CN103326355B - 一种考虑变电站分裂运行的电网自动电气分区方法 - Google Patents

Abstract

一种考虑变电站分裂运行的电网自动电气分区方法：S1处理分裂运行的变电站；S2根据电气距离改变各电气分区边界厂站的电气分区：S2-1将地理电气分区作为初始的电气分区，计算所有厂站之间的电气距离；S2-2对厂站进行预处理；S2-3对每一个边界厂站，分别计算其到所连接的每个电气分区内所有厂站的平均电气距离D_b，并计算其到本电气分区其他厂站的平均电气距离D₀，将该厂站置于与其距离最近的电气分区中；S2-4重复进行步骤S2-2和S2-3，直到系统中所有边界厂站的电气分区不再改变为止。本方法能够准确处理电力系统中经常出现的分裂运行变电站，更加准确、真实的形成电网电气分区，为电网关键断面的自动发现奠定基础。<!-- 2 -->

Description

一种考虑变电站分裂运行的电网自动电气分区方法

技术领域

本发明涉及一种考虑变电站分裂运行的电网自动电气分区方法。

背景技术

在现今的电力系统运行中，电力系统运行管理部门为了保证电网安全稳定运行，往往会对电力系统制定一系列的运行规则，以将电力系统限制在一定的安全运行空间中。然而，电力系统结构复杂，对其制定的运行规则往往是在特定的电网薄弱环节上指定的，也就是通常所说的“断面”。断面是指电网中一些潮流流向一致并且容易出现过载的输电线路的组合，它是大电网的重要安全特征，反映了某时刻电网的薄弱环节，是对电网安全有重要影响的输电瓶颈。

断面的制定是一项复杂的过程，传统的方法是由电网运行专家通过离线分析人工选择而得到的，对在线运行方式变化的适应性不强，无法适应电网运行方式的快速变化，可能导致关键断面的遗漏，难以满足现代电网智能化和精细化运行的高要求。面对传统断面制定过程中遇到的不足，很多学者对断面的自动发现进行了研究和实验，并提出了以基于电气分区的输电断面自动发现方法为代表的断面自动发现方法。该方法的基础为基于电气距离的电网自动电气分区方法，该电气分区方法以电网各个厂站初始的地理电气分区为基础，以电网中任意两个厂站之间的互阻抗作为这两个厂站之间的电气距离，并以厂站到本电气分区内厂站的平均距离是否为比到其他电气分区内厂站的平均距离小为判据改变电气分区边界厂站的电气分区号，直至所有边界厂站的电气分区均合理为止。

现有电气分区技术存在的不足之处：

没有提出电力系统中经常出现的分裂运行的变电站的处理方法，如果将这些分裂运行的变电站站作为一个整体的厂站进行处理，则会无法准确描绘出真实的电网拓扑结构，影响电气分区的准确度和可信性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是提供一种考虑变电站分裂运行的电网自动电气分区方法，该方法能够在进行电网自动电气分区时准确处理电力系统中经常出现的分裂运行的变电站，更加准确、真实的形成电网电气分区，为电网关键断面的自动发现奠定基础。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种考虑变电站分裂运行的电网自动电气分区方法，其特征是包括以下步骤：

S1搜索处理分裂运行的变电站

对分裂运行的厂站，按照其内部母线是否分裂运行、分裂为几个独立运行进行处理，对应于独立运行的个数，将其分为新的多个变电站；

S2读取初始潮流、拓扑情况，得到系统厂站间的电气距离，根据电气距离改变各电气分区边界厂站的电气分区，形成合理的电气分区，具体包括以下子步骤：

S2-1将地理电气分区作为初始的电气分区，计算所有厂站之间的电气距离；

S2-2对厂站进行预处理，具体包括以下子子步骤：

S2-2-1对于不在环路中的厂站(环路中的厂站指的是能够与其他厂站以及输电线构成环路的厂站)，如果其与所连接的环路上厂站的电气分区不同，则应该改变其电气分区，使其与所连接的环路上厂站电气分区相同；

S2-2-2对于环路中的厂站，如果其所连接的其他环路上厂站都位于同一个电气分区A中，而其本身并不位于该电气分区中，则应将该厂站划分到电气分区A中；

S2-3对每一个边界厂站(指的是分布在分区边界的厂站，这种厂站不仅与本分区内厂站相连接，也与其他分区内的厂站相连接)，分别计算其到所连接的每个电气分区内所有厂站的平均电气距离D_b，并计算其到本电气分区其他厂站的平均电气距离D₀，将该厂站置于与其距离最近的电气分区中，平均电气距离的计算公式参见式(1)：

