CN103020853A

CN103020853A - 一种短期交易计划安全校核的方法

Info

Publication number: CN103020853A
Application number: CN2012104975251A
Authority: CN
Inventors: 吕颖; 鲁广明; 丁佳; 丁平
Original assignee: State Grid Corp of China SGCC; China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
Current assignee: State Grid Corp of China SGCC; China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
Priority date: 2012-11-29
Filing date: 2012-11-29
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2032-11-29
Also published as: CN103020853B

Abstract

本发明涉及一种电力系统计划编制与计算分析领域的方法，具体涉及一种短期交易计划安全校核的方法，包括下述步骤：1）短期交易计划潮流计算；2）短期交易基态潮流分析；3）短期交易静态安全分析；4）短期交易影响评估；5）短期交易并行校核。本发明提供的短期交易计划潮流计算方法易于实现，而且能得到反映短期交易执行情况的电网潮流。满足现代电网在节能环保、安全稳定经济运行多方面对技术创新的要求。

Description

一种短期交易计划安全校核的方法

技术领域

本发明涉及一种电力系统计划编制与计算分析领域的方法，具体涉及一种短期交易计划安全校核的方法。

背景技术

随着电网大规模互联的快速发展，电网将形成以“三纵三横”特高压电网为骨干网架，世界上电压等级最高、输送容量最大、技术水平最先进、运行特性最复杂的交直流混联大电网。随着特高压电网建设的推进，以及直流输电、FACTS等大量电力电子元件应用、风电和光伏新能源电源大规模接入带来的运行压力不断增大，全网电气联系日趋紧密，断面间耦合关系更加复杂，安全稳定水平相互制约，资源优化利用与安全问题矛盾突出。

电力需求持续快速增长，能源和负荷分布不均衡，跨区跨省的电力交易规模越来越大；新型发输电技术和控制技术的应用，使电网的复杂程度日益加剧；市场化的推进、节能发电调度的推广、大规模间歇式可再生新能源的接入使电力系统的运行更多地处于不确定的背景下，电网的运行压力加大、控制复杂程度增加。

保障安全、经济、高效、可持续的电力供应，是电力系统建设始终追求的目标，安全校核是保障大电网安全稳定经济运行的关键技术之一，是保障电网的一道重要的安全防线，在电网调度运行中发挥着越来越重要的技术支撑作用。在国家逐步推广电力市场和节能调度的大环境下，迫切需要安全校核技术为交易计划提供技术支撑，交易计划安全校核对实现电网技术创新，全方位提高科研手段，保障电网安全稳定运行，具有深远的重要性。

短期交易计划是交易计划的一种，短期交易计划安全校核是现阶段节能调度大环境下急需解决的问题，必须采取新的研究方法，在基础理论及分析方法方面需要不断探索和完善，才能满足现代电网在节能环保、安全稳定经济运行多方面对技术创新的要求。

典型运行方式指的是电网正常检修及按负荷曲线及季节变化的水电大发、火电大发、最大最小负荷和最大最小开机方式下较长期出现的运行方式。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种短期交易计划安全校核的方法，通过整合典型运行方式、负荷曲线、基础电力计划和短期交易结果，形成反应交易执行情况的全网潮流，然后进行基态潮流分析、N-1静态安全校核，并将断面潮流与年度运行方式稳定限额进行比较，以考虑电网中的暂态稳定等稳定约束。本发明提供的短期交易计划潮流计算方法易于实现，而且能得到反映短期交易执行情况的电网潮流。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种短期交易计划安全校核的方法，其改进之处在于，所述方法包括下述步骤：

1）短期交易计划潮流计算；

2）短期交易基态潮流分析；

3）短期交易静态安全分析；

4）短期交易影响评估；

5）短期交易并行校核。

其中，所述步骤1）中，使用基础电力计划、省对省交易、省对机组交易、机组对机组交易、节能调度或全网集中竞价、大用户购电交易、系统负荷曲线数据，并对上述数据进行整合，进行交流潮流计算形成针对不同类型（不同类型指的是基础电力计划、省对省交易、省对机组交易、机组对机组交易、节能调度或全网集中竞价、大用户购电交易、系统负荷）安全校核的校核断面潮流。

其中，所述步骤1）中，根据典型运行方式数据获得电网模型和拓扑，根据基础电力计划和短期交易计划获得发电机出力，根据电力系统负荷曲线和典型运行方式确定母线负荷，进行整合形成反映短期交易的电网运行潮流；短期交易计划的安全校核以日为单位。

其中，所述步骤1）中，针对省对省交易或省对机组交易，支持两种方式将省交易量分摊到发电机组。

其中，所述两种方式分别是：一种是根据机组容量按比例将省交易量分摊到省内机组，另一种是采取人工指定的方式（人工指定方式指的是提前按发电容量设定）将省交易量分摊到省内指定机组。

