CN103346555B - 一种输电网负荷供应充裕度评估方法及在线评估系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种输电网负荷供应充裕度评估方法及在线评估系统，评估方法包括：步骤S1到S7，通过处理电网模型数据和发输电设备运行状态数据，设定发电计划目标和约束模型，设定Ld＝Ld0，设定负荷递增步长δ，0＜δ＜1，判断评估对象的负荷Ld并判断是否满足执行相关操作的条件，计算被测对象的负荷供应充裕度η为Ld_max/Ld0后评估结束。不仅可以用于母线级，还能够用于地区级和系统级的负荷供应充裕度评估，能够为电网调度运行人员提供多角度的评估分析。

Description

一种输电网负荷供应充裕度评估方法及在线评估系统

技术领域

本发明涉及电力调度自动化领域，具体涉及一种输电网负荷供应充裕度评估方法及在线评估系统。

背景技术

短期调度计划优化的重要目标是保障电力系统设备安全运行、用户可靠优质供电和电力资源优化配置。其中检修计划优化用于保障设备安全，优化电网拓扑结构，为电网可靠运行提供充足的裕度空间；发电计划优化则在保障发用电平衡的前提下，考虑电网输电安全等约束，按照各种预定目标优化配置发电资源，优化编制机组短期启停计划和出力计划。传统短期调度计划优化基于确定性模型，在假定发输电设备满足一定的可靠性运行指标要求的前提下，优化编制设备检修计划和发电计划。在确定性发电计划优化模型中，通过预留一定比例或数量的调节备用、旋转备用，应对电力系统运行中负荷预测偏差，以及发输电设备非计划停运等随机性事件带来的影响。

随着小水电、风电和光伏发电等大规模可再生间歇能源的集中接入，其间歇特性带来的影响已经远远超过负荷预测偏差带来的影响。传统以确定性模型为基础的发电计划优化将大规模间歇性能源作为固定出力，然后优化安排常规能源发电计划以平衡剩余负荷。表面看似平衡的发用电计划却难以适应间歇性能源发电的随机波动，这需要在检修计划安排时预留更大的裕度，以应对间歇性能源波动。因此，在调度计划基础上，如果能够准确评估相应电网运行方式下的最大负荷供应能力，对提升电网供电可靠性水平，以及量化发电计划优化中的备用资源需求具有重要指导意义。在满足发电能力约束和电网输送能力约束前提下，以最大可供应负荷与当前负荷的比值作为该母线的负荷供应充裕度，以评估各母线的最大可供应负荷能力。在检修计划优化和评估中，考虑的不仅是能够找到满足负荷平衡要求的一种发电计划，而是为计划安排预留充足的发电容量和输电裕度，满足负荷在一定范围内波动时都能找到安全可行发电计划。因此，应用负荷供应充裕度指标，通过优化调用发输电设备资源，从多个角度评估设定检修方案下各个等值负荷的最大可波动空间，为运行人员提供量化裕度信息，对辅助判断电网对负荷波动的适应能力具有重要意义。负荷供应充裕度指标的评估，不仅要量化描述电网的负荷供应能力，而且要能够评估对间歇能源发电随机特性的适应能力，为间歇性能源发电接纳能力评估提供参考。

以前负荷供应充裕度评估是基于灵敏度因子法的负荷供应充裕度评估，并且仅以母线为评估对象，基于灵敏度因子法进行母线负荷供应充裕度评估原理如下：

首先根据待评估时段的网络拓扑，计算支路i有功对负荷j有功的灵敏度sens_ij。同时，在满足发用电平衡的发电注入和负荷注入基础上，通过潮流分析，计算支路i在其热稳定限值下，对应等比例调整发电出力的最大可供应负荷，即P_ij,max-P_j。针对负荷j，在考虑所有支路的影响后，计算所得的P_j,max=min{P_1j,max,P_2j,max……P_ij,max……}为相应方式下负荷j的最大供应能力，即该母线负荷的裕度。该母线的负荷供应充裕度η_j即为负荷裕度和当前有功负荷的比值。

$\frac{f_{i,\max }-f_i}{{\mathrm{sens}}_{\mathrm{ij}}}=P_{\mathrm{ij},\max }---\left(1.1\right)$

