CN103617572B - 一种电网输电线路容量充裕度的评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电网输电线路容量充裕度的评价方法，其包括以下步骤：根据输电线路与变压器电能传输功能相似这一特征，与变电容载比进行类比，建立反映电网输电线路实际充裕度水平的指标，即线路容载比ZS；根据电网供电负荷增速确定电网发展阶段；计算某一电网输电线路的线路容载比ZS，并根据给出的输电线路充裕度评价参考范围，对该电网输电线路容量充裕度进行评价；计算不同地区同一电压等级的若干电网输电线路的线路容载比ZS，并将计算得到的若干线路容载比数值进行排序，线路容载比数值越大，则评定该地区的输电线路容量充裕度越高。本发明可以广泛应用于电力系统线路规模容量的评价中。
Description
技术领域
本发明涉及一种电力系统中线路指标的评价方法，特别是关于一种电网输电线路容量充裕度的评价方法。
背景技术
近年来，随着我国经济社会的快速发展，电力需求量也持续快速增长，电网建设实现跨越式发展，电网规模增长显著。为保证电网规模适应经济社会发展对电力的需求，同时也避免电网建设规模过大导致资源浪费和电网设施利用率过低的问题，需要计算分析电网规模的冗余度水平，并对电网规模的容量冗余度指标开展计算分析，以确保电网规模既满足电力供应输送需求，又能够使电网资产得到充分利用。
电网是连接电源与负荷的部分，处于电力系统的中间环节，电网主要是由输电线路和变压器构成。因此，计算电网规模冗余度应从变电规模与输电线路规模两方面分别进行。目前，对变电规模冗余度的评价主要采用“变电容载比”指标，已经被《城市电力规划规范》（GB/50293-1999）、《城市电力网规划设计导则》（能源点[1993]228号）、《城市电力网规划设计导则》（Q/GDW156-2006）等导则规范引用，并规定了标准范围。变电容载比要考虑负荷分散系数、平均功率因素、变压器运行率、储备系数等复杂因素的影响，在工程中采用实用的估算方法，“变电容载比”计算公式为：
式中，RS为变电容载比，单位为千伏安/千瓦；Pmax为该电压等级最大负荷日最大负荷，单位为万千瓦；Σsei为该电压等级年最大负荷日投入运行的变电站的总容量，单位为万千伏安。
“变电容载比”的具体定义是某地区某电压等级降压变电容量在满足供电可靠性基础上与对应的下网负荷的比值，其物理意义是某地区内某电压等级下网变电容量与下网负荷需求的宽裕度。“变电容载比”是宏观控制变电总容量的指标，也是规划设计时合理安排变电站布点和变电容量的依据，其广泛应用在电网变电规模的评价和规划设计工作中。但是目前关于线路规模宽裕度的评价分析尚属空白，未见到可用的评价指标和计算方法，缺乏从宏观上控制输电线路规模的指标，在规划设计时也缺乏线路建设安排和线路容量选择的依据。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够填补评价分析线路容量充裕度空白的电网输电线路容量充裕度的评价方法，该电网输电线路容量充裕度的评价方法能够从宏观上评价输电线路规模，并能够为电网规划设计和评估提供依据。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种电网输电线路容量充裕度的评价方法，其包括以下步骤：1）某一电压等级变压器连接着高压侧与低压侧，变压器实现高压侧与低压侧之间的电能传输，同一电压等级输电线路连接着电力注入点与电力流出点，输电线路实现电力注入点与电力流出点之间的电能传输，输电线路的电能传输功能与变压器的电能传输功能相似，根据这一相似特征，与变电充裕度指标的计算方法进行类比，建立反映电网输电线路实际充裕度水平的指标，即线路容载比ZS；2）采用电网的线路容载比ZS对输电线路容量充裕度进行评价，其具体包括以下步骤：（1）根据电网供电负荷增速确定电网发展阶段；当某电压等级供电负荷增速小于7%时，电网处于缓慢发展阶段；当某电压等级供电负荷增速处于7%～12%之间时，电网处于中速发展阶段；当某电压等级供电负荷增速大于12%时，电网处于快速发展阶段；（2）计算某一电网输电线路的线路容载比ZS，并根据下表给出的输电线路充裕度评价参考范围，对该电网输电线路容量充裕度进行评价；
