CN103904645B - 移相变压器选址方法 - Google Patents
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Abstract
一种移相变压器选址方法,包括确定移相变压器安装位置备选集合;计算各个站点的短路电流风险指标;计算在相同移相角的情况下,移相变压器配置在各个备选位置后重载潮流线路的潮流转移比指标;计算移相变压器配置在各个备选位置后,每改变单位移相角潮流转移比的变化率指标;计算安装位置综合性能指标;最后根据上述指标确定安装位置。本发明的有益效果是,在进行移相变压器选址时考虑其对短路电流的影响,根据对系统短路电流风险的评估,决定是否需要在移相变压器选址时考虑其对短路电流的抑制作用,使得移相变压器按找本发明选址安装后不光能够实现基本的对线路潮流分布的调整功能,同时也能对有超标风险的站点的短路电流进行抑制。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统安全稳定保障措施技术领域,具体而言是一种移相变压器选址方法。
背景技术
随着我国大区电网互联,各个省级电网或区域电网之间通常通过多条交流联络线互联。然而,由于电源、负荷分布等因素的影响,多条联络线之间可能出现潮流分布不均的问题,一方面导致潮流水平高的线路过早达到稳定极限,限制了断面的输送功率,另一方面导致潮流水平低的线路利用率低,输电容量得不到充分应用,造成资源浪费。
随着电网网架结构的不断加强,越来越多的大型电站接入电网,导致系统短路电流水平急剧升高,接近或超过断路器的遮断容量,严重威胁电网的安全稳定运行。对短路电流超标站点进行断路器更换,需要大量的投资,并影响供电的可靠性而难以实施;此外,受制造工艺水平限制,断路器的遮断容量有一定上限,某些站点短路电流太高,面临无断路器可换的局面。因此,必须对短路电流进行限制。现有的限制短路电流措施包括:改变网架结构、分层分区供电、分母运行以及在线路加装串联电抗器等。
移相变压器通过改变线路两端的相角差,可以实现按照一定方向和一定功率的潮流控制,改变环网潮流分布,进而达到避免输电线路或变压器主设备过负荷的情况,提高供电可靠性,并实现合理分配线路潮流以提高输电断面功率的目的。由于移相变压器漏抗的存在,移相变压器对降低短路电流也有一定的作用。事实上,移相变压器的等值电路即为一个等值阻抗与变比为复数的变压器的串联。
在选择移相变压器的安装位置时,现有研究均从控制线路潮流的目标出发,移相变压器通常选择安装在控制线路潮流最有效的线路。例如:利用配置移相变压器后潮流的改变量指标以及改变单位移相角度潮流的调整量指标进行选择。这些移相变压器选址方法均没有考虑其对短路电流的影响,不能充分发挥移相变压器对短路电流的抑制作用,一方面没有充分发挥移相变压器的作用,另一方面若通过其他手段限制短路电流则限制运行方式并造成经济上的损失。
发明内容
本发明的目的是提出一种移相变压器选址方法,通过引入用于选择移相变压器安装位置的短路电流风险指标,结合潮流调整指标选择移相变压器的安装位置,综合考虑移相变压器对潮流调整和短路电流抑制的效果,提高移相变压器的安装位置选择的精确度。
实现本发明目的的技术方案如下:一种移相变压器选址方法,包括
步骤1:对电网进行潮流分析,根据分析结果,从由M条线路构成的潮流断面中,选择p条潮流极重的线路和q条潮流极低的线路作为备选线路,将所有的备选线路两端作为移相变压器的安装备选位置,得到备选位置集合{Lij|L11,L12,L21,L22,…,LN1,LN2};其中,N=p+q,1≤p<M,1≤q<M且N≤M,备选位置集合中Lij表示移相变压器将安装在第i条线路的首端即j=1,或末端即j=2;
步骤2:根据所有备选位置处节点母线的短路电流,计算短路电流风险指标其中,Irisk,ij为备选位置Lij处的节点母线的短路电流风险指标,Iij为备选位置Lij处的节点母线的短路电流,IN,ij为备选位置Lij处的节点的断路器的开断容量;
步骤3:计算将初始移相角为δ的移相变压器配置在每一个备选位置Lij时,p条潮流极重线路中每一条线路的潮流转移比指标其中,k=1,…,p,Pk,0为未在电网中配置移相变压器时第k条线路的潮流,为移相变压器配置到备选位置Lij处时第k条线路的潮流;
步骤4:以单位移相角Δδ逐次递增移相变压器的移相角,按照步骤3的方法依次计算每一次递增移相角后的潮流转移比指标,得到 其中,m为递增移相角的次数;