$D_b=\frac{1}{n_b}\underset{j\&Element;b}{\mathrm{\&Sigma;}}{D}_{\mathrm{ij}},b\&Element;s_i---\left(1\right);$

式中b是厂站i所连接的一个电气分区，n_b是电气分区b包含的厂站个数，D_ij是厂站i、j之间的电气距离。

S2-4重复进行步骤S2-2和S2-3，直到系统中所有边界厂站的电气分区不再改变为止。

有益效果：本发明能够在进行电网自动电气分区时准确处理电力系统中经常出现的分裂运行的变电站，更加准确、真实的形成电网电气分区，为电网关键断面的自动发现奠定基础。

附图说明

图1是不分裂运行的变电站内部连接示意图；

图2是分裂运行的变电站内部连接示意图；

图3是分裂运行的变电站分裂为两个新的变电站的示意图；

图4是本发明方法中的根据电气距离改变个电气分区边界厂站的电气分区，形成合理的电气分区部分的流程图；

图5是某时刻A省电网地理分区连接关系图；

图6是某时刻A省电网电气分区连接关系图。

具体实施方式

本发明提出的考虑变电站分裂运行的电网自动电气分区方法，结合附图及实施例详细说明如下。

本发明提出的考虑变电站分裂运行的电网自动电气分区方法，首先处理分裂运行的变电站，根据变电站的运行方式和内部连接关系将其分成几个独立的变电站；最后，根据距离各个电气分区的远近改变个电气分区边界厂站的电气分区，直到所有边界厂站的电气分区合理为止。

本发明方法包括以下步骤：

S1搜索处理分裂运行的变电站

在电网实际运行中，正常情况下，一个变电站内部的各个母线彼此之间是存在连接关系的，在拓扑上可以作为一个广义节点出现，如图1所示。

但是在实际电网运行中，经常会出现一些变电站出现分裂运行的情况，即在地理上处于一个变电站内部的多条母线在实际运行时是分裂运行的，在变电站内部彼此之间并没有连接关系，从拓扑上看相当于多个广义节点，如图2所示。

在遇到变电站分裂运行的情况时，如果仍将变电站当做一个整体考虑的话，会在拓扑上与电网实际运行情况不符，无法准确获得厂站间的电气距离，进而影响电气分区的准确度和可信性。因此，需要对分裂运行的厂站进行处理，按照其内部母线连接情况，将其分为独立的2个或多个部分，形成新的多个变电站，同时，变电站所连接的线路也要相应的划分到新的变电站，如图3所示，图3的分裂运行变电站分为了2个独立的变电站，原来变电站连接的线路按照连接的母线不同划分到了新的变电站中。

S2读取初始潮流、拓扑情况，得到系统厂站间的电气距离，根据电气距离改变各电气分区边界厂站的电气分区，形成合理的电气分区，具体步骤如图4所示：

(S2-1)将地理电气分区作为初始的电气分区，计算所有厂站之间的电气距离。

(S2-2)对厂站进行预处理，具体包含以下子步骤：

(S2-2-1)对于不在环路中的厂站，如果其与所连接的环路上厂站的电气分区不同，则应该改变其电气分区，使其与所连接的环路上厂站电气分区相同。

(S2-2-2)对于环路中的厂站，如果其所连接的其他环路上厂站都位于同一个电气分区A中，而其本身并不位于该电气分区中，则应将该厂站划分到电气分区A中。

(S2-3)对每一个边界厂站，分别计算其到所连接的每个电气分区内所有厂站的平均电气距离D_b，并计算其到本电气分区其他厂站的平均电气距离D₀，将该厂站置于与其距离最近的电气分区中，平均电气距离的计算公式参见式(1)。

$D_b=\frac{1}{n_b}\underset{j\&Element;b}{\mathrm{\&Sigma;}}{D}_{\mathrm{ij}},b\&Element;s_i---\left(1\right)$

