CN105006818B - 一种计划方式的有功潮流调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种计划方式的有功潮流调整方法，以实现计划下运行方式下基态潮流收敛、“N‑1”静态安全以及“N‑1”故障下系统暂态稳定。本发明在电网调控中心获取计及计划的原始运行方式，校核其基态潮流的收敛性。如果基态潮流不收敛，则基于暂态稳定有功调整综合灵敏度指标调整发电机出力和负荷大小至基态潮流收敛；如果基态潮流收敛或经过调整至基态潮流收敛，则继续校核系统“N‑1”故障下的静态安全性。若静态不安全，则基于静态安全有功调整综合灵敏度指标调整发电机出力至静态安全；若静态安全或经过调整至静态安全，则继续校核系统“N‑1”故障下的暂态稳定性。若“N‑1”故障下暂态失稳，则基于暂态稳定有功调整综合灵敏度指标调整发电机出力至暂态稳定。

Description

一种计划方式的有功潮流调整方法

技术领域

本发明涉及一种计划方式的有功潮流调整方法，属于电力系统及其自动化技术领域。

背景技术

电力系统中的发电或输变电设备一旦出现问题，可能造成局部和全局系统设备停止运行，导致供电中断事故的发生。因此电力设备安全可靠地运行显得尤为重要。随着电力系统向高电压、大容量、互联方向的发展，对电力系统的安全可靠性指标的要求也越来越高，电力企业的检修投入大幅度上升，现行的检修体制日益明显地暴露其缺陷。因此，对设备实行更先进、更科学的管理和检修体制，对计划形成符合调度运行客观实际的运行方式，并进行滚动的安全稳定校核，无论从电力企业自身的利益还是从社会的要求出发，都势在必行。

目前，当出现设备检修时，一般基于设备检修和预测电量依靠人工经验进行电量电力的分配，容易导致计划方式下基态潮流不收敛的问题。当电网潮流计算出现不收敛状况时，工作人员一般根据经验，采取不断尝试的方式进行调整。由于潮流计算不收敛，工作人员没有系统的状态信息，这种根据经验的尝试带有一定的盲目性，使得人工调整效率较低。

另外，合理的电力系统运行方式应该能满足电力系统安全稳定导则规定的静态安全性，即“N-1”故障下所有输变电设备输送功率不越过其额定功率，以及“N-1”故障下系统暂态稳定性。从物理意义的角度分析，潮流不收敛主要有以下两方面的原因。一是线路有功输送超过极限；二是线路无功输送过大造成线路有功不能输送。目前利用无功调整提高系统收敛性的方法较多，而对系统有功安排进行调整同时满足计划方式下基态潮流合理、“N-1”故障下静态安全和暂态稳定的还缺乏工程实用的系统性方法。

发明内容

为了保证计划下运行方式下基态潮流收敛、“N-1”静态安全以及“N-1”故障下系统暂态稳定，为计划运行方式的生成提供合理有效的方法，本发明提供了一种计划方式的有功潮流调整方法，包括如下步骤：

校核基态潮流收敛性的步骤：在电网调控中心获取计划的原始运行方式，校核其基态潮流的收敛性，如果基态潮流不收敛，则基于基态有功调整综合灵敏度指标，调整发电机出力和负荷大小至基态潮流收敛；

校核系统“N-1”故障下的静态安全性的步骤：如果基态潮流收敛或经过调整至基态潮流收敛，则继续校核系统“N-1”故障下的静态安全性，如果出现静态不安全，则基于静态安全有功调整综合灵敏度指标，调整发电机出力至静态安全；

校核系统“N-1”故障下的暂态稳定性的步骤：如果静态安全或经过调整至静态安全，则继续校核系统“N-1”故障下的暂态稳定性，如果出现“N-1”故障下暂态失稳，则基于暂态稳定有功调整综合灵敏度指标，调整发电机出力至暂态稳定。