步骤5:计算每一次递增移相角后的潮流转移比变化率指标
步骤6:计算每一次递增移相角后的安装位置性能指标 其中,α、β为权重系数;
步骤7:计算安装位置综合性能指标
步骤8:根据计算结果确定移相变压器的安装位置:设短路电流风险指标预警阀值为IS,如果存在备选位置Lij的节点母线的短路电流风险指标Irisk,ij≥IS,则从这些备选位置的备选线路中,选择安装位置综合性能指标Sk,ij为最大值的第i条线路,将其首端即j=1或者末端j=2作为移相变压器的安装位置;如果所有备选位置Lij的节点母线的短路电流风险指标都不满足Irisk,ij≥IS,则从所有备选位置的备选线路中,选择安装位置综合性能指标Sk,ij为最大值的第i条线路,将其首端即j=1或者末端j=2作为移相变压器的安装位置。
进一步地,所述初始移相角δ为1度,单位移相角Δδ为1度,递增移相角的次数m为9次,权重系数α=1、β=0,短路电流风险指标预警阀值0.8≤IS≤0.9。。
进一步地,所述初始移相角δ为1度,单位移相角Δδ为1度,递增移相角的次数m为9次,权重系数α=0.5、β=0.5,所述短路电流风险指标预警阀值0.8≤IS≤0.9。
本发明的有益效果是,在进行移相变压器选址时考虑其对短路电流的影响,根据对系统短路电流风险的评估,决定是否需要在移相变压器选址时考虑其对短路电流的抑制作用,使得移相变压器安装后不光能够实现基本的对线路潮流分布的调整功能,同时也能对有超标风险的站点的短路电流进行抑制,更好地利用移相变压器,为移相变压器的选址提供更为科学、完善的依据。本发明方法不需增加多余的设备,可以更好的发挥移相变压器对短路电流的抑制作用,一方面可实现潮流的转移,另一方面可降低短路电流,节省了采取其他额外措施来限制短路电流的投资。
具体实施方式
本发明的基本原理为:
1)根据潮流分析结果确定移相变压器安装位置备选集合;
2)扫描系统短路电流,计算各个站点的短路电流风险指标;
3)计算在相同移相角的情况下,移相变压器配置在各个备选位置后重载潮流线路的潮流转移比指标;
4)计算移相变压器配置在各个备选位置后,每改变单位移相角潮流转移比的变化率指标;
5)按照下述方法确定移相变压器的安装位置
(1)选择恰当的短路电流风险指标预警阀值,统计移相变压器配置位置备选集附近站点的短路电流风险指标,确定是否有移相变压器安装位置附近的站点短路电流超过预警阀值。
(2)若没有,则不考虑短路电流约束,根据移相变压器安装后潮流转移比指标和单位移相角对应的潮流转移比的变化率指标选择移相变压器的安装地点。
(3)若有,则以优先将移相变压器安装在短路电流超标站点附近的位置为原则,再按照上一步中的潮流转移比和单位移相角潮流转移比的变化率指标综合考虑进行选择。
本发明的具体实施步骤如下:
1)根据潮流分析结果确定移相变压器安装位置备选集合:
针对所研究的电网进行潮流计算,得到电网中各条线路的潮流,重点关注各个潮流断面中多条线路的潮流分布情况。若某一断面由M条线路构成,且该断面中有p(1≤p<M)条线路潮流极重,接近或超过其热稳极限;有q(1≤q<M,p+q≤M)条线路潮流水平很低,接近或低于其热稳极限的30%,得不到充分利用,那么这N(N=p+q)条潮流极重或很低的线路的首末端均可作为备选的移相变压器安装位置,用集合可表示为:
{L11,L12,L21,L22,…,LN1,LN2}(1)
式中,Lij(i=1,2,…,N,j=1,2)表示移相变压器安装在第i条线路的首端(j=1)或末端(j=2)。
2)扫描系统短路电流,计算各个站点的短路电流风险指标:
利用电力系统分析软件,计算步骤1得到的N条备选线路两端节点母线的短路电流,按照下式计算各个站点的短路电流风险指标Irisk,ij:
式中,Irisk,ij为备选位置Lij处的节点母线的短路电流风险指标,Iij为备选位置Lij处的节点母线的短路电流,IN,ij为备选位置Lij处的节点的断路器的开断容量。
3)计算在初始移相角δ(δ可取为1°)的情况下,移相变压器配置在各个备选位置Lij时,潮流断面中p条潮流极重线路中每一条线路的潮流转移比指标
式中,Pk,0为未在电网中配置移相变压器时第k条线路的潮流,为移相角为δ的移相变压器安装在第i条线路首端(j=1)或末端(j=2)时,第k条线路的潮流。
