CN103840456B - 一种考虑网络自动收缩的输电断面搜索方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种考虑网络自动收缩的输电断面搜索方法，根据实际电力系统基本情况，将网络简化为厂站、供电区域之后，以供电区域输出线路为基准并考虑输入线路相连供电区域的自动收缩，进行网络断面的搜索；同时考虑电磁环网输电断面的特点，一方面进行高电压线路搜索，另一方面以高电压等级网络为搜索对应识别电磁环网的高电压等级断面。该方法简单实用并且非常快速。

Description

一种考虑网络自动收缩的输电断面搜索方法

技术领域

本发明涉及一种搜索方法，具体讲涉及一种考虑网络自动收缩的输电断面搜索方法。

背景技术

输电断面的自动搜索一直是国内外研究的一个课题之一，是进行其他深入分析和研究的重要基础。输电断面的自动搜索方法一般基于输电断面的电气特点并结合图论的方法开展。一般方法如下：

（1）依据电网分析中广泛采用的N-1原则，根据电网静态N-1后功率的分布判断系统的断面，计算断面在静态N-1条件下的传输能力，建立输电断面功率的约束方程，采用基于直流潮流的简化模型进行求解，该方法仅考虑静态N-1对输电能力的影响，计算速度较快。

（2）基于电气分区搜索输电断面，根据实施潮流状态进行电气分区，利用图论的知识寻找最小割集最为初始断面，利用潮流方向和支路开断分布因子等约束条件获取输电断面，根据输电断面的裕度确定关键断面。

（3）针对预想故障进行时域仿真，基于仿真轨迹；采用EEAC识别出暂态功角稳定的发电机临界群，计算出发电机的参与因子；根据潮流灵敏度分析方法计算出发电机临界群中发电机的灵敏度，根据计算的参与因子的灵敏度共同确定关键断面。

这些方法都在一定程度上能够基本反映断面的部分特点，基于断面的一些特点而形成的。但是，实际电力系统是一个非常复杂的网络，输电断面的某些特点虽然在实际电网中都有所体现，但是不能全面反映断面的实际特征，会导致输电断面的搜索量过大或者漏选。需要结合实际断面的多种不同情况，在断面基本特点的基础之上避免采用比较简单的基本电力系统理论方法，而是采用网络分析的方法达到目的。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种考虑网络自动收缩的输电断面搜索方法，根据实际电力系统基本情况，将网络简化为厂站、供电区域之后，以供电区域输出线路为基准并考虑输入线路相连供电区域的自动收缩，进行网络断面的搜索；同时考虑电磁环网输电断面的特点，一方面进行高电压线路搜索，另一方面以高电压等级网络为搜索对应识别电磁环网的高电压等级断面。该方法简单实用并且非常快速。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

本发明提供一种考虑网络自动收缩的输电断面搜索方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：将输电断面分为高电压等级输电断面和电磁环网输电断面；

步骤2：对所述高电压等级输电断面进行搜索；

步骤3：对所述电磁环网输电断面进行搜索。

所述步骤2包括以下步骤：

步骤2-1：采用两级简化的方式对网络进行合并简化；

步骤2-2：搜索网络中的高电压等级输电断面。

所述步骤2-1包括以下步骤：

步骤2-1-1：第一级简化，简化变电站；

同一变电站中包括多个电压等级的母线，将一个变电站的所有节点合并为一个站，作为单个点处理；

步骤2-1-2：第二级简化，简化供电区域；

所述供电区域是指有单个或者多个高电压等级变电站供电的负荷区域，将每个供电区域所有站合并为一个区域，作为单个点处理。

所述步骤2-2包括以下步骤：

步骤2-2-1：选择一个合并区域作为开始的搜寻区域；

步骤2-2-2：确定搜索区域的所有功率流出线路和流入线路；

步骤2-2-3：选择搜索区域的所有功率流出线路作为一个集合；

步骤2-2-4：进行网络拓扑分析，判断是否将系统分为两个独立的网络；如果是，则确认是输电断面，转到步骤2-2-1进行下一次搜索；否则进行步骤2-2-5；

步骤2-2-5：选择搜索区域所有功率流入线路相连的其它合并区域，和本搜索区域合并为新的搜索区域，转到步骤2-2-2。

所述步骤3包括以下步骤：

步骤3-1：选择任一变电站作为开始的搜索区域；

步骤3-2：确定搜索区域的所有功率流出线路和流入线路；

步骤3-3：选择搜索区域的所有功率流出线路作为一个集合；

步骤3-4：不考虑低电压等级网络，进行网络拓扑分析，判断是否将系统分为两个独立的网络；如果是，则转到步骤3-5；否则，进行步骤3-6；

步骤3-5：考虑低电压等级网络，进行网络拓扑分析，判断是否是不含低电压等级的高电压等级输电断面，如果是，则放弃；否则，确认是电磁环网输电断面，进而转到步骤3-1进行下个站的搜索；

