CN104392330A - 一种500kV/220kV电网分区策略评价方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种500kV/220kV电网分区策略评价方法，包括以下步骤：220kV电网联络线自动拓扑搜索；生成初始电网分区策略集合；筛选电网分区策略，得到符合要求的电网分区策略；综合评价电网分区策略，并对各个分区策略集合中的电网分区策略进行排序。本发明可针对实际电网结构，自动提供理论上可能的分区策略集合，再通过对各分区策略进行短路电流、潮流和静态安全校核，得到电网分区策略集合；可克服以往分区方法针对某一地区电网实际特征，凭借人为经验确定分区策略的缺陷，可进一步提升500kV/220kV电网分区的科学性和效率。

Description

一种500kV/220kV电网分区策略评价方法
技术领域
本发明电力系统领域，具体涉及一种500kV/220kV电网分区策略评价方法。
背景技术
随着电网装机容量的不断提高和电网网架结构的不断加强，500kV变电站220kV侧三相短路电流超过断路器额定遮断电流随之出现。为从电网结构上限制短路电流，在我国经济发达的地区多采用地区电网分层分区运行的格局，即在500kV主网架日益完善的基础上，将低一级的220kV电压电网解开分区运行，形成以一座或多座500kV变电站为核心，区内包含220kV侧上网电厂的220kV电网分区运行格局。
现有电网分区策略制定大多是针对某一具体实际电网，凭借人为经验进行分区，难以充分考虑分区策略的所有可能性。分片运行会在一定程度上降低电网运行的可靠性，为降低电网短路电流水平，并保证电网供电可靠性和安全性，可根据如下分区原则对电网进行分区：
(1)实行大致的分区域送电，尽量保证每一个区域内有电源，按最终目标网架确定的220kV分区电网电力能够保持基本平衡；分区后电网的供电可靠性无明显降低；分区后电网220kV母线短路电流水平应满足导则要求，并具有一定裕度；
(2)解环线路最好对整个系统潮流分布影响较小；潮流分布合理、满足N-1准则，并具备较强的抵御事故的能力，且策略易于实施。
(3)对于500kV/200kV受端电网，当接到220kV侧的电源相对较少，站间220kV线路长度较小时，考虑到短路电流水平、主变负载率和供电可靠性因素，电网分区主要以2-3座500kV站约4-6台主变为一分区，在条件不具备时可根据实际情况采取单座500kV站带一片220kV电网的分区策略。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种500kV/220kV电网分区策略评价方法，基于分区原则，充分考虑电网分区所有可能的分区策略，并通过对各分区策略进行自动校核与评价，为电网分区提供的科学有效的分区策略自动生成方法。
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500kV/220kV电网分区策略评价方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1：220kV电网联络线自动拓扑搜索；
步骤2：生成初始电网分区策略集合；
步骤3：筛选电网分区策略，得到符合要求的电网分区策略；
步骤4：综合评价电网分区策略，并对各个分区策略集合中的电网分区策略进行排序。
所述步骤1具体包括以下步骤：
步骤1-1：将500kV站点作为主要站点，220kV站点作为次要站点，于是电网内所有m个500kV站点组成主要站点集合Q，所有n个220kV站点组成次要站点集合W，Q和W分别表示为：
Q＝{q1、q2、…、qi、…、qm}
W＝{w1、w2、…、wi、…、wn}
其中，qi表示任一主要站点，wi表示任一次要站点；
步骤1-2：先根据广度优先搜索算法，在Q中从q1出发，访问q1后再根据距离远近依次访问q1的各个未曾访问过的邻接站点；然后记录主要站点之间的主要联络线，并依次类推得到电网主要站点连接结构；最后访问主要站点之后访问有邻接关系的次要站点，并记录邻接路径，进而得到电网站点联接结构；
步骤1-3：在Q中选择主要站点q1，依次搜索与q1邻接的各次要站点w1、w2、…wk，进一步依次搜索与w1、w2、…、wk相连而未被搜索的其他次要站点，直到搜索到下一主要节点q2时，记录q1和q2之间的220kV线路路径，并记录搜索过的次要站点，其中k≤n。
所述步骤2中，初始电网分区策略集合包括初始单站分区策略集合、初始两站分区策略集合和初始三站分区策略集合。
所述初始单站分区策略集合中，主要站点q1的次要联络线集合为L{q1,qi}，对于每个次要联络线上的220kV线路，逐条断开线路路径上的220kV线路，使q1的全部次要联络线断开，从而得到以q1为核心的初始单站分区策略集合；依此类推，得到电网中所有初始单站分区策略集合。
