电网的有功承载能力取决于电网结构、支路承载能力、电源和负荷的大小及分布等诸多因素，其定量分析指标仍然是电网安全性分析中的难点。本发明专利技术“基于映射弹性势能的电网有功承载能力定量分析指标”基于电网的映射弹性力学网络模型，通过支路状态映射，得到了电网支路的映射弹性势能；采用势能叠加思路，得到电网映射弹性势能的求取方法。分析发现并算例验证，该映射弹性势能可作为电网有功承载能力的定量分析指标：在一定的总有功负载情况下，其值越大，则电网总体有功承载裕度越小，支路有功承载越不均衡。本发明专利技术充实了电网安全性分析的理论基础，可广泛应用于电网的规划、运行方式分析、在线调度等方面。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】电网的有功承载能力取决于电网结构、支路承载能力、电源和负荷的大小及分布等诸多因素，其定量分析指标仍然是电网安全性分析中的难点。本专利技术“基于映射弹性势能的电网有功承载能力定量分析指标”基于电网的映射弹性力学网络模型，通过支路状态映射，得到了电网支路的映射弹性势能；采用势能叠加思路，得到电网映射弹性势能的求取方法。分析发现并算例验证，该映射弹性势能可作为电网有功承载能力的定量分析指标：在一定的总有功负载情况下，其值越大，则电网总体有功承载裕度越小，支路有功承载越不均衡。本专利技术充实了电网安全性分析的理论基础，可广泛应用于电网的规划、运行方式分析、在线调度等方面。【专利说明】基于映射弹性势能的电网有功承载能力定量分析指标
电力系统(电网)安全性分析。
技术介绍
电网的最基本功能是有功功率(以下简称有功)传输，因此有功承载能力(或称有功传输能力)，是电网安全性分析的主要指标，其取决于电网结构、支路承载能力、电源和负荷的大小及分布等诸多因素。目前，实际工作中一般采用N-1 (甚至N-2)支路限载校验的定性分析，电网有功承载能力的定量分析方法及指标仍然是电网安全性分析中的难点。统计发现上世纪末十五年，美国大停电事故符合复杂系统的自组织临界特性。受到启发，采用复杂网络理论分析评估大电网的安全性成为当前的研究热点。但复杂网络模型是基于接线拓扑的图论模型，不包含电网的元件参数，更不能自然体现电网节点、支路状态量及之间的物理关系，很难建立同时包含电网状态量和结构信息的综合性指标。局部指标的构建相对容易，但由此构建全网指标却不容易，理想的途径是由局部指标叠加而成。目前满足叠加性的有势能指标，如节点势能、支路势能等，但这些指标都是电网暂态稳定直接法中的概念，在静态分析中没有明确的物理概念；也未能证明元件势能叠加后可以描述电网的有功承载能力。故其表征电网安全性的理论依据不足。相比电网中的定义，“势能”在力学中具有明确、严格的物理概念，且具唯一性。与电网的有功承载能力相似，弹性网的承载能力也取决于网架结构、支路强度、受力大小及分布。此前申请的专利“电网一弹性力学网络拓扑映射方法”(申请公布号:CN 102227084 A),将电网映射成纵向受力的弹性力学网络(以下简称弹性网)模型，由于映射弹性网中支路方向相同，同向受力也满足叠加性，故总势能与总负载之间关联。所以，可通过映射弹性网的势能，分析对应电网的有功承载能力。
技术实现思路
本专利技术“基于映射弹性势能的电网有功承载能力定量分析指标”，基于电网的映射弹性网模型，通过电网支路和弹性网支路的状态映射，分析了电网支路的映射弹性势能，采用势能叠加思路，得到电网映射弹性势能的求取方法。分析发现并算例验证，该映射弹性势能可表征电网的总体有功承载裕度和支路有功承载的均衡性:在一定的总有功负载情况下，其值越大，则电网的总体有功承载裕度越小，支路有功承载越不均衡；其值越小，则相反。所以可作为电网有功承载能力的定量分析指标。本专利技术充实了电网安全性分析的理论基础，可广泛应用于电网的规划、运行方式分析、在线调度等方面。【专利附图】【附图说明】图1电网一弹性网拓扑映射，⑴电网，⑵映射弹性网图2等效映射弹性支路图3纵向等效映射弹性网图4新英格兰10机39节点系统图5新英格兰10机39节点系统的映射弹性网结构图6新英格兰10机39节点系统切断线路21-22后的映射弹性网结构图7新英格兰10机39节点系统切断线路15-16后的映射弹性网结构图8 7节点系统结构图9 4种负荷分配方案的映射弹性网结构，(I)出线负荷分配方案一，(2)出线负荷分配方案二，(3)出线负荷分配方案三，(4)出线负荷分配方案四【具体实施方式】1.电网支路和弹性网支路的状态映射忽略电阻，设交流电网支路L两端节点为1、j，节点电压的相位差为Θ u，电抗为\。当电网无功充沛时，U1、％变化较小，可令【权利要求】1.