进一步，在电网调控中心获取的计划的原始运行方式包括：计划方式数据、模型数据、发电及输变电设备的额定功率信息；

进一步，校核基态潮流收敛性的步骤具体为：

1)令基态潮流迭代次数N_b为零，静态安全校核迭代次数N_s为零，暂态稳定校核迭代次数N_t为零；统计计划方式下的系统总负荷为P_plan；

2)如果基态潮流收敛且N_b为零，则进入校核系统“N-1”故障下的静态安全性的步骤；如果基态潮流收敛且N_b不为零，转入第4步)；否则转入第3步)；

3)按比例同时降低系统所有负荷节点的负荷大小和所有发电机出力(若某节点i的当前有功负荷或有功出力为P_i，则降低后该节点的有功负荷或有功出力为P_i’＝k_b·P_i；同比降低负荷节点的无功功率，即Q_i’＝k_b·Q_i；若发电机节点为PQ节点，则发电机的无功出力按有功出力同比降低，即Q_i’＝k_b·Q_i’；更新基态潮流方式，并令基态潮流迭代次数N_b加1，返回步骤2)；

其中，k_b为常系数，根据经验确定，优选设置为0.9≤k_b≤1；

4)统计有功潮流满足式(1)的输变电关键设备数M_b，记录并保存此时各输变电关键设备此时的有功潮流P_bj；

其中，P_rj为输变电关键设备j的额定功率；P_bj为输变电关键设备j的当前有功功率；α为常系数，优选设置为0.8≤α≤1，k_b取值与步骤3)相同；

5)根据下式计算所有发电机节点和负荷节点对于M_b个关键设备的基态有功调整综合灵敏度指标S_bi；

其中，S_bi(j)为发电机或负荷节点i的单位有功注入对于设备j基态有功调整综合灵敏度指标；

6)在最新的潮流方式基础上调整发电机出力和负荷大小，使得调整后的系统总负荷为P_plan，形成新的潮流方式；再对新的潮流方式进行潮流计算，若潮流计算结果收敛，则进入校核系统“N-1”故障下的静态安全性的步骤；否则失败退出。

进一步的，步骤6)中调整发电机出力和负荷大小对发电机节点是指，按照综合灵敏度指标从小到大的排序增出力；对于负荷节点，按照综合灵敏度指标从小到大的增负荷。

进一步，校核系统“N-1”故障下的静态安全性的步骤具体为：

7)对新的潮流方式进行静态安全分析，即根据电力系统安全稳定计算导则中规定的“N-1”故障进行稳态潮流计算，记录“N-1”故障下所有输变电设备的稳态有功功率，将稳态有功功率超过其额定功率的输变电设备数量进行统计，将统计的结果总数记为“N-1”故障下的关键设备数M_s(即P_sj(l)＞P_rj的数目，其中P_sj(l)为静态安全分析时故障l下设备j的有功功率)；

8)判断M_s是否大于0，若M_s＞0，则令静态安全校核迭代次数N_s加1，并判断N_s是否大于预设的迭代次数(根据工程经验设定，优选设为5～10次)，如果是，则失败退出，否则进入步骤9)；若M_s＝0则进入步骤10)；

9)根据下式计算静态安全校核下所有发电机节点和负荷节点对于M_s个关键设备的静态安全有功调整综合灵敏度指标S_si，返回步骤6)；

其中，β为常系数，一般情况下0.2≤β≤1；L_s为“N-1”故障数；S_si(k,l)为“N-1”故障l下发电机或负荷节点i的单位有功注入对于设备k静态安全有功调整综合灵敏度指标。

进一步，校核系统“N-1”故障下的暂态稳定性的步骤具体为：

10)基于最新的潮流方式，对“N-1”故障进行暂态稳定时域仿真，统计暂态失稳的故障数L_t，判断L_t是否大于0；若L_t＞0，则令暂态稳定校核迭代次数N_t加1，并判断N_t是否大于预设的迭代次数(根据电网规模和工程经验确定，优选设为5～10次)，如果是，则失败退出，否则进入步骤11)；若L_t＝0则成功退出；