其中，所述步骤1）中，针对大用户购电交易，根据大用户购电计划确定对母线负荷预测的影响。

其中，所述步骤2）中，根据步骤1）形成的短期交易校核断面潮流进行分析，判断基态潮流下的设备越限情况，包括：通过将校核断面潮流与设备限额进行比对和越限检查，确定过载设备及其过载程度、越限设备及其越限程度。

其中，所述设备包括线路、主变、机组和母线；所述越限包括线路电流越限、输电断面越限、变压器容量越限和母线电压越限。

其中，所述步骤2）中，根据步骤1）形成的短期交易校核断面潮流判断设备重载越限情况，给出过载设备及其过载程度、越限设备及其越限程度，并将校核断面潮流与年度运行方式稳定限额进行比较，以确定电网中的暂态稳定的稳定约束。

其中，所述步骤3）中，根据步骤1）形成校核断面潮流，分析N-1故障和指定故障集下的设备越限情况。

其中，按设备类型、电压等级和分区确定N-1计算范围；根据N-1原则开断全网设备，并判断其他元件（除去N-1元件以外的其它元件）是否出现越限；

对指定故障集进行静态安全分析计算，并判断其他元件是否出现越限；给出导致过载和越限的故障及过载和越限设备，并给出故障严重程度指标；所述故障严重程度根据出现故障的百分比确定。

其中，所述步骤4）中，分析交易结果对电网稳定断面的影响，评估交易结果的影响范围；计算省对省交易、省对机组交易、机组对机组交易、大用户购电交易、系统负荷曲线对电网稳定断面的影响；按交易结果和影响程度对交易结果的影响进行排序。

其中，采用灵敏度方法计算交易影响，通过求解线路潮流对母线注入有功的灵敏度计算短期交易对电网线路潮流、稳定断面潮流的影响。

其中，所述步骤5）中，采用多时间断面、多计算案例的分布式任务并行方法进行并行校核，其中多时间点计算任务并行包括多时间点潮流计算并行和多时间点潮流断面校核计算并行；多算例计算任务并行包括多故障集静态安全分析计算并行。

与现有技术比，本发明达到的有益效果是：

1、本发明提供的短期交易计划安全校核的方法，结合典型运行方式数据，综合使用基础电力计划、省对省交易、省对机组交易、机组对机组交易、节能调度/全网集中竞价、大用户购电交易、系统负荷曲线等数据，进行交流潮流计算。这种短期交易计划潮流计算方法易于实现，而且能得到反映短期交易执行情况的电网潮流。

2、短期交易静态安全校核能判断短期交易执行后电网的基态潮流是否存在重载和越限或N-1事故后越限的情况，通过将断面潮流与年度运行方式稳定限额进行比较，可以考虑电网中的暂态稳定等稳定约束。

3、交易影响评估能分析交易结果对电网关键稳定断面的影响，评估交易结果的影响范围。

4、采用并行计算技术提高短期交易校核计算效率，计算速度相比单机计算提高百倍以上。

5、满足现代电网在节能环保、安全稳定经济运行多方面对技术创新的要求。

附图说明

图1是本发明提供的短期交易计划安全校核的方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

本发明中所涉及的专业数据及缩略语如下：

短期交易计划：短期交易计划是电力交易计划的一种，一般指的是月内多日、日内多时段，区域之间、省（自治区、直辖市）之间达成的电力电量交易。

安全校核：安全校核为短期交易计划提供技术支撑，运用静态安全、暂态稳定等多种安全稳定分析手段，对短期交易计划进行灵活、全面的安全校核。

基态潮流分析：对基态潮流进行分析计算，判断基态潮流下的设备越限情况。

N-1安全分析：又称为静态安全分析，计算N-1故障和指定故障集下的设备越限情况。

本发明提供的短期交易计划安全校核的方法的流程如图1所示，包括下述步骤：

1）短期交易计划潮流计算：

安全校核首先要把电网模型、典型运行方式、基础购电量及各种交易结果以及负荷预测智能整合，生成电网潮流。目标是使得潮流结果和交易结果一致，能反映按交易结果执行后电网的潮流分布。短期交易计划的安全校核以日为单位，最多可计算96点的交易结果潮流和安全校核，可以自由选择计算点位，比如可选择典型日的“峰、谷、平”3个点进行校核计算分析。

潮流计算是根据给定的电网结构、参数和发电机、负荷等元件的运行条件，确定电力系统各部分稳态运行状态参数的计算。安全校核数据整合根据电网典型运行方式数据获取电网结构、参数、拓扑，根据交易结果确定发电机出力，根据系统负荷曲线和典型方式的母线负荷比例确定母线负荷。

