CN102638036B - 一种用于计划安全校核的快速支路过载辅助决策方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于计划安全校核的快速支路过载辅助决策方法，属于电力系统仿真分析计算中的计划安全校核领域。该方法针对基态潮流分析或静态安全分析中的线路和变压器过载情况，利用电网的稳态数据，采用直流潮流法，计算各发电机及负荷对支路有功的功率转移分布因子；采用实用化的计算公式，计算出消除过载需要调节的发电和负荷量；进而根据功率转移分布因子顺序调整出力和负荷，并进行潮流校验，以达到消除过载的目的。本发明能对基态潮流分析或静态安全分析中出现的支路过载情况提出辅助决策信息，适用于在线安全评估系统和计划安全校核系统，也适用于离线方式计算，能大大提高电力系统仿真分析计算的智能化和自动化水平。

Description

一种用于计划安全校核的快速支路过载辅助决策方法

技术领域

本发明属于电力系统仿真分析计算领域，具体涉及一种用于计划安全校核的快速支路过载辅助决策方法。

背景技术

电网的安全可靠运行对社会和经济发展具有重大意义。随着电网规模的不断扩大、发电机组不断投产、以及特高压输电、可再生资源电源的不断接入，电网接线日益复杂，电网设备的计划检修工作越来越繁重、难度越来越大。计划安全校核需要基于相似日潮流数据、发电计划、负荷计划及设备检修计划，形成一套收敛的潮流数据，然后对这套数据进行详细的安全稳定分析计算。潮流分析与静态安全分析是计划安全校核过程中最基础的计算步骤，在这两个计算步骤中，经常会出现线路和变压器过载的情况，针对这些过载情况，通过计算给出定量的辅助决策策略，是非常有必要的。

计划安全校核中可能出现两种情况的支路过载情况，目前，消除这些支路过载分别采取以下两种方法：1)面对潮流分析中出现的支路过载情况，处理方法是依靠分析计算人员凭借经验人工调整，通过多次的试探，反复计算得到消除过载的潮流断面；2)面对静态安全分析中出现的支路过载情况，采用的方法是借鉴动态安全稳定预警系统中的静态安全分析辅助决策方法，基于能量管理系统中的网络分析功能模块，应用灵敏度分析结果及支路开断分布因子而产生辅助决策信息。

在上述方法中，方法1)对计算人员的要求比较高，需要计算人员具有较高的专业素质、较丰富的实际经验、对潮流数据有较高的熟悉程度和熟练的调整能力，而且对于不同的潮流数据，调整的手段也不完全一致；而方法2)的算法必须与静态安全分析的方法匹配，对于采用补偿法、灵敏度法、直流潮流法的静态安全分析，需要有不同的辅助决策算法。所以，静态安全分析模块及灵敏度分析模块耦合太强，不利于其在计划安全校核系统中应用。

发明内容

为克服上述缺陷，本发明提供了一种用于计划安全校核的快速支路过载辅助决策方法，该方法考虑到计划安全校核的特点，针对潮流分析与静态安全分析中出现的过载问题，提出一种统一的辅助决策方法。

为实现上述目的，本发明提供一种用于计划安全校核的快速支路过载辅助决策方法，其改进之处在于，所述方法包括如下步骤：

(1).计算各个发电机及负荷对于过载支路的功率转移分布因子；

(2).根据分布因子对发电机及负荷排序；

(3).计算消除过载使用的有功调整量；

(4).调整发电机、负荷有功出力，并根据发电机及负荷的功率转移分布因子顺序调整出力；

(5).对调整结果进行潮流校核，并判断过载是否消除，如果过载没有消除，则重新返回步骤3，直至过载消除或达到最大反复次数，否则进入步骤6；

(6).输出支路过载的辅助决策信息；

其中，在所述步骤5中，对调整结果进行潮流校核的最大反复次数通常设置为3。

本发明提供的优选技术方案中，在所述步骤1中，使用直流潮流法，计算各个发电机及负荷对于过载支路的功率转移分布因子。

本发明提供的第二优选技术方案中，在所述步骤2中，根据步骤1的计算结果和各个节点的发电出力和负荷对过载支路的功率转移分布因子绝对值的大小，对所有发电机及负荷排序。

本发明提供的第三优选技术方案中，在排序过程中，加入可调区域、可调负荷区域和可调机组区域的信息，以过滤不在可调区域内的发电机及负荷；对于在可调区域内的功率转移分布因子为零或接近于零的机组，加入可调发电机/负荷序列的末尾或另起可调机组序列，为后续进行平衡机功率调整做准备。