11)根据EEAC方法得到当前所有失稳故障下的稳定裕度、各发电机的参与因子，计算各发电机暂态稳定有功调整综合灵敏度指标λ_i：

其中，L_t为暂态失稳故障数，η_l为第l个失稳故障下暂态稳定裕度，λ_l,i为第l个失稳故障下发电机i的参与因子；

12)在最新的潮流方式基础上，以一定的步长ΔP_t，按暂态稳定综合调整指标从大到小的次序逐个减小发电机有功出力至其允许的有功出力最小值，直到减小的发电机有功出力总和等于ΔP_t为止；按暂态稳定综合调整指标从小到大的次序逐个增加发电机有功出力至其额定功率，直到增加的发电机有功出力总和等于ΔP_t为止；形成新的潮流方式，返回步骤10)。

通过采用上述技术方案，提供了为计划方式下运行方式安排提供工程实用的系统性有功调整方法，该方法能满足计划方式下基态潮流收敛、“N-1”故障下静态安全，以及“N-1”故障下系统暂态稳定，有利于提升计划方式下的运行方式安排的自动化和精益化水平。同时，本发明中提出的多个有功调整综合灵敏度指标基于该指标的调整方法不仅限于计划方式下运行方式安排，同时可应用于其他任何潮流不收敛或运行方式安排不合理情况下的有功功率自动调整。

附图说明

图1是本发明方法较佳实施例的总流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明的较佳实施例的流程如图1所示，本实施例主要包括如下几个步骤：

步骤1.在电网调控中心获取计划方式数据、模型数据、发电及输变电设备的额定功率等信息；利用成熟的商业软件进行基态潮流计算；令基态潮流迭代次数N_b为零，静态安全校核迭代次数N_s为零，暂态稳定校核迭代次数N_t为零；统计计划方式下的系统总负荷为P_plan。

步骤2.如果基态潮流收敛且N_b为零，转入第7步)；如果基态潮流收敛且N_b不为零，转入第4步)；否则转入第3步)。

步骤3.按比例同时降低系统所有负荷节点的负荷大小和所有发电机出力更新基态潮流方式，并令基态潮流迭代次数N_b加1，返回步骤2)。

其中，k_b为常系数，根据经验确定，一般可取0.9≤k_b≤1。

步骤4.统计有功潮流满足式(1)的输变电关键设备数M_b。记录并保存此时各输变电关键设备此时的有功潮流P_bj。

步骤5.根据下式计算所有发电机节点和负荷节点对于M_b个关键设备的基态有功调整综合灵敏度指标S_bi。

其中，S_bi(j)为发电机或负荷节点i的单位有功注入对于设备j基态有功调整综合灵敏度指标，根据成熟的商业软件获得。

步骤6.在最新的潮流方式基础上调整发电机出力和负荷大小，使得调整后的系统总负荷为P_plan，形成新的潮流方式。对新的潮流方式进行潮流计算，若潮流计算结果收敛，则进入步骤7)；否则失败退出。

步骤7.对新的潮流方式进行静态安全分析，即根据电力系统安全稳定计算导则中规定的“N-1”故障进行稳态潮流计算，统计“N-1”故障下系统超过其额定功率的输变电设备数目M_s(即P_sj(l)＞P_rj的数目，其中P_sj(l)为静态安全分析时故障l下设备j的有功功率)。

步骤8.判断M_s是否大于0。若M_s＞0，则令静态安全校核迭代次数N_s加1，并判断N_s是否大于预设的迭代次数(根据工程经验一般设为5～10次)，如果是，则失败退出，否则进入步骤9)；若M_s＝0则进入步骤10)。