电网不同发展阶段输电线路充裕度评价参考范围
如果某一电网输电线路的线路容载比ZS低于表中给出的相应发展阶段的输电线路充裕度评价参考范围的下限值，则评定该发展阶段电网输电线路容量充裕度过低；如果某一电网输电线路的线路容载比ZS在表中给出的相应发展阶段的输电线路充裕度评价参考范围内，则评定该发展阶段电网输电线路容量充裕度适中；如果某一电网输电线路的线路容载比ZS高于表中给出的相应发展阶段的输电线路充裕度评价参考范围的上限值，则评定该发展阶段电网输电线路容量充裕度过高；（3）计算不同地区同一电压等级的若干电网输电线路的线路容载比ZS，并将计算得到的若干线路容载比数值进行排序，线路容载比数值越大，则评定该地区的输电线路容量充裕度越高。
所述步骤1）中，线路容载比的建立包括以下步骤：（1）对存在区域外电网联络的输电线路，通过设定联络分界点明确被评价电网范围；根据被评价电网范围和电压等级搜集各输电线路长度、线径和热稳定输送容量数据；根据被评价电网范围、电压等级，记录每条输电线路在高峰负荷时刻的潮流数据；（2）对搜集的各输电线路长度、线径和热稳定输送容量数据以及记录的每条输电线路在高峰负荷时刻的潮流数据进行处理，根据输电线路与变压器电能传输功能相似这一特征，与变电容载比进行类比，建立反映电网输电线路实际充裕度水平的指标，即线路容载比ZS，其具体包括以下步骤：①将被评价电网中各输电线路长度Li与相应输电线路的热稳定输送容量P热i相乘后求和，得到该被评价电网的极限输送容量距离；②将被评价电网中各输电线路长度Li与相应输电线路在高峰负荷时刻的潮流数据Pmaxi相乘后求和，得到该被评价电网的实际输送容量距离；③将由步骤①得到的电网极限输送容量距离与由步骤②得到的电网实际输送容量距离相除，得到电网的线路容载比ZS为：
式中，ZS表示电网的线路容载比，i表示输电线路条数，Li表示被评价电网中各输电线路长度，P热i表示热稳定输送容量，Pmaxi表示输电线路在高峰负荷时刻的潮流数据。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、某一电压等级变压器连接着高压侧与低压侧，变压器实现高压侧与低压侧之间的电能传输，同一电压等级输电线路连接着电力注入点与电力流出点，输电线路实现电力注入点与电力流出点之间的电能传输，输电线路的电能传输功能与变压器的电能传输功能相似，根据这一相似特征，与变电充裕度指标的计算方法进行类比，本发明将被评价电网的极限输送容量距离与实际输送容量距离相除，得到具有实际物理意义、能够反映电网输电线路实际充裕度水平的指标，即线路容载比ZS，因此本发明填补了评价分析线路容量充裕度的空白。2、本发明由于通过计算某一电网输电线路的线路容载比ZS，并结合给定的输电线路充裕度评价参考范围，对该电网输电线路容量充裕度进行评价，因此本发明能够从宏观上评价输电线路规模，并从客观上反映电网输电线路的充裕度情况和冗余水平，使得各电网之间输电线路规模能够按照同一评价指标进行合理评价。基于以上优点本发明可以广泛应用于电力系统线路规模容量的评价中。
附图说明
图1是采用本发明的评价方法对A、B、C三省500千伏输电网进行评价的结果对比图
图2是采用本发明的评价方法对D、E、F、G、H五个供电区220千伏输电网进行评价的结果对比图
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
本发明的电网输电线路容量充裕度的评价方法，其包括以下步骤：
1）某一电压等级变压器连接着高压侧与低压侧，变压器实现高压侧与低压侧之间的电能传输，同一电压等级输电线路连接着电力注入点与电力流出点，输电线路实现电力注入点与电力流出点之间的电能传输，输电线路的电能传输功能与变压器的电能传输功能相似，根据这一相似特征，与变电充裕度指标的计算方法进行类比，建立反映电网输电线路实际充裕度水平的指标，即线路容载比，其具体包括以下步骤：