一种基于映射弹性势能的电网有功承载能力定量分析指标，该指标特征在于，包括如下步骤: 1)忽略电阻，设交流电网支路L两端节点为1、j，节点电压、c>7的相位差为Qij，电抗 为\，当电网无功充沛时，Ui, Uj变化较小，可令 【文档编号】G06F19/00GK103474993SQ201310471350【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年10月11日 优先权日:2013年9月2日【专利技术者】竺炜 申请人:竺炜本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于映射弹性势能的电网有功承载能力定量分析指标，该指标特征在于，包括如下步骤：1)忽略电阻，设交流电网支路L两端节点为i、j，节点电压的相位差为θij，电抗为XL，当电网无功充沛时，Ui、Uj变化较小，可令则传输的有功为PL=Csinθij，令kL=dPL／dθij，取名为L的映射弹性系数，可得kL=Ccosθij=PL／tanθij；2)设弹性网支路l的作用力和伸长分别为Fl、xl，弹性系数为kl＝dFl／dxl，建立L和l的状态量映射关系，即PL=Fl，θij=xl，kL=kl，根据步骤1)，l的状态量关系为Fl＝Csinxl，kl＝Ccosxl=Fl／tanxl；3)若θij较小，L的状态量关系可近似线性化，根据步骤1)，可得PL＝kL·θij，kL=C，根据步骤2)，对应的线性l的状态量关系为Fl=kl·xl，kl＝C；4)l拉伸后，弹性势能为外力对其做的功，即El=∫Fldxl，根据步骤2)中l的状态量关系，得到弹性势能根据步骤2)中L和l的状态量映射关系，得到L的映射弹性势能EL=PLtanθij2=kL1-cosθijcosθij=cosθijcosθij=cosθij1+cosθij·PL2kL,且El=EL；5)若θij较小，l、L的状态量都近似为线性关系，根据步骤3)、4)，得到l的弹性势能根据步骤2)中的状态量映射关系，得到L的映射弹性势能EL=12PLθij=12kLθij2=PL22kL,且El=EL；6)将电网映射成垂直受力的弹性网，且保持节点、支路的关联关系不变，设映射弹性网由n条支路构成，El∑和Eli分别为弹性网和其中第i条支路的势能，无论其支路是否为线性弹性支路，其总势能都满足叠加特性，即故电网的映射弹性势能为EL∑和ELi分别为电网和其中第i条支路的映射弹性势能；7)若映射弹性网中所有支路都为线性弹性支路，由于支路同向垂直，支路长度即为两端节点的高度差，节点高度对应电网节点电压的相位，设Ftopi、xtopi为弹性网顶端节点的受力大小及高度，Fbotj、xbotj为负载节点的受力大小及高度，根据步骤5)、6)中的El、El∑公式，得到线性映射弹性网的势能为故线性电网的映射弹性势能为Ptopi、θtopi为电网中电源母线节点的注入有功和相位，Pbotj、θbotj为负荷节点的有功负荷和相位；8)由于映射弹性网中所有支路受力方向相同，故可用1条与该网势能El∑和总负载Fl∑都相等 的弹性支路等效，设等效支路的长度为xleq，根据步骤4)，得到设EL∑、PLΣ和θLeq为对应电网的映射势能、总有功负载和等效支路相位差，根据状态量映射关系，得到ELΣ=PLΣtanθLeq2,若等效支路为线性特性，根据步骤5)，得到ElΣ=12FlΣxlep,ELΣ=12PLΣ·θLeq;9)步骤8)表明，在相同的总有功负载情况下，不同电网或同一电网在不同运行方式下，若EL∑较大，则θLeq也较大，电网总体的有功承载裕度较小，承载能力较差，功角安全性较差；10)将电源侧和负荷侧的关联节点以及之间的路径进行合并和等效，简化成纵向等效映射弹性网，设有n条支路，第i条支路对应的映射弹性系数、相位差和有功分别为kLi、θLi和PLi，总有功负荷为发现并证明规律，即若PL∑=const.，当支路有功分配满足PL1：Pl2：...：PLn=kL1：kL2：..：kLn时，总映射弹性势能EL∑最小；11)电网有功承载的均衡，是指映射弹性系数较大的线路，应承载较大的有功，步骤10)表明，映射弹性势能可表征电网支路有功承载均衡性，即当总有功负荷不变时，映射弹性势能越小，电网支路有功承载均衡性越好；12)步骤9)、11)分别从总体和内部角度表明，映射弹性势能可以定量衡量电网的有功承载裕度以及电网支路有功承载的均衡性，且映射弹性势能变化时，总体承载裕度和内部承载均衡性的变化趋势一致，因此，映射弹性势能可作为电网有功承载能力的定量分析指标，在一定的总有功负载情况下，映射弹性势能越大，电网有功承载能力越弱。FSA0000096009920000011.tif,FSA0000096009920000012.tif,FSA0000096009920000013.tif,FSA000009600992...
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：竺炜，
申请(专利权)人：竺炜，
类型：发明
国别省市：
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