式中b是厂站i所连接的一个电气分区，n_b是电气分区b包含的厂站个数，D_ij是厂站i、j之间的电气距离。

(S2-4)重复进行步骤(2)和(3)，直到系统中所有边界厂站的电气分区不再改变为止。

实施例

利用本发明提出的考虑变电站分裂运行的电网自动电气分区方法对某时刻A省电网进行电气分区的自动获取，步骤和结果如下：

1)搜索分裂运行的厂站：

根据电网的拓扑连接关系，搜索分裂运行的厂站，即内部多条母线在实际运行时彼此之间并没有连接关系的厂站。

总的厂站个数和分裂运行的厂站个数如表1所示；

表1某时刻A省电网分裂运行的厂站数量

类别	个数
		所有厂站	476
分裂运行的厂站	41

2)处理分裂运行的厂站，形成新的厂站：

对分裂运行的厂站进行处理，按照其内部母线连接情况，将其分为独立的2个或多个部分，形成新的多个变电站，同时，变电站所连接的线路也要相应的划分到新的变电站。

新形成的厂站个数和形成新厂站后总的厂站个数如表2所示。

表2某时刻A省电网新形成厂站的数量和更新后的总厂站数量

类别	个数
		新形成的厂站	476
所有厂站(包括新形成的厂站)	520

3)根据电气距离改变各电气分区边界厂站的电气分区，形成合理的电气分区：

具体步骤如图4所示：

(S2-1)将地理电气分区作为初始的电气分区，计算所有厂站之间的电气距离。

(S2-2)对厂站进行预处理，具体包含以下子步骤：

(S2-2-1)对于不在环路中的厂站，如果其与所连接的环路上厂站的电气分区不同，则应该改变其电气分区，使其与所连接的环路上厂站电气分区相同。

(S2-2-2)对于环路中的厂站，如果其所连接的其他环路上厂站都位于同一个电气分区A中，而其本身并不位于该电气分区中，则应将该厂站划分到电气分区A中。

(S2-3)对每一个边界厂站(指的是分布在分区边界的厂站，这种厂站不仅与本分区内厂站相连接，也与其他分区内的厂站相连接)，分别计算其到所连接的每个电气分区内所有厂站的平均电气距离D_b，并计算其到本电气分区其他厂站的平均电气距离D₀，将该厂站置于与其距离最近的电气分区中，平均电气距离的计算公式参见式(1)。

$D_b=\frac{1}{n_b}\underset{j\&Element;b}{\mathrm{\&Sigma;}}{D}_{\mathrm{ij}},b\&Element;s_i---\left(1\right)$

式中b是厂站i所连接的一个电气分区，n_b是电气分区b包含的厂站个数，D_ij是厂站i、j之间的电气距离。

(S2-4)重复进行步骤(S2-2)和(S2-3)，直到系统中所有边界厂站的电气分区不再改变为止。

初始地理分区和最终电气分区的连接关系如图5、6所示。

初始地理分区和最终电气分区的个数如表3所示。

表3某时刻A省电网初始地理分区和最终电气分区的个数

类别	个数
		初始地理分区	21
最终形成的电气分区	13

Claims (1)

1.一种考虑变电站分裂运行的电网自动电气分区方法，其特征是包括以下步骤：

S1处理分裂运行的变电站

对分裂运行的厂站，按照其内部母线是否分裂运行、分裂为几个独立运行处理，对应于独立运行的个数，将其分为新的多个变电站；

S2根据电气距离改变各电气分区边界厂站的电气分区，形成合理的电气分区，具体包括以下子步骤：

S2-1读取初始潮流、拓扑情况，得到系统厂站间的电气距离，将地理电气分区作为初始的电气分区，计算所有厂站之间的电气距离；

S2-2对厂站进行预处理，具体包括以下子步骤：

S2-2-1对于不在环路中的厂站，如果其与所连接的环路上厂站的电气分区不同，则应该改变其电气分区，使其与所连接的环路上厂站电气分区相同；

S2-2-2对于环路中的厂站，如果其所连接的其他环路上厂站都位于同一个电气分区A中，而其本身并不位于该电气分区A中，则应将该厂站划分到电气分区A中；

S2-3对每一个边界厂站，分别计算其到所连接的每个电气分区内所有厂站的平均电气距离D_b，再计算其到本电气分区其他厂站的平均电气距离D₀，将该厂站置于与其距离最近的电气分区中，平均电气距离的计算公式参见式(1)：

$D_b=\frac{1}{n_b}\underset{j\&Element;b}{\&Sigma;}{D}_{ij},b\&Element;S_i---\left(1\right);$

式中b是厂站i所连接的一个电气分区，n_b是电气分区b包含的厂站个数，D_ij是厂站i、j之间的电气距离；

S2-4重复进行步骤S2-2和S2-3，直到系统中所有边界厂站的电气分区不再改变为止。