${\mathrm{\η}}_j=\frac{P_{j,\max }}{P_j}---\left(1.2\right)$

式中：f_i,max表示支路i的热稳极限功率，f_i表示初始潮流断面下支路i的功率，P_ij,max表示在支路i的限制下，负荷j能够增长的最大限值。

因为灵敏度sens_ij反应了支路和负荷的相关性，相关性越大，sens_ij值就越大，而f_i,max-f_j反应了支路的热稳定裕度，即该支路运行在安全范围内最大的有功功率上升空间。f_i,max-f_j值越小，该支路的热稳定裕度越小，和该支路相关性越大的负荷的充裕度η_j值越小。

基于灵敏度因子法进行负荷供应充裕度评估，就是假定其它负荷不变的情况下，考虑与待评估负荷对象密切相关的支路热稳极限功率约束，通过等比例调整可用发电能力，分析每个相关支路热稳极限对应的最大可供应负荷，并以所有支路对应的最大可供应负荷中的最小值作为待评估母线的最大可供应负荷，这在实际应用具有一定的局限性。首先，只适用于以单一母线为对象的充裕度评估。其次，用电负荷增长具有很强的相关性，假定其它负荷不动时得出的负荷供应充裕度指标缺乏实用场景，评估结果难以使用。最后，负荷增长时采用的等比例发电能力调节模式过于单一，评估的指标往往过于保守。

发明内容

本发明涉及一种输电网负荷供应充裕度评估方法，包括：步骤S1，获取被测输电网系统的电网模型数据和发输电设备运行状态数据；

步骤S2，设定发电计划目标和约束模型；

约束模型中包括系统发电平衡约束、机组运行约束和电网安全约束；

步骤S3，设定Ld＝Ld0；

其中Ld为评估对象的负荷，Ld0为评估对象的初始负荷；

步骤S4，设定负荷递增步长δ；

步骤S5，判断所述评估对象的负荷为Ld时，是否存在使发电计划目标的目标函数满足约束模型中包含的所有约束条件的输电网机组出力计划，是，执行步骤S6，否，执行步骤S7；

步骤S6，设定Ld＝Ld+Ld0×（1+δ）后执行步骤S5；

步骤S7，确定评估对象的最大可供应负荷Ld_max的值为Ld-Ld0×（1+δ），计算被测对象的负荷供应充裕度η为Ld_max/Ld0后评估结束。

本发明提供的第一优选实施例中：步骤S2中发电计划目标根据需求进行设定，包括以购电费用最低为目标、以煤耗最低为目标、以年度合同电量进度偏差最小为目标和以输电网安全裕度最大为目标。

本发明提供的第二优选实施例中：步骤S2中：

发电平衡约束包括发用电平衡约束和最小调节备用约束；

机组运行约束包括机组最大出力约束、机组最小出力约束、机组爬坡/滑坡速率约束、机组初始运行状态约束、机组最小运行时间约束、机组最小停机时间约束、调节备用约束、必停机组约束、必须运行机组约束、机组固定出力计划约束、机组群最大出力约束、机组群最小出力约束、机组群最大发电量约束、机组群最小发电量约束、机组群最大燃料消耗约束、机组群最小调节备用约束和机组群最小旋转备用约束；

