CN106055847A - 一种缩小运行与规划阶段输电能力差距的分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种缩小运行与规划阶段输电能力差距的分析方法，主要包括：用仿真工具搭建仿真模型；规划与运行阶段制定统一的故障校核标准；规划阶段确定合理的、符合实际电网发展趋势的边界条件；运行阶段提高电网输电能力；克服现有技术中分析运行与规划阶段送电能力的差异以及提出缩小两阶段送电能力差距的技术方案等方面的研究不够深入，实际电网运行阶段，送电能力往往低于规划阶段的设计能力的缺陷，改善电网固有属性，提升电网特性认知能力，充分发挥电网送受电能力，有利于指导规划阶段输电能力的计算分析，又提升实际运行阶段电网送电能力的技术措施。

Description

一种缩小运行与规划阶段输电能力差距的分析方法

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，具体地，涉及一种缩小运行与规划阶段输电能力差距的分析方法。

背景技术

输电能力计算是电网规划和运行两个阶段共同的重要课题。由于计算目的、计算基础、设防标准等方面的差异，往往造成实际运行中断面的输电能力与规划目标存在较大的矛盾。在计算目的方面，规划阶段在满足目标水平年电力输送需求的前提下，输电能力是不同网架规划方案优先的主要参考指标；运行阶段，输电能力则是制定运行限额，保障电网稳定裕度和安全运行的重要依据。在计算基础方面，规划阶段，电网增建的输变电设备以及新建的电源，型号、参数、调节性能等均尚未确定，计算建模只能参考已有设备近似处理；运行阶段，可针对既定电网、设备及控制系统，采用参数实测等技术，建立一、二次系统模型。在设防标准方面，规划阶段，以满足大扰动安全稳定第一级标准为约束计算输电能力，即校核单一元件故障扰动，以保护、开关及重合闸正确动作，不采取稳定控制措施，保持电力系统稳定运行和电网正常供电，其他元件不超过规定的事故过负荷能力，不发生连锁跳闸为前提，考察电网最大功率传输能力；运行阶段，在第一级标准的基本要求下，还需满足第二级和适应第三级安全稳定标准。

目前，针对电网输电能力的研究主要集中在输电能力计算方法的改进、提高联络断面输电能力的方法等方面，分析运行与规划阶段送电能力的差异以及提出缩小两阶段送电能力差距的技术方案等方面的研究不够深入。而实际电网运行阶段，由于网架结构、运行条件等因素的制约，其送电能力往往低于规划阶段的设计能力，因此如何缩小运行与规划阶段输电能力的差异需要研究制定出一套科学、合理的技术方法。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种缩小运行与规划阶段输电能力差距的分析方法，以实现的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种缩小运行与规划阶段输电能力差距的分析方法，主要包括以下步骤：

a．用仿真工具搭建仿真模型；

b．规划与运行阶段制定统一的故障校核标准；

c．规划阶段确定合理的、符合实际电网发展趋势的边界条件；

d．运行阶段提高电网输电能力。

进一步地，所述步骤a具体为，根据发电机励磁系统和PSS调节器模型与参数、虑水轮机或汽轮机调节性能、感应电动机和HVDC动态无功需求特性和动态元件受扰特性搭建仿真模型。

进一步地，所述仿真工具包括全数字仿真、机电暂态仿真、机电电磁混合仿真和全电磁暂态仿真。

进一步地，所述步骤b具体为，兼顾经济发展水平与电网安全稳定性两方面的要求制定N-1标准或N-2标准。

进一步地，步骤c中所述边界条件包括规划水平年的网架结构、负荷预测、电源规划和输变电设备的过载能力。

进一步地，所述步骤d包括：

d1．采用大面积导线、耐热导线以及紧凑型输电增加输电设备载流能力；

d2．构建合理的电网结构，具体为依据不同的电网功能定位，选用送端电源分散接入、受端合理分区的差异化原则、依据综合电网互联模式技术特点，优选交流互联、直流互联、交直流混联的适用方案以及依据统筹电网整体性能要求，兼顾网源协调发展、多电压等级有序发展、省级电网与区域电网协同发展以及一二次系统同步发展构建电网结构；