短期交易计划安全校核数据整合的核心是潮流计算，难点是保证潮流计算的收敛性和结果的精确性。采用三种技术提高潮流计算的收敛性和准确性：

一是用多断面控制法精确控制各省间断面功率，以省为单位保证发输用电平衡，避免局部数据问题影响整体收敛性和精度。用多断面控制法逐步将潮流初值移动到给定状态，逐步逼近过程中，不断调整无功和电压，适合交易结果潮流计算中发电机端电压或无功不能给定和预知的情况。

二是采用中枢点电压自动控制技术，自动调整无功保证潮流结果无功电压的合理性。通过调整发电机无功、电容电抗器投切，控制中枢点电压，关键节点电压，中枢点按照运行方式规定进行控制，关键节点电压根据电压曲线进行控制。

三是采用潮流不收敛智能调整技术，提高潮流计算的收敛率。当无功电压迭代不收敛时，自动调整电压控制目标重新计算；用相邻的收敛点潮流作为初值重新计算不收敛点的潮流。

综合使用基础电力计划、省对省交易、省对机组交易、机组对机组交易、节能调度/全网集中竞价、大用户购电交易、系统负荷曲线等数据，并对上述数据进行整合，进行交流潮流计算形成针对不同类型安全校核需求的校核断面潮流。

根据典型运行方式数据获得电网模型和拓扑，根据基础电力计划和短期交易计划获得发电机出力，根据系统负荷曲线和典型运行方式确定母线负荷，进行智能整合形成反映短期交易的电网运行潮流。

针对省对省交易或省对机组交易，支持两种方式将省交易量分摊到发电机组，一种是根据机组容量按比例将省交易量分摊到省内机组，另一种是采取人工指定的方式将省交易量分摊到省内指定机组。

针对大用户购电交易，根据大用户购电计划确定对母线负荷预测的影响。

2）短期交易基态潮流分析：

根据步骤1）形成的校核断面潮流进行分析计算，判断基态潮流下的设备越限情况。通过将校核断面潮流与设备限额进行比对和越限检查，包括线路电流越限、输电断面越限、变压器容量越限和母线电压越限，给出过载设备及其过载程度、越限设备及其越限程度。

根据短期交易潮流判断设备重载越限情况，给出过载设备及其过载程度、越限设备及其越限程度，并将断面潮流与年度运行方式稳定限额进行比较，以考虑电网中的暂态稳定等稳定约束。

3）短期交易静态安全分析：

静态安全分析根据短期交易计划潮流计算形成的校核断面潮流进行分析计算，实现基态潮流分析和N-1安全分析。

静态安全校核分析N-1故障和指定故障集下的设备越限情况。包括如下功能：可按设备类型、电压等级和分区确定N-1计算范围；能根据N-1原则逐个开断全网设备（包括线路、主变、机组和母线），并判断其他元件是否出现越限，并能自定义进行部分N-2故障的静态安全校核；能对指定故障集进行静态安全分析计算，并判断其他元件是否出现越限；能给出导致过载和越限的故障及相应的过载和越限设备，并给出故障严重程度指标。

传统的静态安全分析关注少量元件开断对电网稳态的影响，电力系统的发展和安全需求的提高给静态安全分析带来新的课题。各种新元件和安控措施不断投入电网，使电网受扰动的形式以及扰动后的状态呈现出更加复杂的局面。电网规模扩大、各部分间的联系更趋密切，使静态安全分析的规模相应增大、其中每个模块都必须有较高的运算速度，才能提高整体的运行效率。提出以下解决方案：1）提出在PQ分解法中处理各种元件模型的统一原则；2）基于部分因子修改法，提出因子表附加链技术，解决有元件投入情况下部分因子分解后产生新增元素的问题；3）采用动态网络接线分析，利用支路断开前的拓扑信息加速分析网络拓扑的变化。这3方面问题的解决，在静态安全分析功能中实现了快速性、准确性和收敛性的结合。该方法具有如下特点：具有良好的模型容纳能力；能处理元件的切除、投入和参数修改；具有良好的收敛性和计算速度。

4）短期交易影响评估：

交易影响评估根据安全校核数据整合子系统形成校核断面潮流，分析交易结果对电网关键稳定断面的影响，评估交易结果的影响范围。交易影响评估相当于分析去除基础电力计划后单独考虑交易的执行对电网安全的影响。

针对省对省交易、省对机组交易、机组对机组交易、大用户购电交易计算对电网线路潮流和关键断面的影响，评估交易结果的影响范围，可按交易结果和影响程度对交易结果的影响进行排序。采用灵敏度方法计算交易影响，通过求解线路潮流对母线注入有功的灵敏度计算各种短期交易对电网线路潮流、关键断面潮流的影响。