步骤3-6：选择搜索区域所有功率流入线路相连的站，和本搜索区域合并为新的搜索区域，转到步骤3-2。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

●该方法依据实际大电网的具体特点和实际分析的经验，方法容易理解，能够适应大规模互联电网的搜索；

●该方法依托于实际电网，对所有简化后的基本单元都进行处理，这样可以保证不遗漏；

●该方法中基于实际电网特点进行了适当的简化处理后才进行的搜索，可以避免大量没有必要的搜索，速度比较快。

附图说明

图1是考虑网络自动收缩的高电压等级输电断面搜索方法流程图；

图2是考虑网络自动收缩的电磁环网输电断面搜索方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明提供一种考虑网络自动收缩的输电断面搜索方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：将输电断面分为高电压等级输电断面和电磁环网输电断面；

步骤2：对所述高电压等级输电断面进行搜索；

步骤3：对所述电磁环网输电断面进行搜索。

实际电网中区域之间和省间的高电压等级联络线，具有基本特点如下：

●没有低电压等级联络线路，即不构成电磁环网；

●线路功率方向一致，可能存在功率不一致的情况，但是非常少，并且反向功率也非常小。

对于实际电网，电网的规模非常庞大，需要结合实际电网的情况进行简化处理。对于一个实际电网还有如下特点：

●断面主要是指变电站之间的传输线路，因此不需要处理变电站内部；

●对于一个供电区域，通常与高电压等级网络通过一个或多个变压器相连实现供电，供电区域内部线路通常不在主要的区域输电断面上。

针对上述特点，如图1，所述步骤2中搜索高电压等级输电断面包括以下步骤：

步骤2-1：采用两级简化的方式对网络进行合并简化；

步骤2-2：搜索网络中的高电压等级输电断面。

所述步骤2-1包括以下步骤：

步骤2-1-1：第一级简化，简化变电站；

同一变电站中包括多个电压等级的母线，将一个变电站的所有节点合并为一个站，作为单个点处理；

步骤2-1-2：第二级简化，简化供电区域；

所述供电区域是指有单个或者多个高电压等级变电站供电的负荷区域，将每个供电区域所有站合并为一个区域，作为单个点处理。此类网络中主要是向负荷供电，可能会存在电磁环网输电断面，但一般不存在高电压等级的断面，因此可以将其合并。

对于任何一个收缩的供电区域，一般都存在几条功率送出线路和几条功率送入线路，其中的所有送出线路和所有的送入线路都可能是输电断面的一部分。同时，一个供电区域的所有送出线路又是其它供电区域的送入线路。因此，可以只以送出线路作为依据进行搜索，或者只以送入线路作为依据进行搜索。对于存在联系的相邻两个供电区域，忽略两者之间的联络线路，则也可以作为一个独立的区域，同样存在多条送出线路、送入线路，其中的所有送出线路或者送入线路可能是一个独立的断面。多个具有互连关系的区域也有类似的情况。

因此，任何一个断面都可以认为是多个具有互连关系的供电区域构成的所有功率送出断面或者功率输入断面，基于输电断面的搜索可以分解为多个供电区域自动进行互联收缩、寻找共同送出线路或者送入线路的过程。搜索基于网络自动收缩的高电压等级输电断面包括以下步骤：

步骤2-2-1：选择一个合并区域作为开始的搜寻区域；

步骤2-2-2：确定搜索区域的所有功率流出线路和流入线路；

步骤2-2-3：选择搜索区域的所有功率流出线路作为一个集合；

步骤2-2-4：进行网络拓扑分析，判断是否将系统分为两个独立的网络；如果是，则确认是输电断面，转到步骤2-2-1进行下一次搜索；否则进行步骤2-2-5；

步骤2-2-5：选择搜索区域所有功率流入线路相连的其它合并区域，和本搜索区域合并为新的搜索区域，转到步骤2-2-2。

电磁环网输电断面定义为高电压等级、低电压等级并联的断面，实际电网中存在较多的电磁环网输电断面。电磁环网本身特性比较复杂，由于实际系统关心的主要问题是电磁环网高电压线路断开后对低电压等级线路的冲击，是否会造成线路过载等问题，因此电磁环网的识别可以找到电磁环网的高电压等级线路，用于评估高电压等级线路断开后对低电压等级影响。此外，由于部分电磁环网输电断面承担了功率交换的任务，除了过载问题之外，可能存在和高电等级线路类似的稳定性问题，因此还需要进行高压电磁环网输电断面的搜索，并进行稳定性的评估。