d3．优化电网的运行方式，具体为维持电网合理的电压运行水平、跨区域联合调度、风光水火等多类型电源开机方式调整、储备充足的旋转备用和动态无功备用容量

d4．增强调节控制性能，具体为在电源侧，充分使用水电、火电常规电源原动机及调速器、励磁及其调节器的有功和无功调节能力，利用风光电源变频器功率快速调控能力、提升抗扰动穿越能力，实现新能源电源友好接入；

在电网侧，应用串联、并联或组合型FACTS装置，通过快速调节阻抗、功角、电压等电气量，改变交流电网功率传输特性；发挥HVDC、VSC-HVDC多速率大容量功率调控能力，平抑不平衡能量冲击；在负荷侧，发挥动态无功补偿装置和同步调相机的快速暂态电压支撑能力；

d5．完善安全防御控制，具体为完善以继电保护、稳定控制系统、紧急控制装置为主要部件的电网三道防线配置，升级防御控制系统性能，适应规模化新能源接入、大容量远距离送电、超特大型交直流混联电网、多直流密集落点、负荷高密度受电等电网发展新特征，应用WAMS等多源实时测量数据，提取基于受扰相应轨迹信息的大电网多形态稳定性表征量，实现新型防御控制系统。

本发明各实施例的，由于主要包括：用仿真工具搭建仿真模型；规划与运行阶段制定统一的故障校核标准；规划阶段确定合理的、符合实际电网发展趋势的边界条件；

运行阶段提高电网输电能力；从而可以克服现有技术中在输电能力计算方法的改进、提高联络断面输电能力的方法等方面，分析运行与规划阶段送电能力的差异以及提出缩小两阶段送电能力差距的技术方案等方面的研究不够深入，实际电网运行阶段，由于网架结构、运行条件等因素的制约，其送电能力往往低于规划阶段的设计能力的缺陷，改善电网固有属性，提升电网特性认知能力，充分发挥电网送受电能力，有利于指导规划阶段输电能力的计算分析，又提供了提升实际运行阶段电网送电能力的技术措施。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明一种缩小运行与规划阶段输电能力差距的分析方法的结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

具体地，结合图1，一种缩小运行与规划阶段输电能力差距的分析方法，包括以下步骤：

a．用仿真工具搭建仿真模型；

b．规划与运行阶段制定统一的故障校核标准；

c．规划阶段确定合理的、符合实际电网发展趋势的边界条件；

d．运行阶段提高电网输电能力。

所述步骤a具体为，根据发电机励磁系统和PSS调节器模型与参数、虑水轮机或汽轮机调节性能、感应电动机和HVDC动态无功需求特性和动态元件受扰特性搭建仿真模型。

所述仿真工具包括全数字仿真、机电暂态仿真、机电电磁混合仿真和全电磁暂态仿真。

所述步骤b具体为，兼顾经济发展水平与电网安全稳定性两方面的要求制定N-1标准或N-2标准。

步骤c中所述边界条件包括规划水平年的网架结构、负荷预测、电源规划和输变电设备的过载能力。

所述步骤d包括：

d1．采用大面积导线、耐热导线以及紧凑型输电增加输电设备载流能力；

d2．构建合理的电网结构，具体为依据不同的电网功能定位，选用送端电源分散接入、受端合理分区的差异化原则、依据综合电网互联模式技术特点，优选交流互联、直流互联、交直流混联的适用方案以及依据统筹电网整体性能要求，兼顾网源协调发展、多电压等级有序发展、省级电网与区域电网协同发展以及一二次系统同步发展构建电网结构；

d3．优化电网的运行方式，具体为维持电网合理的电压运行水平、跨区域联合调度、风光水火等多类型电源开机方式调整、储备充足的旋转备用和动态无功备用容量

d4．增强调节控制性能，具体为在电源侧，充分使用水电、火电常规电源原动机及调速器、励磁及其调节器的有功和无功调节能力，利用风光电源变频器功率快速调控能力、提升抗扰动穿越能力，实现新能源电源友好接入；