4)以单位移相角Δδ(Δδ可简单取为1°)逐次递增移相变压器的移相角,按照3)的方法依次计算每一次递增移相角后的潮流转移比指标,即将每一次递增移相角后的移相变压器配置在各个备选位置Lij时,潮流断面中p条潮流极重线路中每一条线路的潮流转移比指标。依次得到的潮流转移比指标为 其中,m为递增移相角的次数。
5)计算每一次递增移相角后的潮流转移比变化率指标
6)计算每一次递增移相角后的安装位置性能指标 其中,表示移相角为δ时的性能指标,α、β为权重系数。若不考虑移相变压器的效率,仅考虑移相效果可取α=1、β=0;增大β可考虑移相变压器的效率,通常α、β可分别取为0.5。
7)考虑移相角不同时的综合效果,则移相变压器安装位置的综合性能指标Sk,ij为:
通常取移相角δ为1°、2°、…、10°的综合效果,即从初始移相角1°开始,每次递增单位移相角,单位移相角设为1°,经过9次递增后的综合效果。
8)选择恰当的短路电流风险指标预警阀值IS,通常可选择为0.8~0.9,根据是否有Irisk,ij≥IS确定移相变压器安装位置的节点母线短路电流超过预警阀值。如果存在备选位置Lij的节点母线的短路电流风险指标Irisk,ij≥IS,则从这些备选位置的备选线路中,选择安装位置综合性能指标Sk,ij为最大值的第i条线路,将其首端(j=1)或者末端(j=2)作为移相变压器的安装位置;如果所有备选位置Lij的节点母线的短路电流风险指标都不满足Irisk,ij≥IS,则从所有备选位置的备选线路中,选择安装位置综合性能指标Sk,ij为最大值的第i条线路,将其首端(j=1)或者末端(j=2)作为移相变压器的安装位置。
至此,完成移相变压器安装位置的选择,从而在短路电流超标风险较大时,考虑了移相变压器对短路电流的抑制作用。
Claims (3)
1.一种移相变压器选址方法,其特征在于,包括
步骤1:对电网进行潮流分析,根据分析结果,从由M条线路构成的潮流断面中,选择p条潮流极重的线路和q条潮流极低的线路作为备选线路,将所有的备选线路两端作为移相变压器的安装备选位置,得到备选位置集合{Lij|L11,L12,L21,L22,…,LN1,LN2};其中,N=p+q,1≤p<M,1≤q<M且N≤M,备选位置集合中Lij表示移相变压器将安装在第i条线路的首端即j=1,或末端即j=2;
步骤2:根据所有备选位置处节点母线的短路电流,计算短路电流风险指标其中,Irisk,ij为备选位置Lij处的节点母线的短路电流风险指标,Iij为备选位置Lij处的节点母线的短路电流,IN,ij为备选位置Lij处的节点的断路器的开断容量;
步骤3:计算将初始移相角为δ的移相变压器配置在每一个备选位置Lij时,p条潮流极重线路中每一条线路的潮流转移比指标其中,k=1,…,p,Pk,0为未在电网中配置移相变压器时第k条线路的潮流,为移相变压器配置到备选位置Lij处时第k条线路的潮流;
步骤4:以单位移相角Δδ逐次递增移相变压器的移相角,按照步骤3的方法依次计算每一次递增移相角后的潮流转移比指标,得到 其中,m为递增移相角的次数;
步骤5:计算每一次递增移相角后的潮流转移比变化率指标
步骤6:计算每一次递增移相角后的安装位置性能指标 其中,α、β为权重系数;
步骤7:计算安装位置综合性能指标
步骤8:根据计算结果确定移相变压器的安装位置:设短路电流风险指标预警阀值为IS,如果存在备选位置Lij的节点母线的短路电流风险指标Irisk,ij≥IS,则从这些备选位置的备选线路中,选择安装位置综合性能指标Sk,ij为最大值的第i条线路,将其首端即j=1或者末端j=2作为移相变压器的安装位置;如果所有备选位置Lij的节点母线的短路电流风险指标都不满足Irisk,ij≥IS,则从所有备选位置的备选线路中,选择安装位置综合性能指标Sk,ij为最大值的第i条线路,将其首端即j=1或者末端即j=2作为移相变压器的安装位置。
2.如权利要求1所述的移相变压器选址方法,所述初始移相角δ为1度,单位移相角Δδ为1度,递增移相角的次数m为9次,权重系数α=1、β=0,短路电流风险指标预警阀值0.8≤IS≤0.9。
3.如权利要求1所述的移相变压器选址方法,所述初始移相角δ为1度,单位移相角Δδ为1度,递增移相角的次数m为9次,权重系数α=0.5、β=0.5,所述短路电流风险指标预警阀值0.8≤IS≤0.9。
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