因此，针对电磁环网的搜索方法，需要进行如下两个步骤：

●搜索每个供电区域中的高电压等级线路；

●搜索不考虑低电压等级网络的电磁环网高电压等级断面。

由于电磁环网输电断面主要关注过载问题，过载问题通过第一个步骤就可以解决。对于那些需要关注输电能力的断面比较少，并且对应的高压线路一般比较少、结构简单，因此只需要保留简单的电磁环网输电断面即可，需要进行筛选。电磁环网输电断面搜索采用的方法和高电压等级断面搜索方法类似，但存在一定的差异，如图2，所述步骤3具体包括以下步骤：

步骤3-1：选择任一变电站作为开始的搜索区域；

步骤3-2：确定搜索区域的所有功率流出线路和流入线路；

步骤3-3：选择搜索区域的所有功率流出线路作为一个集合；

步骤3-4：不考虑低电压等级网络，进行网络拓扑分析，判断是否将系统分为两个独立的网络；如果是，则转到步骤3-5；否则，进行步骤3-6；

步骤3-5：考虑低电压等级网络，进行网络拓扑分析，判断是否是不含低电压等级的高电压等级输电断面，如果是，则放弃；否则，确认是电磁环网输电断面，进而转到步骤3-1进行下个站的搜索；

步骤3-6：选择搜索区域所有功率流入线路相连的站，和本搜索区域合并为新的搜索区域，转到步骤3-2。

在所有电磁环网输电断面搜索完毕之后，对其进行分析过滤，忽略那些包含高电压等级线路比较多的输电断面。

输电断面对整个电网的安全稳定性具有重要的影响，是保持整个系统安全稳定运行的关键。在线系统应用过程中有效识别系统的输电断面对系统安全稳定性的进一步分析奠定重要基础。本方法是根据实际电力系统基本情况，将网络简化为厂站、供电区域之后，以供电区域输出线路为基准并考虑输入线路相连供电区域的自动收缩，进行网络断面的搜索；同时考虑电磁环网输电断面的特点，一方面进行高电压线路搜索，另一方面以高电压等级网络为搜索对应识别电磁环网的高电压等级断面。该方法简单实用并且非常快速。

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 (4)

1.一种考虑网络自动收缩的输电断面搜索方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤1：将输电断面分为高电压等级输电断面和电磁环网输电断面；

步骤2：对所述高电压等级输电断面进行搜索；

步骤3：对所述电磁环网输电断面进行搜索；

所述步骤3包括以下步骤：

步骤3-1：选择任一变电站作为开始的搜索区域；

步骤3-2：确定搜索区域的所有功率流出线路和流入线路；

步骤3-3：选择搜索区域的所有功率流出线路作为一个集合；

步骤3-4：不考虑低电压等级网络，进行网络拓扑分析，判断是否将系统分为两个独立的网络；如果是，则转到步骤3-5；否则，进行步骤3-6；

步骤3-5：考虑低电压等级网络，进行网络拓扑分析，判断是否是不含低电压等级的高电压等级输电断面，如果是，则放弃；否则，确认是电磁环网输电断面，进而转到步骤3-1进行下个站的搜索；

步骤3-6：选择搜索区域所有功率流入线路相连的站，和本搜索区域合并为新的搜索区域，转到步骤3-2。

2.根据权利要求1所述的考虑网络自动收缩的输电断面搜索方法，其特征在于：所述步骤2包括以下步骤：

步骤2-1：采用两级简化的方式对网络进行合并简化；

步骤2-2：搜索网络中的高电压等级输电断面。

3.根据权利要求2所述的考虑网络自动收缩的输电断面搜索方法，其特征在于：所述步骤2-1包括以下步骤：

步骤2-1-1：第一级简化，简化变电站；

同一变电站中包括多个电压等级的母线，将一个变电站的所有节点合并为一个站，作为单个点处理；

步骤2-1-2：第二级简化，简化供电区域；

所述供电区域是指有单个或者多个高电压等级变电站供电的负荷区域，将每个供电区域所有站合并为一个区域，作为单个点处理。

4.根据权利要求3所述的考虑网络自动收缩的输电断面搜索方法，其特征在于：所述步骤2-2包括以下步骤：

步骤2-2-1：选择一个合并区域作为开始的搜寻区域；

步骤2-2-2：确定搜索区域的所有功率流出线路和流入线路；

步骤2-2-3：选择搜索区域的所有功率流出线路作为一个集合；

步骤2-2-4：进行网络拓扑分析，判断是否将系统分为两个独立的网络；如果是，则确认是输电断面，转到步骤2-2-1进行下一次搜索；否则进行步骤2-2-5；

步骤2-2-5：选择搜索区域所有功率流入线路相连的其它合并区域，和本搜索区域合并为新的搜索区域，转到步骤2-2-2。