在电网侧，应用串联、并联或组合型FACTS装置，通过快速调节阻抗、功角、电压等电气量，改变交流电网功率传输特性；发挥HVDC、VSC-HVDC多速率大容量功率调控能力，平抑不平衡能量冲击；在负荷侧，发挥动态无功补偿装置和同步调相机的快速暂态电压支撑能力；

d5．完善安全防御控制，具体为完善以继电保护、稳定控制系统、紧急控制装置为主要部件的电网三道防线配置，升级防御控制系统性能，适应规模化新能源接入、大容量远距离送电、超特大型交直流混联电网、多直流密集落点、负荷高密度受电等电网发展新特征，应用WAMS等多源实时测量数据，提取基于受扰相应轨迹信息的大电网多形态稳定性表征量，实现新型防御控制系统。

本发明的目的是提供一种缩小运行与规划阶段输电能力差距的分析方法，本发明充分考虑运行和规划阶段在输电能力计算目的、计算基础、设防标准方面的差异，从改善电网固有属性和提升电网特性认知能力角度出发，研究出一套科学、合理的缩小运行与规划阶段输电能力差距的分析方法，对充分发挥电网送受电能力有着重要的指导意义。

本发明提供本发明充分考虑运行和规划阶段在输电能力计算目的、计算基础、设防标准方面的差异，从改善电网固有属性和提升电网特性认知能力角度出发，研究出一套科学、合理的缩小运行与规划阶段输电能力差距的分析方法；所述方法包括下述步骤：

步骤A：采用先进适用仿真计算工具，搭建精准的仿真模型；

步骤B：综合考虑经济发展水平与电网安全稳定性两方面的要求，规划与运行阶段制定统一的故障校核标准；

步骤C：规划阶段确定合理的、符合实际电网发展趋势的边界条件；

步骤D：运行阶段从增加输变电设备载流能力、构建合理的电网结构、优化电网运行方式、增强调节控制性能、完善安全防御控制等方面提高电网输电能力；

电网分析人员探知输电能力，只能通过构建与实际电网相等价的数学模型，并依据不同稳定形态特征，借助不同计算机仿真算法予以数值求解。因此，电网组成部件建模精确性、数值算法的适用性，均会影响输电能力计算准确性。

所述步骤A中仿真计算工具包括全数字仿真、机电暂态仿真、机电电磁混合仿真、全电磁暂态仿真等。

所述步骤A中不同受限因素下影响输电能力认知准确性的仿真模型从以下几个方面进行考虑：

（1）影响动态稳定约束的电网送电能力重点考虑发电机励磁系统和PSS调节器模型与参数；

（2）影响频率稳定约束的孤岛电网送电能力重点考虑水轮机或汽轮机调节性能；

（3）影响电压稳定约束的负荷密集电网受电能力重点考虑感应电动机和HVDC动态无功需求特性；

（4）互联电网关联耦合中多断面相互制约、多FACTS交互作用、交直流相互影响等因素约束的输电能力重点考虑动态元件受扰特性。

同时，频率大幅波动情况下电网基波准稳态模型引起的阻抗偏差、交流长线路分布参数的集中模拟、机电暂态仿真中无法模拟FACTS、HVDC等电力电子设备的导通与关断、大扰动下非线性特征的线性化出力、差异化分散负荷的聚合模拟等，都是影响输电能力准确性的重要因素。

所述步骤B中，规划阶段与运行阶段制定统一的故障校核标准必须兼顾经济发展水平与电网安全稳定性两方面要求，如N-1标准、N-2标准等，并用以计算与之相对应的电网输电能力。输电能力受限因素包括N-1或N-2故障后系统的功角稳定性、电压稳定性、动态稳定性、静态稳定性以及输变电设备的热稳问题。