所述初始两站分区策略集合中，对于通过主要联络线连接的两个主要站点q1和q2，除q1和q2之间的次要联络线之外，逐一断开与q1和q2相邻的其他主要站点间的次要联络线，经过多次断线使得所有次要联络线被切断，从而得到以q1和q2为核心的初始两站分区策略集合；依此类推，得到电网中所有初始两站分区策略集合。
所述初始三站分区策略集合中，对于通过500kV主要联络线连接的三个主要站点q1、q2和q3，除三者之间的次要联络线之外，逐一断开与q1、q2和q3相邻的其他主要站点间的次要联络线，经过多次断线使得所有次要联络线被切断，从而得到以q1、q2和q3为核心的初始三站分区策略集合。
所述步骤3中，通过自动调用BPA程序计算电网短路电流、线路潮流和主变负载率，校验各分区策略的三相短路电流、线路潮流和主变负载率，去除不符合要求的分区策略，得到理论上符合要求的电网分区策略。
所述步骤3具体包括以下步骤：
步骤3-1：校核短路电流；
通过自动调用BPA程序，读取dat和swi文件进行短路电流扫描，计算各初始分区策略集合的电网分区策略中220kV站点的三相短路电流和单相短路电流，并自动读取三相和单相短路电流计算结果，220kV断路器额定遮断电流设为50kA，若电网分区内存在220kV站点三相短路电流或单相短路电流超过50kA，则采取电网分区内500kV站点内母线分列运行措施，然后继续校验三相短路电流和单相短路电流，若仍然存在母线短路电流超标，则放弃该分区策略；
步骤3-2：校核线路潮流；
通过自动调用BPA程序，读取dat文件计算线路潮流，生成潮流结果文件，对潮流结果文件进行解析得到线路潮流解析结果，读取其中的线路潮流值，设单回220kV线路潮流的热稳极限为350MW，若电网分区内存在单回220kV线路潮流超过350MW，则放弃该电网分区策略；
步骤3-3：主变负载率校核；
根据线路潮流解析结果，读取主变下注功率，用主变下注功率除以主变容量得到各电网分区策略中500kV站主变负载率，对于500kV-220kV降压变压器，若电网分区策略中主变负载率超过100％，则放弃该电网分区策略；
步骤3-4：静态安全分析；
通过自动调用BPA程序，计算各电网分区策略N-1方式下220kV、500kV线路潮流和剩余主变下注功率，用主变下注功率除以主变容量得到500kV主变在N-1方式下的剩余主变负载率，得到静态安全分析结果，若电网分区策略中剩余主变负载率超过100％，则放弃该电网分区策略。
所述步骤4中，对于理论上符合要求的电网分区策略，综合考虑短路电流、线路潮流、主变负载率和静态安全分析结果，并且考虑各电网分区策略之间的配合方式，利用层次分析法对于各可电网分区策略集合中的电网分区策略进行综合评价比较，得到电网分区策略的综合排序结果。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)根据500kV站点的数量，基于电网拓扑结构，采用广度优先拓扑搜索方法自动搜索站间220kV联络线，通过自动断开联络线、母线分列运行等措施生成单站、两站、三站初始分区策略集合，可提高电网分区策略的全面性和生成效率。
(2)对于生成的初始电网分区策略集合，通过对各分区策略进行短路电流水平、潮流和静态安全自动校核得到可行分区策略集合，并根据短路电流水平、线路潮流、主变负载率等主要指标校核结果对分区策略进行综合比较排序，得到可行的电网分区策略集合；
(3)可针对实际电网结构，自动提供理论上可能的分区策略集合，再通过对各分区策略进行短路电流、潮流和静态安全校核，得到电网分区策略集合；
(4)可克服以往分区方法针对某一地区电网实际特征，凭借人为经验确定分区策略的缺陷，可进一步提升500kV/220kV电网分区的科学性和效率。
附图说明
图1是500kV/220kV电网分区策略评价方法流程图；
图2是本发明实施例中电网拓扑搜索示例图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1，本发明提供一种500kV/220kV电网分区策略评价方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1：220kV电网联络线自动拓扑搜索；
步骤2：生成初始电网分区策略集合；
步骤3：筛选电网分区策略，得到符合要求的电网分区策略；
步骤4：综合评价电网分区策略，并对各个分区策略集合中的电网分区策略进行排序。
所述步骤1具体包括以下步骤：
步骤1-1：将500kV站点作为主要站点，220kV站点作为次要站点，于是电网内所有m个500kV站点组成主要站点集合Q，所有n个220kV站点组成次要站点集合W，Q和W分别表示为：
Q＝{q1、q2、…、qi、…、qm}
W＝{w1、w2、…、wi、…、wn}
其中，qi表示任一主要站点，wi表示任一次要站点；