本发明提供的第四优选技术方案中，在所述步骤3中，利用实用化公式，计算消除过载使用的有功调整量。

本发明提供的第五优选技术方案中，在所述步骤6中，所述辅助决策信息包含调整过程中出力调整的序列。

本发明提供的第六优选技术方案中，在所述步骤1中，采用基于直流潮流法的计算公式：

$G_{k-i}=\frac{X_{k-i}}{x_k}$

其中：G_k-i是发电机或负荷输出功率转移分布因子，X_k-i是端口k和端口i两个端口节点对之间的互阻抗，是通过直流潮流方程P＝B₀θ中B₀的逆矩阵X计算得来的，x_k是支路k的阻抗值。

本发明提供的第七优选技术方案中，在所述步骤3中，对支路过载的定义标准为：线路的电流超过其限流值I_max，变压器的传输容量超过其最大容量S_max；所以对于线路和变压器，应采用不同的计算公式：针对线路，采用公式：

ΔP_line＝3*U*U*I*(I-I_max)/I_max

而针对变压器，则采用公式：

$\mathrm{\Δ}{P}_{\mathrm{tran}}=\sqrt{3}*U*I*(S-S_{\max })/S_{\max }$

其中，U为支路任一端节点的电压或其额定电压，I为支路电流，S为变压器U所在侧的传输容量。为了增加计算准确性，线路对应的有功调整量计算公式中可以取Ui为线路i端节点电压，Uj为线路i端节点电压。

本发明提供的第八优选技术方案中，在所述步骤3中，针对发电机节点，有功调整量计算如下采用公式：

ΔP_Gen＝-ΔP_line*G_k-i

ΔP_Gen＝-ΔP_tran*G_k-i

而针对负荷节点，有功调整量如下采用公式：

ΔP_Load＝ΔP_line*G_k-i

ΔP_Load＝ΔP_tran*G_k-i。

与现有技术比，本发明提供的一种用于计划安全校核的快速支路过载辅助决策方法，在潮流分析中实现了潮流调整的自动化，有效的解决了传统潮流调整计算中需要大量人力、依靠经验，计算速度慢，效率较低的问题，面对静态安全分析中出现的支路过载情况，本方法与静态安全分析的具体的实现方式无关，实现了静态安全分析与支路过载辅助决策算法上的解耦；而且本方法中采用基于直流潮流法的发电机/负荷有功功率转移分布因子，保证了计算的快速性；再者，本方法采用了实用的计算消除过载所需的有功调整量公式，公式考虑了非额定电压运行以及线路与变压器的过载限值差异的影响，计算结果基本上接近最小机组出力/负荷调整量，从而保证了消除过载的有效性及调整措施的经济性。

附图说明

图1为一种用于计划安全校核的快速支路过载辅助决策方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图1对本发明技术方案做进一步详细描述：

1)附图1的左边虚线框为计划安全校核的流程，右边虚线框为支路过载辅助决策流程。本方案对于计划安全校核流程，只介绍其对支路过载辅助决策的驱动过程以及支路过载辅助决策结果对计划安全校核的反馈过程，其他步骤在附图1中只是简单图示，在此也不做详细介绍。

2)计划安全校核驱动支路过载辅助决策功能的事件有两个：一个是在基态潮流分析过程中出现支路过载，另一个是在静态安全分析过程中出现支路过载。这两种事件驱动对于支路过载辅助决策模块来说是等效的。计划安全校核流程是必经流程，而支路过载辅助决策流程并不是必经流程，需要发生上述两种驱动事件才启动。