其中，如果被测输电网系统评估中不允许改变机组组合时，机组运行约束中不考虑机组最小运行时间约束、机组最小停机时间约束、必停机组约束和必须运行机组约束；

电网安全约束包括输电元件的基态输电极限约束和预想故障情况下输电极限约束；

输电元件包括支路、变压器和支路变压器组。

本发明提供的第三优选实施例中：所述步骤S5中判断是否存在使所述发电计划目标的目标函数满足所述约束模型中包含的所有约束条件的输电网机组出力计划的方法为：

步骤S501，判断是否存在使所述目标函数满足关注输电设备安全的约束条件的输电网机组出力计划，是，执行步骤S502，否，执行步骤S7；

步骤S502，判断所述机组出力计划是否满足所有约束条件，是，执行步骤S6，否，执行步骤S503；

步骤S503，查找是否存在下一个使所述目标函数满足所述关注输电设备安全的约束条件的输电网机组出力计划，是，执行步骤S502，否，执行步骤S6。

本发明提供的第四优选实施例中：所述评估对象包括单一母线节点、单一地区和整个输电网系统；所述负荷供应充裕度评估对应分别为母线级评估、地区级评估和系统级评估；

进行所述母线级评估时，假定其它负荷不变，连续调增被评估母线节点负荷；

进行地区级评估时，假定其它地区负荷水平不变，连续调增被评估地区负荷；

进行系统级评估时，假定系统间联络线计划不变，连续调被评估系统负荷。

本发明提供的第五优选实施例中：进行负荷供应充裕度评估包括评估单时段负荷供应充裕度和评估连续多时段耦合的负荷供应充裕度；

在进行单时段负荷供应充裕度评估时不考虑机组爬坡速率约束；

地区级评估和系统级评估包括单时段负荷供应充裕度评估和多时段负荷供应充裕度评估。

本发明提供的第六优选实施例中：在进行地区级和系统级负荷供应充裕度评估时，将总体负荷增长分配到各个母线负荷的增长模式包括：等比例增长、分组等比例增长和同负荷成份等比例增长；

等比例增长为评估范围内各个母线负荷按照相同的比例增长；

分组等比例增长为根据负荷类型，将评估范围内母线负荷分为几组，每组内部各母线负荷按照相同比例增长，不同组采用不同的增长比例；

在获取的电网模型为能够区分各母线负荷的成份构成的电网时，同负荷成份等比例增长为将评估范围内的母线负荷按成份逻辑分组，不同成份采用不同的负荷增长因子，同一种成份采用相同的负荷增长比例。

本发明提供的第七优选实施例中：设定评估对象的负荷供应充裕度上限值η_max；

步骤S6中设定Ld＝Ld+Ld0×（1+δ）后，判断Ld/Ld0是否大于或等于负荷供应充裕度上限值η_max，是，执行步骤S7，否，执行步骤S5。

本发明提供的第八优选实施例中：设定所述评估对象的负荷供应充裕度上限值η_max后，根据所述评估对象的初始负荷和所述负荷供应充裕度上限值η_max确定评估对象的负荷初始值，采用二分法计算下轮评估时的负荷增长比例，确定下轮评估的评估对象的负荷值Ld。

本发明提供的第九优选实施例提供一种输电网负荷供应充裕度在线评估系统，在线评估系统包括数据接入模块、灵敏度因子评估管理模块、连续安全约束发电计划优化模块、参数管理模块、母线级评估管理模块、地区级评估管理模块、系统级评估管理模块和充裕度可视化展示模块；

数据接入模块接收被测输电系统的电网模型、发输电设备运行状态、稳定限额、系统负荷预测和母线负荷预测，形成评估用基态断面；

灵敏度因子评估管理模块对母线进行基于灵敏度因子法的负荷供应充裕度评估；

连续安全约束发电计划优化模块与参数管理模块连接，参数管理模块设置负荷增长模式、发电计划优化目标和约束模型以及安全分析中的各类计算参数；

连续安全约束发电计划优化模块通过在初始负荷值的基础上按照负荷增长模式不断增加负荷，获得使发电计划优化目标满足约束模型包含的所有约束条件时的最大负荷值，确定评估对象的负荷供应充裕度为最大负荷值与初始负荷值的比值；

