CN101299530A - 大电网设备过载在线灵敏度的智能联切方法 - Google Patents

大电网设备过载在线灵敏度的智能联切方法 Download PDF

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Abstract

大电网设备过载在线灵敏度的智能联切方法，将电力系统中的发电机、负荷都作为节点注入电流来表示，列出网络的节点电压方程IN＝YNUN，将支路电流与节点注入电流间的线性系数矩阵称作网络的相关度系数矩阵，记为C(λ)，以λki表示矩阵中的元素，其表达式为C(λ)＝YATYN －1，根据过负荷支路所对应C(λ)中的相应行来选取最佳的切机、切负荷控制点。本发明算法能如实反映系统的物理状况，通过上述理论寻找最优切机/切负荷控制点方案简单明了，计算速度快，可用于电网运行过载控制等方面的在线计算。

Description

大电网设备过载在线灵敏度的智能联切方法
技术领域
本发明属电网控制领域，更准确地说本发明涉及一种大电网设备过载在线灵敏度计算的智能切机/切负荷选择的方法。
背景技术
文献一《识别电压崩溃边缘的新型电网灵敏度分析方法(A New PowerSensitivity Method of Ranking Branch Outage contingencies forVoltage Collapse)》(IEEE Trans，2002)根据功率对故障支路灵敏度排序，识别对电压崩溃影响轻重缓急的支路。根据灵敏度大小，快速排除严重故障以防止电压崩溃。该方法存在的问题主要是没有考虑负荷的无功特性约束。而现代电力系统是一个复杂的非线性时变系统，新型电力电子设备的投入更是引入各类不确定因素，不考虑约束的灵敏度指标不能完全反应实际电网的物理状况。
文献二《应用于电力系统稳定控制的灵敏度分析方法(sensitivityfor power system steady-state control)》(IEE Proc-Gener，Transm，andDistrib，1997)介绍了利用泰勒级数二阶展开式推出的二阶灵敏度计算方法，但公式复杂，计算量巨大，不能用于在线分析。
文献《系统灵敏度理论导论》《电力系统静态安全分析》等均给出了不同的灵敏度数学模型及计算方法，缺乏统一的理论基础，在工程应用领域需考虑可行的简化算法。
发明内容
本发明的目的是，克服现有技术选择切机/切负荷方法的缺点，提供一种高灵敏度、高计算速度的大电网设备过载在线灵敏度的智能联切方法，以满足在线应用。
本发明采取的灵敏度分析算法如下：如将电力系统中的发电机、负荷都作为节点注入电流来表示，系统可作为带节点注入电流的等值网络，可列出网络的节点电压方程如下：
IN＝YNUN                   (1)
式中：IN为节点注入电流向量，发电机节点为正，负荷节点为负(以流入节点的方向作为节点注入电流的参考方向)；UN为节点电压向量；YN为节点导纳矩阵，可以根据网络的节点关联矩阵A和支路导纳矩阵Y得到：YN＝AYAT
对于线性网络，其支路电流IB与节点电压之间关系可表示为：
IB＝YATUN                  (2)
根据(1)、(2)式，可得出网络支路电流与节点注入电流之间存在以下关系：
IB＝YATYN -1IN              (3)
从式(3)可以看出，支路电流与节点注入电流之间为线性关系，这里将支路电流与节点注入电流间的线性系数矩阵称作网络的相关度系数矩阵，记为C(λ)，以λki表示矩阵中的元素，其表达式为
C(λ)＝YATYN -1             (4)
对于一个包含n个节点，b条支路的网络，可知C(λ)为b*n阶矩阵，且系数矩阵C(λ)具有以下特点：
(1)C(λ)仅与网络参数及拓扑结构相关，不会受到支路电流和节点注入电流变化的影响。
(2)对于第k条支路来说，其上的电流为各节点注入电流的线性组合，且与节点i注入电流相关度为λki，即|λ|越大，节点i注入电流变化对支路k上电流的影响也越大。
(3)对于第k条支路来说，当节点i注入电流与支路k电流的相关度系数λki的实部为正时，则节点注入电流减小对应于支路电流的减小；当节点i注入电流与支路k电流的相关度系数λki的实部为负时，则节点注入电流增大对应于支路电流的减小。
当支路k出现过负荷后，要降低支路k的电流以保证不过载，其最佳控制点必然是与支路电流相关度最大的节点，即λki最大项所对应的节点。由于发电机节点注入电流的方向与参考方向相同，负荷节点注入电流的方向与参考方向相反，可由电网运行方式在线形成，并根据过负荷支路所对应C(λ)中的相应行来选取最佳的切机、切负荷控制点。
本发明的有益效果如下：考虑到电力系统分析与控制的某些应用领域(如最优潮流，静态安全分析，过载控制)中可行的简化灵敏度算法，该算法能如实反映系统的物理状况，通过上述理论寻找最优切机/切负荷控制点方案简单明了，计算速度快，可用于电网运行过载控制等方面的在线计算。