步骤1-2：先根据广度优先搜索算法，在Q中从q1出发，访问q1后再根据距离远近依次访问q1的各个未曾访问过的邻接站点，如图2所示；然后记录主要站点之间的主要联络线，并依次类推得到电网主要站点连接结构；最后访问主要站点之后访问有邻接关系的次要站点，并记录邻接路径，进而得到电网站点联接结构；
步骤1-3：在Q中选择主要站点q1，依次搜索与q1邻接的各次要站点w1、w2、…wk，进一步依次搜索与w1、w2、…、wk相连而未被搜索的其他次要站点，直到搜索到下一主要节点q2时，记录q1和q2之间的220kV线路路径(即次要联络线)，并记录搜索过的次要站点，其中k≤n。
所述步骤2中，初始电网分区策略集合包括初始单站分区策略集合、初始两站分区策略集合和初始三站分区策略集合。
所述初始单站分区策略集合中，主要站点q1的次要联络线集合为L{q1,qi}，对于每个次要联络线上的220kV线路，逐条断开线路路径上的220kV线路，使q1的全部次要联络线断开，从而得到以q1为核心的初始单站分区策略集合；依此类推，得到电网中所有初始单站分区策略集合。
所述初始两站分区策略集合中，对于通过主要联络线连接的两个主要站点q1和q2，除q1和q2之间的次要联络线之外，逐一断开与q1和q2相邻的其他主要站点间的次要联络线，经过多次断线使得所有次要联络线被切断，从而得到以q1和q2为核心的初始两站分区策略集合；依此类推，得到电网中所有初始两站分区策略集合。
所述初始三站分区策略集合中，对于通过500kV主要联络线连接的三个主要站点q1、q2和q3，除三者之间的次要联络线之外，逐一断开与q1、q2和q3相邻的其他主要站点间的次要联络线，经过多次断线使得所有次要联络线被切断，从而得到以q1、q2和q3为核心的初始三站分区策略集合。
所述步骤3中，通过自动调用BPA程序计算电网短路电流、线路潮流和主变负载率，校验各分区策略的三相短路电流、线路潮流和主变负载率，去除不符合要求的分区策略，得到理论上符合要求的电网分区策略。
所述步骤3具体包括以下步骤：
步骤3-1：校核短路电流；
通过自动调用BPA程序，读取dat和swi文件进行短路电流扫描，计算各初始分区策略集合的电网分区策略中220kV站点的三相短路电流和单相短路电流，并自动读取三相和单相短路电流计算结果，220kV断路器额定遮断电流设为50kA，若电网分区内存在220kV站点三相短路电流或单相短路电流超过50kA，则采取电网分区内500kV站点内母线分列运行措施，然后继续校验三相短路电流和单相短路电流，若仍然存在母线短路电流超标，则放弃该分区策略；
步骤3-2：校核线路潮流；
通过自动调用BPA程序，读取dat文件计算线路潮流，生成潮流结果文件，对潮流结果文件进行解析得到线路潮流解析结果，读取其中的线路潮流值，设单回220kV线路潮流的热稳极限为350MW，若电网分区内存在单回220kV线路潮流超过350MW，则放弃该电网分区策略；
步骤3-3：主变负载率校核；
根据线路潮流解析结果，读取主变下注功率，用主变下注功率除以主变容量得到各电网分区策略中500kV站主变负载率，对于500kV-220kV降压变压器，若电网分区策略中主变负载率超过100％，则放弃该电网分区策略；
步骤3-4：静态安全分析；
通过自动调用BPA程序，计算各电网分区策略N-1方式下220kV、500kV线路潮流和剩余主变下注功率，用主变下注功率除以主变容量得到500kV主变在N-1方式下的剩余主变负载率，得到静态安全分析结果，若电网分区策略中剩余主变负载率超过100％，则放弃该电网分区策略。
所述步骤4中，对于理论上符合要求的电网分区策略，综合考虑短路电流、线路潮流、主变负载率和静态安全分析结果，并且考虑各电网分区策略之间的配合方式，利用层次分析法对于各可电网分区策略集合中的电网分区策略进行综合评价比较，得到电网分区策略的综合排序结果。
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，所属领域的普通技术人员参照上述实施例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，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (9)

1.一种500kV/220kV电网分区策略评价方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
步骤1：220kV电网联络线自动拓扑搜索；
步骤2：生成初始电网分区策略集合；
步骤3：筛选电网分区策略，得到符合要求的电网分区策略；
步骤4：综合评价电网分区策略，并对各个分区策略集合中的电网分区策略进行排序。
2.根据权利要求1所述的500kV/220kV电网分区策略评价方法，其特征在于：所述步骤1具体包括以下步骤：