母线级评估管理模块与灵敏度因子评估管理模块和连续安全约束发电计划优化模块连接并进行选择调用，准备母线负荷的充裕度评估数据；

地区级评估管理模块与连续安全约束发电计划优化模块相连，通过调用连续安全约束发电计划优化评估模块，管理不同地区负荷供应充裕度评估的负荷增长；

系统级评估管理模块与连续安全约束发电计划优化模块相连，通过调用连续安全约束发电计划优化评估模块，管理系统级负荷供应充裕度评估的负荷增长；

充裕度可视化展示模块接收灵敏度因子评估管理模块和连续安全约束发电计划优化模块的计算结果信息并进行电网负荷供应充裕度分布展示。

本发明提供的第十优选实施例中：评估对象包括单一母线节点、单一地区和整个输电网系统，负荷供应充裕度评估对应分别为母线级评估、地区级评估和系统级评估；

地区级评估和系统级评估分为单时段负荷供应充裕度评估和多时段负荷供应充裕度评估；

负荷增长模式包括等比例增长、分组等比例增长和同负荷成份等比例增长；

发电计划优化目标包括以购电费用最低为目标、以煤耗最低为目标、以年度合同电量进度偏差最小为目标和以输电网安全裕度最大为目标；

约束模型包含的约束条件包括发电平衡约束、机组运行约束和电网安全约束。

本发明提供的第十一优选实施例中：充裕度可视化展示模块以等高线或者三维棒图的可视化技术直观展示电网负荷供应充裕度分布。

本发明提供的一种输电网负荷供应充裕度评估方法及在线评估系统的有益效果包括：

1、本发明提供的一种输电网负荷供应充裕度评估方法，考虑各母线负荷同时变化的客观规律，不断递增被评估负荷后，通过协调优化全网发电机组的组合状态和出力水平，寻找能够满足负荷供应、电网输电能力和机组运行条件要求的最优发电计划，并以能够找到可行发电计划的最大可增长负荷作为最大可供应负荷，相比较灵敏度因子法的负荷供应充裕度评估，不仅可以用于母线级，还能够用于地区级和系统级的负荷供应充裕度评估。

2、由于负荷供应充裕度评估只需找到相应负荷水平下满足各种约束条件的一组可用发电计划即可，对发电计划目标的设定的不同不影响该负荷供应充裕度评估，因此发电计划目标可以根据需求进行设定，该发电计划目标包括市场模式下购电费用最低为目标、节能调度模式下煤耗最低、年度合同电量进度跟踪调度模式下进度偏差最小和输电网安全裕度最大等。

3、该方法在优化发电组合与出力时能够考虑机组爬坡速率限制等时段耦合约束，因此能够同时应用于单时间断面和多时段耦合的负荷供应充裕度评估。

4、提出了等比例增长、分组等比例增长和同负荷成份等比例增长三种方式，适应不同的需求，根据不同的情况将总体负荷增长合理的分配到各个母线负荷，更加准确反映评估对象中多个母线负荷间的协同增长规律。

5、本发明提供的一种输电网负荷供应充裕度的在线评估系统，从母线级、地区级和系统级多种角度对输电网的短期负荷供应能力进行评估，不仅能够用于检修计划及发电计划的定性安全分析，而且为各场景下电网潜在供电能力的定量评估提供技术支撑，能够为电网调度运行人员提供多角度的评估分析，具备工程应用能力，为电网调度备用选择、间歇性能源接纳提供重要参考。

6、由于连续安全约束发电计划优化模块进行母线级负荷供应充裕度评估时计算量庞大，对大规模电网的母线级负荷供应充裕度评估，灵敏度因子法更具优势，在线评估系统中的连续安全约束发电计划优化模块更适合用于小规模电网的母线级负荷充裕度评估，因此设置母线级评估管理模块选择调用灵敏度因子评估管理模块和连续安全约束发电计划优化模块。

7、在线评估系统中的以等高线、三维棒图等多种可视化技术直观展示电网负荷供应充裕度分布，更加直观方便。

附图说明

如图1所示为本发明提供的一种输电网负荷供应充裕度评估方法的流程图；

如图2所示为本发明提供的一种输电网负荷供应充裕度在线评估系统的结构示意图。

具体实施方式

下面根据附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

本发明提供一种输电网负荷供应充裕度评估方法，其方法流程图如图1所示，由图1可知，该评估方法包括：

步骤S1，获取被测输电网系统的电网模型数据和发输电设备运行状态数据。

步骤S2，设定发电计划目标和约束模型。

约束模型中包括系统发电平衡约束、机组运行约束和电网安全约束。

步骤S3，设定Ld＝Ld0，其中Ld为评估对象的负荷，Ld0为评估对象的初始负荷。

步骤S4，设定负荷递增步长δ。

步骤S5，判断评估对象的负荷为Ld时，是否存在使设定的发电计划目标的目标函数满足约束模型中包含的各个约束条件的输电网机组出力计划，是，执行步骤S6，否，执行步骤S7。

在进行多轮次评估中如果在发电计划计算中找不到满足所有约束的可行发电计划，则会出现约束松弛，表明已经达到最大负荷供应能力，则上轮评估通过的Ld即为评估对象的最大负荷供应能力。