步骤9.根据下式计算静态安全校核下所有发电机节点和负荷节点对于M_s个关键设备的静态安全有功调整综合灵敏度指标S_si，返回步骤6)。

其中，β为常系数，一般情况下0.2≤β≤1；L_s为“N-1”故障数；S_si(k,l)为“N-1”故障l下发电机或负荷节点i的单位有功注入对于设备k静态安全有功调整综合灵敏度指标，根据成熟的商业软件获得。

步骤10.基于最新的潮流方式，对“N-1”故障进行暂态稳定时域仿真，

统计暂态失稳的故障数L_t。判断L_t是否大于0。若L_t＞0，则令暂态稳定校核迭代次数N_t加1，并判断N_t是否大于预设的迭代次数(根据电网规模和工程经验确定，例如设为5～10次)，如果是，则失败退出，否则进入步骤11)；若L_t＝0则成功退出。

步骤11.根据EEAC方法得到当前所有失稳故障下的稳定裕度、各发电机的参与因子，计算各发电机暂态稳定有功调整综合灵敏度指标λ_i。

其中，η_l为第l个失稳故障下暂态稳定裕度，λ_l,i为第l个失稳故障下发电机i的参与因子。

步骤12.在最新的潮流方式基础上，以一定的步长ΔP_t，按暂态稳定综合调整指标从大到小的次序逐个减小发电机有功出力至其允许的有功出力最小值，直到减小的发电机有功出力总和等于ΔP_t为止；按暂态稳定综合调整指标从小到大的次序逐个增加发电机有功出力至其额定功率，直到增加的发电机有功出力总和等于ΔP_t为止；形成新的潮流方式，返回步骤10)。

本发明不限于上述实施例，一切采用等同替换或等效替换形成的技术方案均属于本发明要求保护的范围。

Claims (4)

1.一种计划方式的有功潮流调整方法，其特征在于，包括如下步骤：

校核基态潮流收敛性的步骤：在电网调控中心获取计划的原始运行方式，校核其基态潮流的收敛性，如果基态潮流不收敛，则基于基态有功调整综合灵敏度指标，调整发电机出力和负荷大小至基态潮流收敛；所述校核基态潮流收敛性的步骤具体为：

1)令基态潮流迭代次数N_b为零，静态安全校核迭代次数N_s为零，暂态稳定校核迭代次数N_t为零；统计计划方式下的系统总负荷为P_plan；

2)如果基态潮流收敛且N_b为零，则进入校核系统“N-1”故障下的静态安全性的步骤；如果基态潮流收敛且N_b不为零，转入第4步)；否则转入第3步)；

3)按比例同时降低系统所有负荷节点的负荷大小和所有发电机出力；更新基态潮流方式，并令基态潮流迭代次数N_b加1，返回步骤2)；

4)统计有功潮流满足式(1)的输变电关键设备数M_b，记录并保存此时各输变电关键设备此时的有功潮流P_bj；

$P_{bj}>\mathrm{\α}\·{k_b}^{N_b}\·P_{rj}---\left(1\right)$

其中，P_rj为输变电关键设备j的额定功率；α为常系数，取值为0.8≤α≤1；k_b为常系数，取值为0.9≤k_b≤1；

5)根据下式计算所有发电机节点和负荷节点对于M_b个关键设备的基态有功调整综合灵敏度指标S_bi；

$S_{bi}=\underset{j=1}{\overset{M_b}{\Σ}}{\left(\frac{P_{bj}}{P_{rj}}\right)}^2\·S_{bi}\left(j\right)---\left(2\right)$

其中，S_bi(j)为发电机或负荷节点i的单位有功注入对于设备j基态有功调整灵敏度指标；

6)在最新的潮流方式基础上调整发电机出力和负荷大小，使得调整后的系统总负荷为P_plan，形成新的潮流方式；再对该新的潮流方式进行潮流计算，若潮流计算结果收敛，则进入校核系统“N-1”故障下的静态安全性的步骤；否则失败退出；