步骤1-1：将500kV站点作为主要站点，220kV站点作为次要站点，于是电网内所有m个500kV站点组成主要站点集合Q，所有n个220kV站点组成次要站点集合W，Q和W分别表示为：
Q＝{q1、q2、…、qi、…、qm}
W＝{w1、w2、…、wi、…、wn}
其中，qi表示任一主要站点，wi表示任一次要站点；
步骤1-2：先根据广度优先搜索算法，在Q中从q1出发，访问q1后再根据距离远近依次访问q1的各个未曾访问过的邻接站点；然后记录主要站点之间的主要联络线，并依次类推得到电网主要站点连接结构；最后访问主要站点之后访问有邻接关系的次要站点，并记录邻接路径，进而得到电网站点联接结构；
步骤1-3：在Q中选择主要站点q1，依次搜索与q1邻接的各次要站点w1、w2、…wk，进一步依次搜索与w1、w2、…、wk相连而未被搜索的其他次要站点，直到搜索到下一主要节点q2时，记录q1和q2之间的220kV线路路径，并记录搜索过的次要站点，其中k≤n。
3.根据权利要求1所述的500kV/220kV电网分区策略评价方法，其特征在于：所述步骤2中，初始电网分区策略集合包括初始单站分区策略集合、初始两站分区策略集合和初始三站分区策略集合。
4.根据权利要求3所述的500kV/220kV电网分区策略评价方法，其特征在于：所述初始单站分区策略集合中，主要站点q1的次要联络线集合为L{q1,qi}，对于每个次要联络线上的220kV线路，逐条断开线路路径上的220kV线路，使q1的全部次要联络线断开，从而得到以q1为核心的初始单站分区策略集合；依此类推，得到电网中所有初始单站分区策略集合。
5.根据权利要求3所述的500kV/220kV电网分区策略评价方法，其特征在于：所述初始两站分区策略集合中，对于通过主要联络线连接的两个主要站点q1和q2，除q1和q2之间的次要联络线之外，逐一断开与q1和q2相邻的其他主要站点间的次要联络线，经过多次断线使得所有次要联络线被切断，从而得到以q1和q2为核心的初始两站分区策略集合；依此类推，得到电网中所有初始两站分区策略集合。
6.根据权利要求3所述的500kV/220kV电网分区策略评价方法，其特征在于：所述初始三站分区策略集合中，对于通过500kV主要联络线连接的三个主要站点q1、q2和q3，除三者之间的次要联络线之外，逐一断开与q1、q2和q3相邻的其他主要站点间的次要联络线，经过多次断线使得所有次要联络线被切断，从而得到以q1、q2和q3为核心的初始三站分区策略集合。
7.根据权利要求1所述的500kV/220kV电网分区策略评价方法，其特征在于：所述步骤3中，通过自动调用BPA程序计算电网短路电流、线路潮流和主变负载率，校验各分区策略的三相短路电流、线路潮流和主变负载率，去除不符合要求的分区策略，得到理论上符合要求的电网分区策略。
8.根据权利要求1或7所述的500kV/220kV电网分区策略评价方法，其特征在于：所述步骤3具体包括以下步骤：
步骤3-1：校核短路电流；
通过自动调用BPA程序，读取dat和swi文件进行短路电流扫描，计算各初始分区策略集合的电网分区策略中220kV站点的三相短路电流和单相短路电流，并自动读取三相和单相短路电流计算结果，220kV断路器额定遮断电流设为50kA，若电网分区内存在220kV站点三相短路电流或单相短路电流超过50kA，则采取电网分区内500kV站点内母线分列运行措施，然后继续校验三相短路电流和单相短路电流，若仍然存在母线短路电流超标，则放弃该分区策略；
步骤3-2：校核线路潮流；
通过自动调用BPA程序，读取dat文件计算线路潮流，生成潮流结果文件，对潮流结果文件进行解析得到线路潮流解析结果，读取其中的线路潮流值，设单回220kV线路潮流的热稳极限为350MW，若电网分区内存在单回220kV线路潮流超过350MW，则放弃该电网分区策略；
步骤3-3：主变负载率校核；
根据线路潮流解析结果，读取主变下注功率，用主变下注功率除以主变容量得到各电网分区策略中500kV站主变负载率，对于500kV-220kV降压变压器，若电网分区策略中主变负载率超过100％，则放弃该电网分区策略；
步骤3-4：静态安全分析；
通过自动调用BPA程序，计算各电网分区策略N-1方式下220kV、500kV线路潮流和剩余主变下注功率，用主变下注功率除以主变容量得到500kV主变在N-1方式下的剩余主变负载率，得到静态安全分析结果，若电网分区策略中剩余主变负载率超过100％，则放弃该电网分区策略。
9.根据权利要求1所述的500kV/220kV电网分区策略评价方法，其特征在于：所述步骤4中，对于理论上符合要求的电网分区策略，综合考虑短路电流、线路潮流、主变负载率和静态安全分析结果，并且考虑各电网分区策略之间的配合方式，利用层次分析法对于各可电网分区策略集合中的电网分区策略进行综合评价比较，得到电网分区策略的综合排序结果。
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