步骤S6，设定Ld＝Ld+Ld0×（1+δ）后执行步骤S5。

步骤S7，确定评估对象的最大可供应负荷Ld_max的值为Ld-Ld0×（1+δ），计算被测对象的负荷供应充裕度η为Ld_max/Ld0后评估结束。

由于负荷供应充裕度评估只需找到相应负荷水平下满足各种约束条件的一组可用发电计划即可，对发电计划目标的设定的不同不影响该负荷供应充裕度评估，因此步骤S2中发电计划目标可以根据需求进行设定，该发电计划目标包括市场模式下购电费用最低为目标、节能调度模式下煤耗最低、年度合同电量进度跟踪调度模式下进度偏差最小和输电网安全裕度最大等。

步骤S2中：

发电平衡约束包括发用电平衡约束和最小调节备用约束。

机组运行约束包括机组最大出力约束、机组最小出力约束、机组爬坡/滑坡速率约束、机组初始运行状态约束、机组最小运行时间约束、机组最小停机时间约束、调节备用约束、必停机组约束、必须运行机组约束、机组固定出力计划约束、机组群最大出力约束、机组群最小出力约束、机组群最大发电量约束、机组群最小发电量约束、机组群最大燃料消耗约束、机组群最小调节备用约束和机组群最小旋转备用约束。

其中，如果被测输电网系统评估中不允许改变机组组合，只允许调整机组出力，那么机组运行约束中不考虑机组最小运行时间约束、机组最小停机时间约束、必停机组约束和必须运行机组约束。

电网安全约束包括输电元件的基态输电极限约束和预想故障情况下输电极限约束。输电元件包括支路、变压器和支路变压器组。

步骤S5中判断是否存在使发电计划目标的目标函数满足约束模型中包含的所有约束条件的输电网机组出力计划的过程中可以方法为：

步骤S501，判断是否存在使目标函数满足关注输电设备安全的约束条件的输电网机组出力计划，是，执行步骤S502，否，执行步骤S7。

步骤S502，判断机组出力计划是否满足所有约束条件，是，执行步骤S6，否，执行步骤S503。

步骤S503，查找是否存在下一个使所述目标函数满足该关注输电设备安全的约束条件的输电网机组出力计划，是，执行步骤S502，否，执行步骤S6。

关注输电设备为输电网系统中一些比较重要的设备，一般情况下满足这些关注输电设备安全的话，整个系统也会满足其他的约束条件，由于整个系统中的约束条件较多，一般采用上述方法判断是否存在使目标函数满足所有约束条件的机组出力计划。

评估对象包括单一母线节点、单一地区和整个输电网系统，负荷供应充裕度评估对应分别为母线级（Bus）评估、地区级（Zone）评估和系统级（System）评估。

母线级评估时，假定其它负荷不变的情况下，连续调增被评估母线节点负荷，计算满足电网安全约束和发电能力约束的最大负荷供应能力。由于负荷间变化规律相关性较强，电网实际运行中很少出现单一负荷持续递增现象，基于单一负荷变化的充裕度评估指标不易使用，很难评价充裕度指标数值与电网安全裕度的直观联系。

地区级评估时，假定其它地区负荷水平不变的情况下，连续调增被评估地区负荷，计算满足电网安全约束和发电能力约束的最大负荷供应能力。

系统级评估时，假定系统间联络线计划不变的情况下，连续调被评估系统负荷，计算满足电网安全约束和发电能力约束的最大负荷供应能力。

优选的，本发明提供的一种输电网负荷供应充裕度评估方法，不仅能够评估单时段负荷供应充裕度，而且能够对负荷进行连续多时段耦合的供应充裕度进行准确评估，结果也更加合理。在单时段负荷供应充裕度评估时不需要考虑机组爬坡速率约束，只进行单断面机组出力优化。在多时段负荷供应充裕度评估中，各时段评估负荷按照设定模式增长，并进行时段耦合的机组出力优化。地区级评估又可进一步细分为单时段负荷供应充裕度评估和多时段负荷供应充裕度评估。系统级评估也可以分为单时段负荷供应充裕度评估和多时段负荷供应充裕度评估。

在对地区级和系统级负荷供应充裕度评估时，为准确反映评估对象中多个母线负荷间的协同增长规律，需将总体负荷增长合理的分配到各个母线负荷，使评估结果能够更加真实的反映电网的负荷供应能力。常用的母线负荷协同增长模式包括：