校核系统“N-1”故障下的静态安全性的步骤：如果基态潮流收敛或经过调整至基态潮流收敛，则继续校核系统“N-1”故障下的静态安全性，如果出现静态不安全，则基于静态安全有功调整综合灵敏度指标，调整发电机出力至静态安全；所述校核系统“N-1”故障下的静态安全性的步骤具体为：

7)对新的潮流方式进行静态安全分析，即根据电力系统安全稳定计算导则中规定的“N-1”故障进行稳态潮流计算，记录“N-1”故障下所有输变电设备的稳态有功功率，将稳态有功功率超过其额定功率的输变电设备数量进行统计，将统计的结果总数记为“N-1”故障下的关键设备数M_s；

8)判断M_s是否大于0，若M_s＞0，则令静态安全校核迭代次数N_s加1，并判断N_s是否大于预设的迭代次数，如果是，则失败退出，否则进入步骤9)；若M_s＝0则进入步骤10)；

9)根据下式计算静态安全校核下所有发电机节点和负荷节点对于M_s个关键设备的静态安全有功调整综合灵敏度指标S_si，返回步骤6)；

$S_{si}=\underset{l=1}{\overset{L_s}{\Σ}}\underset{k=1}{\overset{M_s}{\Σ}}\[{\left(\frac{P_{sj}\left(l\right)}{P_{rj}}\right)}^2\·S_{si}(k,l)\]---\left(3\right)$

其中：L_s为N-1故障数；S_si(k,l)为故障l下发电机或负荷节点i的单位有功注入对于设备k静态安全有功调整灵敏度指标；P_sj(l)为故障l下输变电关键设备j的有功功率；

校核系统“N-1”故障下的暂态稳定性的步骤：如果静态安全或经过调整至静态安全，则继续校核系统“N-1”故障下的暂态稳定性，如果出现“N-1”故障下暂态失稳，则基于暂态稳定有功调整综合灵敏度指标，调整发电机出力至暂态稳定；所述校核系统“N-1”故障下的暂态稳定性的步骤具体为：

10)基于最新的潮流方式，对“N-1”故障进行暂态稳定时域仿真，统计暂态失稳的故障数L_t，判断L_t是否大于0；若L_t＞0，则令暂态稳定校核迭代次数N_t加1，并判断N_t是否大于预设的迭代次数，如果是，则失败退出，否则进入步骤11)；若L_t＝0则成功退出；

11)根据EEAC方法得到当前所有失稳故障下的稳定裕度、各发电机的参与因子，计算各发电机暂态稳定有功调整综合灵敏度指标λ_i；

${\mathrm{\λ}}_i=\frac{\underset{l=1}{\overset{L_t}{\Σ}}\[(1-{\mathrm{\η}}_l){\mathrm{\λ}}_{l,i}\]}{\underset{l=1}{\overset{L_t}{\Σ}}(1-{\mathrm{\η}}_l)}---\left(4\right)$

其中：L_t为暂态失稳故障数；η_l为第l个失稳故障下暂态稳定裕度；λ_l,i为第l个失稳故障下发电机i的参与因子；

12)在最新的潮流方式基础上，以一定的步长ΔP_t，按暂态稳定综合调整指标从大到小的次序逐个减小发电机有功出力至其允许的有功出力最小值，直到减小的发电机有功出力总和等于ΔP_t为止；按暂态稳定综合调整指标从小到大的次序逐个增加发电机有功出力至其额定功率，直到增加的发电机有功出力总和等于ΔP_t为止；形成新的潮流方式，返回步骤10)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，步骤6)中所述调整发电机出力和负荷大小对发电机节点是指，按照综合灵敏度指标从小到大的排序增出力；对于负荷节点，按照综合灵敏度指标从小到大的增负荷。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，步骤8)中预设的迭代次数设为5～10次。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征是，步骤10)中预设的迭代次数根据电网规模和工程经验设定，设为5～10次。