,NG的平均无故障工作时间MTTF和平均维修时间MTTR。B、获取电气化铁路沿线牵引变电站接入薄弱电网的节点位置信息：即某牵引变电站接至薄弱电网的第i个节点，此时节点i接有牵引负荷。C、将薄弱电网所有的线路、发电机编号；设置薄弱电网运行年限N0；根据所述线路和发电机的平均无故障工作时间MTTF和平均维修时间MTTR计算线路和发电机的故障率λ和修复率μ；根据λ和μ，基于序贯蒙特卡洛状态持续时间采样法仿真生成薄弱电网的N个{x1,x2,…,xii,…xm}状态运行序列(m＝NL+NG)，其中，xii为1或0。元件故障率和修复率公式为：D、根据薄弱电网的状态运行序列{x1,x2,…,xii,…xm}调整系统参数，计算系统所有线路潮流；若线路潮流越限，则利用基于节点重要度负荷削减模型对系统节点进行负荷削减。D1、系统参数调整原则为：状态运行序列中出现xii＝0时，若元件ii为线路，则该线路断开，调整线路电导为0；若元件ii为发电机，则该发电机故障，调整发电机出力为0。D2、基于节点重要度负荷削减模型的目标函数为：其中，αj代表针对节点重要程度削减原则的权重系数；Ci为薄弱电网故障时节点i的有功负荷削减量；下标i代表薄弱电网节点编号；j代表薄弱电网节点重要度等级编号。权重系数设置：重要节点α＝1.2；次要节点α＝1.1；普通节点α＝1。D3、基于节点重要度负荷削减模型的约束条件包括节点有功功率平衡约束、节点负荷削减约束、发电机有功出力约束、输电线路传输容量约束：其中，Di为薄弱电网节点i上的有功负荷；Pg、D和C分别为薄弱电网节点发电机有功功率合集、有功负荷合集和有功负荷削减量合集；L(Z)为故障状态下薄弱电网线路有功潮流与节点注入功率的关系矩阵；Tk(Z)为薄弱电网输电线路k的有功潮流矢量。故障状态下薄弱电网线路有功潮流与节点注入功率的关系矩阵为：L(Z)＝bAT(AbAT)-1其中，b为薄弱电网线路导纳矩阵；A为节点线路关系矩阵。E、针对薄弱电网的N个状态运行序列，分别统计在薄弱电网的每一个状态运行序列下，系统所有节点负荷削减情况，包括：所有节点上牵引负荷削减次数NLC、所有节点负荷削减总量LT。F、计算薄弱电网各个节点供电能力评估指标，并根据指标评估各个节点的供电能力强弱；薄弱电网供电能力评估指标包括：节点负荷转移率、牵引负荷削减率。F1、节点负荷转移率公式为：其中，LTR为负荷转移率，其大小表示在对系统节点进行负荷削减时，采用基于节点重要度负荷削减模型与常规负荷削减模型相比，该节点供电能力强弱变化的程度；其其正负表示考虑节点重要度削减原则与常规负荷削减原则相比，某节点的削负荷量增加或减少，该节点供电能力增强或减少。F2、牵引负荷削减率公式为：其中，LCR为牵引负荷削减率，表示某节点牵引负荷削减程度，反映了该节点为所接牵引变电站供电的可靠程度。本专利技术的有益技术效果为：本专利技术通过搭建一个含电气化铁路的薄弱电网仿真模型并对其进行供电能力的计算，在外部电网故障状态下按照节点重要度等级进行负荷削减，使沿线牵引变电站缺电程度有效降低，有效提高牵引变电站运行可靠性，进而保证电气化铁路能够安全可靠运行。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术的一种含电气化铁路的薄弱电网供电能力计算方法，包括如下步骤：A、根据薄弱电网的地理接线图获取节点、元件信息。A1、节点信息包括：节点总数n、节点i的电压等级、节点i，i＝1,2,…,n上的有功负荷Di、节点i上的发电机注入有功功率Pgi、节点i上的发电机出力上限Pgimax、节点i上的发电机出力下限Pgimin、节点重要度等级类别DM、节点i的重要度权重系数α。节点重要度等级DM分为：1)重要：所有接牵引负荷的节点；2)次要：500kV节点、220kV节点；3)普通：110kV节点。A2、元件信息包括：线路总数NL、线路k，k＝1,2,…,NL的电抗xk、线路k的平均无故障工作时间MTTF和平均维修时间MTTR、线路k的最大传输容量Tkmax、发电机台数NG，发电机g，g＝1,2,…,NG的平均无故障工作时间MTTF和平均维修时间MTTR。B、获取电气化铁路沿线牵引变电站接入薄弱电网的节点位置信息：即某牵引变电站接至薄弱电网的第i个节点，此时节点i接有牵引负荷。C、将薄弱电网所有的线路、发电机编号；设置薄弱电网运行年限N0；根据所述线路和发电机的平均无故障工作时间MTTF和平均维修时间MTTR计算线路和发电机的故障率λ和修复率μ；根据元件的λ和μ，基于序贯蒙特卡洛状态持续时间采样法仿真生成薄弱电网的N个{x1,x2,…,xii本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含电气化铁路的薄弱电网供电能力计算方法，其特征在于，包括如下步骤：/nA、根据薄弱电网的地理接线图获取节点、元件信息；/nA1、节点信息包括：节点总数n、节点i的电压等级、节点i，i＝1,2,…,n上的有功负荷D

【技术特征摘要】
1.一种含电气化铁路的薄弱电网供电能力计算方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、根据薄弱电网的地理接线图获取节点、元件信息；
A1、节点信息包括：节点总数n、节点i的电压等级、节点i，i＝1,2,…,n上的有功负荷Di、节点i上的发电机注入有功功率Pgi、节点i上的发电机出力上限Pgimax、节点i上的发电机出力下限Pgimin、节点重要度等级类别DM、节点i的重要度权重系数α；
节点重要度等级DM分为：1)重要：所有接牵引负荷的节点；2)次要：500kV节点、220kV节点；3)普通：110kV节点；
A2、元件信息包括：线路总数NL、线路k，k＝1,2,…,NL的电抗xk、线路k的平均无故障工作时间MTTF和平均维修时间MTTR、线路k的最大传输容量Tkmax、发电机台数NG，发电机g，g＝1,2,…,NG的平均无故障工作时间MTTF和平均维修时间MTTR；
B、获取电气化铁路沿线牵引变电站接入薄弱电网的节点位置信息：即某牵引变电站接至薄弱电网的第i个节点，此时节点i接有牵引负荷；
C、将薄弱电网所有的线路、发电机编号；设置薄弱电网运行年限N0；根据所述线路和发电机的平均无故障工作时间MTTF和平均维修时间MTTR计算线路和发电机的故障率λ和修复率μ；根据λ和μ，基于序贯蒙特卡洛状态持续时间采样法仿真生成薄弱电网的N个{x1,x2,…,xii,…xm}状态运行序列(m＝NL+NG)，其中，xii为1或0；
故障率和修复率公式为：



D、根据薄弱电网的状态运行序列{x1,x2,…,xii,…xm}调整系统参数，计算系统所有线路潮流；若线路潮流越限，则利用基于节点重要度负荷削减模型对系统节点进行负荷削减；
D1、系统参数调整原则为：状态运行序列中出现xii＝0时，若元件ii为线路，则该线路断开，调整线路电导为0；若元件ii为发电机，则该发电机故障，调整发电机出力为0；
D2、基于节点重要度负荷削减模型的...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯玎，马栅，孙小军，林圣，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51