（1）等比例增长。评估范围内各个母线负荷按照相同的比例增长。

（2）分组等比例增长。根据负荷类型，将评估范围内母线负荷分为几组，每组内部各母线负荷按照相同比例增长，不同组采用不同的增长比例。

（3）同负荷成份等比例增长。对负荷类型建模比较细致的电网，能够区分各母线负荷的成份构成。可以将评估范围内的母线负荷按成份逻辑分组，不同成份采用不同的负荷增长因子，同一种成份采用相同的负荷增长比例。

对于多时段评估，各时段间一般采用相同负荷增长比例。

优选的，设定评估对象的负荷供应充裕度上限值η_max，具体的，在步骤S6中设定Ld＝Ld+Ld0×（1+δ）后，判断Ld/Ld0是否大于或等于该负荷供应充裕度上限值η_max，如果判断Ld/Ld0大于等于该负荷供应充裕度上限值η_max，那么执行步骤S7，否则执行步骤S5。

设定评估对象的负荷供应充裕度上限值η_max后，还可以根据该评估对象的初始负荷和设定的负荷供应充裕度上限值η_max确定评估对象的负荷初始值，采用二分法计算下轮评估时的负荷增长比例，确定下轮评估的评估对象的负荷值Ld。

采用二分法确定下轮评估的评估对象的负荷值Ld，第一轮可以取评估对象的负荷的初始值和上限值的中间值作为评估的初始值，每一轮判断评估对象的负荷是否满足所有约束条件后，都会减小评估对象的负荷的取值范围，大大减少了评估次数，节省评估时间和资源。

本发明还提供一种输电网负荷供应充裕度在线评估系统，如图2所示为本发明提供的一种输电网负荷供应充裕度在线评估系统的结构示意图，由图2可知，本发明提供的一种输电网负荷供应充裕度在线评估系统包括数据接入模块、灵敏度因子评估管理模块、连续安全约束发电计划优化模块、参数管理模块、母线级评估管理模块、地区级评估管理模块、系统级评估管理模块和充裕度可视化展示模块。

数据接入模块从调度计划等应用接收被测输电系统的模型和运行方式数据，包括电网模型、发输电设备运行状态、稳定限额、系统负荷预测和母线负荷预测等，形成评估用基态断面。

灵敏度因子评估管理模块对母线进行基于灵敏度因子法的负荷供应充裕度评估。

连续安全约束发电计划优化模块与参数管理模块连接，参数管理模块设置负荷增长模式、发电计划优化目标和约束模型以及安全分析中的各类计算参数，连续安全约束发电计划优化模块通过在初始负荷值的基础上按照负荷增长模式不断增加负荷，获得使发电计划优化目标满足约束模型包含的所有约束条件时的最大负荷值，确定评估对象的负荷供应充裕度为该最大负荷值与初始负荷值的比值。评估对象包括单一母线节点、单一地区和整个输电网系统，负荷供应充裕度评估对应分别为母线级评估、地区级评估和系统级评估。地区级评估可分为单时段负荷供应充裕度评估和多时段负荷供应充裕度评估，系统级评估也可以分为单时段负荷供应充裕度评估和多时段负荷供应充裕度评估。

负荷增长模式包括等比例增长、分组等比例增长和同负荷成份等比例增长等。

发电计划优化目标包括以购电费用最低为目标、以煤耗最低为目标、以年度合同电量进度偏差最小为目标和以输电网安全裕度最大为目标等。

约束模型包含的约束条件包括发电平衡约束、机组运行约束和电网安全约束。

母线级评估管理模块与灵敏度因子评估管理模块和连续安全约束发电计划优化模块连接，由于连续安全约束发电计划优化模块进行母线级负荷供应充裕度评估时计算量庞大，对大规模电网的母线级负荷供应充裕度评估，灵敏度因子法更具优势。连续安全约束发电计划优化模块更适合用于小规模电网的母线级负荷充裕度评估，因此设置母线级评估管理模块准备母线负荷的充裕度评估数据，并进行灵敏度因子评估管理模块和连续安全约束发电计划优化模块两个模块的选择调用。