具体实施方式：
实施例，将本发明方法应用于500kV斗山主变过载联切负荷系统。斗山站稳控装置主要解决斗山主变N-1故障引起的斗山主变过载问题；接收其下属各执行站上送的每轮可切负荷容量及220kV元件的实时功率；向其下属各执行站(长新、滨江、塘头、石塘湾、东园)发送相应的切负荷命令，从而确保该区域电网的安全稳定运行。
1、过载判据
由斗山主变N-1故障引起的斗山主变过载
①一台主变判出跳闸
②剩下的主变判出过载
③装置启动前两台主变功率和≥策略表定值P0
④判出跳闸的主变事故后功率＜策略表定值P+
①②③④全满足，就认为是由斗山主变N-1故障引起的主变过载。需按过载容量联切负荷。
2、切负荷容量的确定
过载动作时按过载容量切除负荷。
过载切除容量＝(过载动作时刻主变的功率—主变过载动作功率定值)*过载放大系数。
若两台主变同时过载，则切除容量为两台主变所需切除容量之和。
3、切负荷原则
各站分轮级切负荷，同一轮级各站顺序按在线灵敏度计算结果排序，总量恰好够切的原则来执行切负荷；
在每个执行站对于其采集的每个负荷单元都有一个优先值，数值越小优先级越高，越优先被切除。
在斗山站对与其相联系的每个执行站都有一个优先级定值，数值越小优先级越高。
举例说明：
斗山主变N-1故障引起的过载需切除负荷，切除容量＝200MW。
长新站：线路1优先级＝1，线路1功率＝20MW；线路2优先级＝2，线路2功率＝50MW；其它线路不可切。
滨江站：线路1优先级＝1，线路1功率＝20MW；线路2优先级＝2，线路2功率＝60MW；其它线路不可切。
塘头站：线路1优先级＝1，线路1功率＝20MW；线路2优先级＝2，线路2功率＝70MW；其它线路不可切。
石塘湾站：线路1优先级＝1，线路1功率＝20MW；线路2优先级＝2，线路2功率＝80MW；其它线路优先级不可切。
东园站：线路1优先级＝1，线路1功率＝20MW；线路2优先级＝2，线路2功率＝90MW；其它线路不可切。
斗山站：按在线灵敏度算法计算得到各负荷站点对过载设备的相关度排序，例如计算结果如下：长新站优先级＝1，滨江站优先级＝2，塘头站优先级＝3，石塘湾站优先级＝4，东园站优先级＝5。
优先级为1的各执行站负荷总量＝20*5＝100MW。
优先级为2的负荷线，长新站＝50MW，长新站+滨江站＝50+60＝110MW。
200MW＞100MW+50MW，200MW＜100MW+110MW。
因此系统动作切除线路为各执行站的线路1，以及长新和滨江站的线路2。
实施例2：江苏苏北联合切机系统
其实切机系统和切负荷系统的应用类似，只不过关联方向相反而已。
故障导致线路过载，主站装置依据过载线路切机序位表中的定值(即切机顺序)来进行切机控制，每个轮次只切一台机组。
过载线路切机序位表
  序号   过载线路   第一轮   第二轮   第三轮   第四轮   第五轮   第六轮
1 双上5235   **电厂**机组
  2   泗上5236
  3   堡双5233
  4   堡泗5234
  5   双汊5243
  6   泗汊5244
。。。。。。
由于有了本发明的快速灵敏度计算方法，可以实现在线计算刷新过载线路切机序位表，实现对切机站点和轮级的优选。如一次判断动作后过载未消失，则循环至过载现象消失结束。
本发明按照优选实施例进行了说明，应当理解，上述实施例不以任何形式限定本发明，凡采用同类变换形式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1、大电网设备过载在线灵敏度的智能联切方法，其特征是：将电力系统中的发电机、负荷都作为节点注入电流来表示，系统作为带节点注入电流的等值网络，列出网络的节点电压方程如下：
IN＝YNUN                 (1)
式中：IN为节点注入电流向量，发电机节点为正，负荷节点为负，以流入节点的方向作为节点注入电流的参考方向；UN为节点电压向量；YN为节点导纳矩阵，根据网络的节点关联矩阵A和支路导纳矩阵Y得到：YN＝AYAT，对于线性网络，其支路电流IB与节点电压之间关系可表示为：
IB＝YATUN                (2)
根据(1)、(2)式，可得出网络支路电流与节点注入电流之间存在以下关系：
IB＝YATYN -1IN            (3)
将支路电流与节点注入电流间的线性系数矩阵称作网络的相关度系数矩阵，记为C(λ)，以λki表示矩阵中的元素，其表达式为
C(λ)＝YATYN -1           (4)
对于一个包含n个节点，b条支路的网络，可知C(λ)为b*n阶矩阵，当支路k出现过负荷后，要降低支路k的电流以保证不过载，其最佳控制点必然是与支路电流相关度最大的节点，即λki最大项所对应的节点，由此根据过负荷支路所对应C(λ)中的相应行来选取最佳的切机、切负荷控制点。
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