灵敏度方法中的灵敏度矩阵是牛顿潮流算法中的雅可比矩阵的逆矩阵，将牛顿法电力系统潮流方程式展开为泰勒级数，忽略二次及以上高次项，可以得到支路开断引起的状态变量（电压、相角）的修正量的灵敏度矩阵。

5）短期交易并行校核：

采用并行计算技术提高短期交易计划安全校核的计算效率。采用多时间断面、多计算案例的分布式任务并行算法，计算效率提高百倍以上。其中多时间点计算任务并行包括多时间点潮流计算并行和多时间点潮流断面校核计算并行，多算例计算任务并行包括多故障集静态安全分析计算并行。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种短期交易计划安全校核的方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

1）短期交易计划潮流计算；

2）短期交易基态潮流分析；

3）短期交易静态安全分析；

4）短期交易影响评估；

5）短期交易并行校核。

2.如权利要求1所述的短期交易计划安全校核的方法，其特征在于，所述步骤1）中，使用基础电力计划、省对省交易、省对机组交易、机组对机组交易、节能调度或全网集中竞价、大用户购电交易、系统负荷曲线数据，并对上述数据进行整合，进行交流潮流计算形成针对不同类型安全校核的校核断面潮流。

3.如权利要求1所述的短期交易计划安全校核的方法，其特征在于，所述步骤1）中，根据典型运行方式数据获得电网模型和拓扑，根据基础电力计划和短期交易计划获得发电机出力，根据电力系统负荷曲线和典型运行方式确定母线负荷，进行整合形成反映短期交易的电网运行潮流；短期交易计划的安全校核以日为单位。

4.如权利要求1所述的短期交易计划安全校核的方法，其特征在于，所述步骤1）中，针对省对省交易或省对机组交易，支持两种方式将省交易量分摊到发电机组。

5.如权利要求4所述的短期交易计划安全校核的方法，其特征在于，所述两种方式分别是：一种是根据机组容量按比例将省交易量分摊到省内机组，另一种是采取人工指定的方式将省交易量分摊到省内指定机组。

6.如权利要求1所述的短期交易计划安全校核的方法，其特征在于，所述步骤1）中，针对大用户购电交易，根据大用户购电计划确定对母线负荷预测的影响。

7.如权利要求1所述的短期交易计划安全校核的方法，其特征在于，所述步骤2）中，根据步骤1）形成的短期交易校核断面潮流进行分析，判断基态潮流下的设备越限情况，包括：通过将校核断面潮流与设备限额进行比对和越限检查，确定过载设备及其过载程度、越限设备及其越限程度。

8.如权利要求7所述的短期交易计划安全校核的方法，其特征在于，所述设备包括线路、主变、机组和母线；所述越限包括线路电流越限、输电断面越限、变压器容量越限和母线电压越限。

9.如权利要求1所述的短期交易计划安全校核的方法，其特征在于，所述步骤2）中，根据步骤1）形成的短期交易校核断面潮流判断设备重载越限情况，给出过载设备及其过载程度、越限设备及其越限程度，并将校核断面潮流与年度运行方式稳定限额进行比较，以确定电网中的暂态稳定的稳定约束。

10.如权利要求1所述的短期交易计划安全校核的方法，其特征在于，所述步骤3）中，根据步骤1）形成校核断面潮流，分析N-1故障和指定故障集下的设备越限情况。

11.如权利要求10所述的短期交易计划安全校核的方法，其特征在于，按设备类型、电压等级和分区确定N-1计算范围；根据N-1原则开断全网设备，并判断其他元件是否出现越限；对自定义故障集进行静态安全分析计算，并判断其他元件是否出现越限；给出导致过载和越限的故障及过载和越限设备，并给出故障严重程度指标；所述故障严重程度根据出现故障的百分比确定。

12.如权利要求1所述的短期交易计划安全校核的方法，其特征在于，所述步骤4）中，分析交易结果对电网稳定断面的影响，评估交易结果的影响范围；计算省对省交易、省对机组交易、机组对机组交易、大用户购电交易、系统负荷曲线对电网稳定断面的影响；按交易结果和影响程度对交易结果的影响进行排序。

13.如权利要求12所述的短期交易计划安全校核的方法，其特征在于，采用灵敏度方法计算交易影响，通过求解线路潮流对母线注入有功的灵敏度计算短期交易对电网线路潮流、稳定断面潮流的影响。

14.如权利要求13所述的短期交易计划安全校核的方法，其特征在于，所述步骤5）中，采用多时间断面、多计算案例的分布式任务并行方法进行并行校核，其中多时间点计算任务并行包括多时间点潮流计算并行和多时间点潮流断面校核计算并行；多算例计算任务并行包括多故障集静态安全分析计算并行。