地区级评估管理模块与连续安全约束发电计划优化模块相连，通过调用连续安全约束发电计划优化评估模块，管理不同地区负荷供应充裕度评估的负荷增长。

系统级评估管理模块与连续安全约束发电计划优化模块相连，通过调用连续安全约束发电计划优化评估模块，管理系统级负荷供应充裕度评估的负荷增长。

充裕度可视化展示模块接收灵敏度因子评估管理模块和连续安全约束发电计划优化模块的计算结果信息，以等高线、三维棒图等多种可视化技术直观展示电网负荷供应充裕度分布。

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 (12)

1.一种输电网负荷供应充裕度评估方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤S1，获取被测输电网系统的电网模型数据和发输电设备运行状态数据；

步骤S2，设定发电计划目标和约束模型；

所述约束模型中包括系统发电平衡约束、机组运行约束和电网安全约束；

步骤S3，设定Ld＝Ld0；

其中Ld为评估对象的负荷，Ld0为评估对象的初始负荷；

步骤S4，设定负荷递增步长δ；

步骤S5，判断所述评估对象的负荷为Ld时，是否存在使所述发电计划目标的目标函数满足所述约束模型中包含的所有约束条件的输电网机组出力计划，是，执行步骤S6，否，执行步骤S7；

步骤S6，设定Ld＝Ld+Ld0×(1+δ)后执行步骤S5；

步骤S7，确定所述评估对象的最大可供应负荷Ld_max的值为Ld-Ld0×(1+δ)，计算被测对象的负荷供应充裕度η为Ld_max/Ld0后评估结束。

2.如权利要求1所述的评估方法，其特征在于，所述步骤S2中所述发电计划目标根据需求进行设定，包括以购电费用最低为目标、以煤耗最低为目标、以年度合同电量进度偏差最小为目标和以输电网安全裕度最大为目标。

3.如权利要求1所述的评估方法，其特征在于，所述步骤S2中：

所述发电平衡约束包括发用电平衡约束和最小调节备用约束；

所述机组运行约束包括机组最大出力约束、机组最小出力约束、机组爬坡/滑坡速率约束、机组初始运行状态约束、机组最小运行时间约束、机组最小停机时间约束、调节备用约束、必停机组约束、必须运行机组约束、机组固定出力计划约束、机组群最大出力约束、机组群最小出力约束、机组群最大发电量约束、机组群最小发电量约束、机组群最大燃料消耗约束、机组群最小调节备用约束和机组群最小旋转备用约束；

其中，如果所述被测输电网系统评估中不允许改变机组组合时，所述机组运行约束中不考虑所述机组最小运行时间约束、机组最小停机时间约束、必停机组约束和必须运行机组约束；

所述电网安全约束包括输电元件的基态输电极限约束和预想故障情况下输电极限约束；

所述输电元件包括支路、变压器和支路变压器组。

4.如权利要求1所述的评估方法，其特征在于，所述步骤S5中判断是否存在使所述发电计划目标的目标函数满足所述约束模型中包含的所有约束条件的输电网机组出力计划的方法为：

步骤S501，判断是否存在使所述目标函数满足关注输电设备安全的约束条件的输电网机组出力计划，是，执行步骤S502，否，执行步骤S7；

步骤S502，判断所述机组出力计划是否满足所有约束条件，是，执行步骤S6，否，执行步骤S503；

步骤S503，查找是否存在下一个使所述目标函数满足所述关注输电设备安全的约束条件的输电网机组出力计划，是，执行步骤S502，否，执行步骤S6。

5.如权利要求1所述的评估方法，其特征在于，所述评估对象包括单一母线节点、单一地区和整个输电网系统；所述负荷供应充裕度评估对应分别为母线级评估、地区级评估和系统级评估；

进行所述母线级评估时，假定其它负荷不变，连续调增被评估母线节点负荷；

进行所述地区级评估时，假定其它地区负荷水平不变，连续调增被评估地区负荷；

进行所述系统级评估时，假定系统间联络线计划不变，连续调被评估系统负荷。

6.如权利要求5所述的评估方法，其特征在于，进行负荷供应充裕度评估包括评估单时段负荷供应充裕度和评估连续多时段耦合的负荷供应充裕度；

在进行所述单时段负荷供应充裕度评估时不考虑机组爬坡速率约束；

所述地区级评估和系统级评估包括单时段负荷供应充裕度评估和多时段负荷供应充裕度评估。

7.如权利要求5所述的评估方法，其特征在于，在进行所述地区级和系统级负荷供应充裕度评估时，将总体负荷增长分配到各个母线负荷的增长模式包括：等比例增长、分组等比例增长和同负荷成份等比例增长；