（1）对存在区域外电网联络的输电线路，通过设定联络分界点明确被评价电网范围；根据被评价电网范围和电压等级搜集各输电线路长度、线径和热稳定输送容量等数据；根据被评价电网范围、电压等级，记录每条输电线路在高峰负荷时刻的潮流数据。
（2）对搜集的各输电线路长度、线径和热稳定输送容量等数据以及记录的每条输电线路在高峰负荷时刻的潮流数据进行处理，根据输电线路与变压器电能传输功能相似这一特征，与变电容载比进行类比，建立反映电网输电线路实际充裕度水平的指标，即线路容载比，其具体包括以下步骤：
①将被评价电网中各输电线路长度Li与相应输电线路的热稳定输送容量P热i相乘后求和，得到该被评价电网的极限输送容量距离。
②将被评价电网中各输电线路长度Li与相应输电线路在高峰负荷时刻的潮流数据Pmaxi相乘后求和，得到该被评价电网的实际输送容量距离。
③将由步骤①得到的电网极限输送容量距离与由步骤②得到的电网实际输送容量距离相除，得到电网的线路容载比ZS，即所建立的反映电网输电线路实际充裕度水平的指标为：
式（1）中，i表示输电线路条数。
2）采用电网的线路容载比对输电线路容量充裕度进行评价，其具体包括以下步骤：
（1）根据电网供电负荷增速确定电网发展阶段；
当某电压等级供电负荷增速小于7%时，电网处于缓慢发展阶段；
当某电压等级供电负荷增速处于7%～12%之间时，电网处于中速发展阶段；
当某电压等级供电负荷增速大于12%时，电网处于快速发展阶段。
（2）采用式（1）计算某一电网输电线路的线路容载比，并根据表1给出的输电线路充裕度评价参考范围，对该电网输电线路容量充裕度进行评价。
表1电网不同发展阶段输电线路充裕度评价参考范围
如果某一电网输电线路的线路容载比低于表1给出的相应发展阶段的输电线路充裕度评价参考范围的下限值，则评定该发展阶段电网输电线路容量充裕度过低；
如果某一电网输电线路的线路容载比在表1给出的相应发展阶段的输电线路充裕度评价参考范围内，则评定该发展阶段电网输电线路容量充裕度适中；
如果某一电网输电线路的线路容载比高于表1给出的相应发展阶段的输电线路充裕度评价参考范围的上限值，则评定该发展阶段电网输电线路容量充裕度过高。
（3）采用式（1）分别计算不同地区同一电压等级的若干电网输电线路的线路容载比，并将计算得到的若干线路容载比数值进行排序，线路容载比数值越大，则评定该地区的输电线路容量充裕度越高。
实施例1：如图1所示，A、B、C三省500千伏输电线路条数分别为145、117、120。A、B、C三省500千伏供电负荷增长率分别为8%（中速发展阶段），14%（高速发展阶段），12.8%（高速发展阶段）。分别收集A、B、C三省500千伏电网各线路热稳定输送容量，分别将A、B、C三省500千伏电网输电线路在最大负荷时刻的潮流数据作为A、B、C三省500千伏电网的实际输送电力；采用式（1）分别对A、B、C三省500千伏电网输电线路的线路容载比进行计算，得到A、B、C三省500千伏电网输电线路的线路容载比分别为4.37、4.43、4.67。根据表1给出的电网不同发展阶段输电线路充裕度评价参考范围，可以看出A、B、C省500千伏电网输电线路容载比均在相应参考范围内，A、B、C三省电网输电线路容量充裕度适中，且C省的输电线路容量充裕度比A、B省的高。
实施例2：如图2所示，D、E、F、G、H五个供电区220千伏输电线路条数分别为42、49、63、40、26；负荷增长率分别为8.6%（中速发展阶段），13.1%（高速发展阶段），9.5%（中速发展阶段），5.2%（低速发展阶段），8.3%（中速发展阶段）。分别收集D、E、F、G、H五个供电区220千伏电网热稳定输送容量，分别将D、E、F、G、H五个供电区220千伏输电线路在最大负荷时刻的潮流数据作为D、E、F、G、H五个供电区220千伏电网的实际输送电力；采用式（1）分别对D、E、F、G、H五个供电区220千伏电网输电线路的线路容载比进行计算，计算结果分别为4.16、6.61、5.06、4.14、4.11。