3)过载辅助决策流程启动后，首先进行的是发电机与负荷功率转移分布因子的计算与排序。计算基于直流潮流法，采用公式

$G_{k-i}=\frac{X_{k-i}}{x_k}$

然后根据各个节点的发电出力和负荷对过载支路的功率转移分布因子绝对值的大小，对所有发电机及负荷排序。

4)之后进行潮流调整与潮流校核。潮流调整与潮流校核是一个反复的过程，通常情况下，按照实用公式计算的调节量调整一次就可以满足消除过载的要求，但是当过载率较大时，也可能出现一次调整不满足消除过载要求的情况，这时，就采用反复调整的方式，而调整次数设置通常设置为3。如果在实用公式中加入一个超调比例k(k＞1)，则可以保证更快地消除过载，但是不能保证调整措施的经济性，故在本方案中没有采用。实用化支路有功调节量公式为

ΔP_line＝3*U*U*I*(I-I_max)/I_max

$\mathrm{\Δ}{P}_{\mathrm{tran}}=\sqrt{3}*U*I*(S-S_{\max })/S_{\max }$

5)线路过载辅助决策可能出现两种结果。一种是通过不超过3次的潮流调整，最后达到消除支路过载的目的。这种情况下，调整过程中的调节量序列即是最后的辅助决策结果；另一种是无法通过调整发电机和负荷的方式，达到消除支路过载的目的。即是调整失败的辅助决策结果。

6)支路过载辅助决策的结果最后要对计划安全校核进行反馈，从而使整个流程形成闭环。上述两种支路过载辅助决策结果对于计划安全校核都是有指导意义的。对于调节成功的决策结果，计划安全校核可以利用其修改对应的发电计划和负荷计划，而相应的检修计划或操作是可以顺利进行的；而对于调节失败的决策结果，计划安全校核工作中会认为检修计划或操作是不能进行的，应该修改或调整相关的检修计划或操作。

需要声明的是，本发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理启发下，可作各种修改、等同替换、或改进。但这些变更或修改均在申请待批的保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于计划安全校核的快速支路过载辅助决策方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1).计算各个发电机及负荷对于过载支路的功率转移分布因子；

(2).根据分布因子对发电机及负荷排序；

(3).计算消除过载使用的有功调整量；

(4).调整发电机、负荷有功出力，并根据发电机及负荷的功率转移分布因子顺序调整出力；

(5).对调整结果进行潮流校核，并判断过载是否消除，如果过载没有消除，则重新返回步骤3，直至过载消除或达到最大反复次数，否则进入步骤6；

(6).输出支路过载的辅助决策信息；

其中，在所述步骤5中，对调整结果进行潮流校核的最大反复次数设置为3；在所述步骤2中，根据步骤1的计算结果和各个节点的发电出力和负荷对过载支路的功率转移分布因子绝对值的大小，对所有发电机及负荷排序；

在排序过程中，加入可调区域、可调负荷区域和可调机组区域的信息，以过滤不在可调区域内的发电机及负荷；对于在可调区域内的功率转移分布因子为零或接近于零的机组，加入可调发电机/负荷序列的末尾或另起可调机组序列，为后续进行平衡机功率调整做准备。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤1中，使用直流潮流法，计算各个发电机及负荷对于过载支路的功率转移分布因子。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤3中，利用实用化公式，计算消除过载使用的有功调整量。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤6中，所述辅助决策信息包含调整过程中出力调整的序列。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述步骤1中，采用基于直流潮流法的计算公式：

其中：G_k-1是发电机或负荷输出功率转移分布因子，X_k-1是端口k和端口i两个端口节点对之间的互阻抗，是通过直流潮流方程P＝B₀θ中B₀的逆矩阵X计算得来的，x_k是支路k的阻抗值。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述步骤3中，对支路过载的定义标准为：线路的电流超过其限流值I_max，变压器的传输容量超过其最大容量S_max；所以对于线路和变压器，应采用不同的计算公式：针对线路，采用公式：

ΔP_line＝3*U*U*I*(I-I_max)/I_max

而针对变压器，则采用公式：

其中，U为支路任一端的节点电压或其额定电压，I为支路电流，S为变压器U所在侧的传输容量，为增加计算准确性，线路对应的有功调整量计算公式可采用Ui为线路i端节点电压，Uj为线路i端节点电压。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述步骤3中，针对发电机节点，有功调整量计算如下采用公式：

ΔP_Gen＝-ΔP_line*G_k-1

ΔP_Gen＝-ΔP_tran*G_k-1

而针对负荷节点，有功调整量如下采用公式：

ΔP_Load＝ΔP_line*G_k-1

ΔP_Load＝ΔP_tran*G_k-1。