所述等比例增长为评估范围内各个母线负荷按照相同的比例增长；

所述分组等比例增长为根据负荷类型，将评估范围内母线负荷分为几组，每组内部各母线负荷按照相同比例增长，不同组采用不同的增长比例；

在获取的电网模型为能够区分各母线负荷的成份构成的电网时，所述同负荷成份等比例增长为将评估范围内的母线负荷按成份逻辑分组，不同成份采用不同的负荷增长因子，同一种成份采用相同的负荷增长比例。

8.如权利要求1所述的评估方法，其特征在于，设定所述评估对象的负荷供应充裕度上限值η_max；

所述步骤S6中设定Ld＝Ld+Ld0×(1+δ)后，判断Ld/Ld0是否大于或等于所述负荷供应充裕度上限值η_max，是，执行步骤S7，否，执行步骤S5。

9.如权利要求8所述的评估方法，其特征在于，设定所述评估对象的负荷供应充裕度上限值η_max后，根据所述评估对象的初始负荷和所述负荷供应充裕度上限值η_max确定评估对象的负荷初始值，采用二分法计算下轮评估时的负荷增长比例，确定下轮评估的评估对象的负荷值Ld。

10.一种输电网负荷供应充裕度在线评估系统，其特征在于，所述在线评估系统包括数据接入模块、灵敏度因子评估管理模块、连续安全约束发电计划优化模块、参数管理模块、母线级评估管理模块、地区级评估管理模块、系统级评估管理模块和充裕度可视化展示模块；

所述数据接入模块接收被测输电系统的电网模型、发输电设备运行状态、稳定限额、系统负荷预测和母线负荷预测，形成评估用基态断面；

所述灵敏度因子评估管理模块对母线进行基于灵敏度因子法的负荷供应充裕度评估；

所述连续安全约束发电计划优化模块与所述参数管理模块连接，所述参数管理模块设置负荷增长模式、发电计划优化目标和约束模型以及安全分析中的各类计算参数；

所述连续安全约束发电计划优化模块通过在初始负荷值的基础上按照所述负荷增长模式不断增加负荷，获得使所述发电计划优化目标满足所述约束模型包含的所有约束条件时的最大负荷值，确定所述评估对象的负荷供应充裕度为所述最大负荷值与所述初始负荷值的比值；

所述母线级评估管理模块与所述灵敏度因子评估管理模块和所述连续安全约束发电计划优化模块连接并进行选择调用，准备母线负荷的充裕度评估数据；

所述地区级评估管理模块与所述连续安全约束发电计划优化模块相连，通过调用所述连续安全约束发电计划优化评估模块，管理不同地区负荷供应充裕度评估的负荷增长；

所述系统级评估管理模块与所述连续安全约束发电计划优化模块相连，通过调用所述连续安全约束发电计划优化评估模块，管理系统级负荷供应充裕度评估的负荷增长；

所述充裕度可视化展示模块接收所述灵敏度因子评估管理模块和连续安全约束发电计划优化模块的计算结果信息并进行电网负荷供应充裕度分布展示。

11.如权利要求10所述的在线评估系统，其特征在于，所述评估对象包括单一母线节点、单一地区和整个输电网系统，所述负荷供应充裕度评估对应分别为母线级评估、地区级评估和系统级评估；

所述地区级评估和系统级评估分为单时段负荷供应充裕度评估和多时段负荷供应充裕度评估；

所述负荷增长模式包括等比例增长、分组等比例增长和同负荷成份等比例增长；

所述发电计划优化目标包括以购电费用最低为目标、以煤耗最低为目标、以年度合同电量进度偏差最小为目标和以输电网安全裕度最大为目标；

所述约束模型包含的约束条件包括发电平衡约束、机组运行约束和电网安全约束。

12.如权利要求10所述的在线评估系统，其特征在于，所述充裕度可视化展示模块以等高线或者三维棒图的可视化技术直观展示电网负荷供应充裕度分布。