根据表1给出的电网不同发展阶段输电线路充裕度评价参考范围，可以看出D、E、F、G、H五个供电区中，D供电区220千伏电网输电线路的线路容载比4.16满足：4.16<4.2，则D供电区电网输电线路容量充裕度过低；E供电区220千伏电网输电线路的线路容载比6.61满足：6.61>5.0，则E供电区电网输电线路容量充裕度过高；F供电区220千伏电网输电线路的线路容载比5.06满足：5.06>4.8，则F供电区电网输电线路容量充裕度过高；G供电区220千伏电网输电线路的线路容载比4.14满足：4.0<4.14<4.6，则G供电区电网输电线路容量充裕度适中；H供电区220千伏电网输电线路的线路容载比4.11满足：4.11<4.2，则H供电区电网输电线路容量充裕度过低；其中，电网输电线路容量充裕度过低的供电区在一定程度上会造成电网输电线路紧张，电网输电线路容量充裕度过高的供电区在一定程度上会造成输电线路的浪费。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和方法步骤等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
Claims (1)
1.一种电网输电线路容量充裕度的评价方法，其包括以下步骤：
1)某一电压等级变压器连接着高压侧与低压侧，变压器实现高压侧与低压侧之间的电能传输，同一电压等级输电线路连接着电力注入点与电力流出点，输电线路实现电力注入点与电力流出点之间的电能传输，输电线路的电能传输功能与变压器的电能传输功能相似，根据这一相似特征，与变电充裕度指标的计算方法进行类比，建立反映电网输电线路实际充裕度水平的指标，即线路容载比ZS；
线路容载比的建立包括以下步骤：
(1)对存在区域外电网联络的输电线路，通过设定联络分界点明确被评价电网范围；根据被评价电网范围和电压等级搜集各输电线路长度、线径和热稳定输送容量数据；根据被评价电网范围、电压等级，记录每条输电线路在高峰负荷时刻的潮流数据；
(2)对搜集的各输电线路长度、线径和热稳定输送容量数据以及记录的每条输电线路在高峰负荷时刻的潮流数据进行处理，根据输电线路与变压器电能传输功能相似这一特征，与变电容载比进行类比，建立反映电网输电线路实际充裕度水平的指标，即线路容载比ZS，其具体包括以下步骤：
①将被评价电网中各输电线路长度Li与相应输电线路的热稳定输送容量P热i相乘后求和，得到该被评价电网的极限输送容量距离；
②将被评价电网中各输电线路长度Li与相应输电线路在高峰负荷时刻的潮流数据Pmaxi相乘后求和，得到该被评价电网的实际输送容量距离；
③将由步骤①得到的电网极限输送容量距离与由步骤②得到的电网实际输送容量距离相除，得到电网的线路容载比ZS为：
式中，ZS表示电网的线路容载比，i表示输电线路条数，Li表示被评价电网中各输电线路长度，P热i表示热稳定输送容量，Pmaxi表示输电线路在高峰负荷时刻的潮流数据；
2)采用电网的线路容载比ZS对输电线路容量充裕度进行评价，其具体包括以下步骤：
(1)根据电网供电负荷增速确定电网发展阶段；
当某电压等级供电负荷增速小于7％时，电网处于缓慢发展阶段；
当某电压等级供电负荷增速处于7％～12％之间时，电网处于中速发展阶段；
当某电压等级供电负荷增速大于12％时，电网处于快速发展阶段；
(2)计算某一电网输电线路的线路容载比ZS，并根据下表给出的输电线路充裕度评价参考范围，对该电网输电线路容量充裕度进行评价；
电网不同发展阶段输电线路充裕度评价参考范围
如果某一电网输电线路的线路容载比ZS低于表中给出的相应发展阶段的输电线路充裕度评价参考范围的下限值，则评定该发展阶段电网输电线路容量充裕度过低；
如果某一电网输电线路的线路容载比ZS在表中给出的相应发展阶段的输电线路充裕度评价参考范围内，则评定该发展阶段电网输电线路容量充裕度适中；
如果某一电网输电线路的线路容载比ZS高于表中给出的相应发展阶段的输电线路充裕度评价参考范围的上限值，则评定该发展阶段电网输电线路容量充裕度过高；
(3)计算不同地区同一电压等级的若干电网输电线路的线路容载比ZS，并将计算得到的若干线路容载比数值进行排序，线路容载比数值越大，则评定该地区的输电线路容量充裕度越高。
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