所述步骤C中，规划阶段计算输电能力时需要明确的边界条件包括：规划水平年的网架结构、负荷预测、电源规划、输变电设备的过载能力等。

所述步骤D中，运行阶段提高电网输电能力的措施包括：

（1）增加输变电设备载流能力：可采用大面积导线、耐热导线以及紧凑型输电等新技术。

（2）构建合理的电网结构：依据不同的电网功能定位，选用送端电源分散接入、受端合理分区的差异化原则；综合电网互联模式技术特点，优选交流互联、直流互联、交直流混联的适用方案；统筹电网整体性能要求，兼顾网源协调发展、多电压等级有序发展、省级电网与区域电网协同发展以及一二次系统同步发展。

（3）优化电网运行方式：涉及维持电网合理的电压运行水平、跨区域联合调度、风光水火等多类型电源开机方式调整、储备充足的旋转备用和动态无功备用容量等。

（4）增强调节控制性能：在电源侧，充分使用水电、火电常规电源原动机及调速器、励磁及其调节器的有功和无功调节能力；利用风光电源变频器功率快速调控能力、提升抗扰动穿越能力，实现新能源电源友好接入。在电网侧，应用串联、并联或组合型FACTS装置，通过快速调节阻抗、功角、电压等电气量，改变交流电网功率传输特性；发挥HVDC、VSC-HVDC多速率大容量功率调控能力，平抑不平衡能量冲击。在负荷侧，发挥动态无功补偿装置和同步调相机的快速暂态电压支撑能力。

（5）完善安全防御控制：完善以继电保护、稳定控制系统、紧急控制装置为主要部件的电网三道防线配置，升级防御控制系统性能，是提升电网抗扰冲击能力和输电能力的二次系统应对策略。适应规模化新能源接入、大容量远距离送电、超特大型交直流混联电网、多直流密集落点、负荷高密度受电等电网发展新特征，应用WAMS等多源实时测量数据，提取基于受扰相应轨迹信息的大电网多形态稳定性表征量，实现以“实时决策、实时控制”为主要特征的新型防御控制系统。

至少可以达到以下有益效果：通过充分考虑运行和规划阶段在输电能力计算目的、计算基础、设防标准方面的差异，从改善电网固有属性和提升电网特性认知能力角度出发，对充分发挥电网送受电能力有着重要的指导意义；本方案考虑因素全面、方案合理。该方法既有利于指导规划阶段输电能力的计算分析，又提供了提升实际运行阶段电网送电能力的技术措施。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种缩小运行与规划阶段输电能力差距的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

用仿真工具搭建仿真模型；

规划与运行阶段制定统一的故障校核标准；

规划阶段确定合理的、符合实际电网发展趋势的边界条件；

运行阶段提高电网输电能力。

2.根据权利要求1所述的缩小运行与规划阶段输电能力差距的方法，其特征在于，所述步骤a具体为，根据发电机励磁系统和PSS调节器模型与参数、虑水轮机或汽轮机调节性能、感应电动机和HVDC动态无功需求特性和动态元件受扰特性搭建仿真模型。

3.根据权利要求2所述的缩小运行与规划阶段输电能力差距的分析方法，其特征在于，所述仿真工具包括全数字仿真、机电暂态仿真、机电电磁混合仿真和全电磁暂态仿真。

4.根据权利要求3所述的缩小运行与规划阶段输电能力差距的分析方法，其特征在于，所述步骤b具体为，兼顾经济发展水平与电网安全稳定性两方面要求制定N-1标准或N-2标准。

5.根据权利要求4所述的缩小运行与规划阶段输电能力差距的分析方法，其特征在于，步骤c中所述边界条件包括规划水平年的网架结构、负荷预测、电源规划和输变电设备的过载能力。

6.根据权利要求5所述的缩小运行与规划阶段输电能力差距的分析方法，其特征在于，所述步骤d包括：

d1．采用大面积导线、耐热导线以及紧凑型输电增加输电设备载流能力；

d2．构建合理的电网结构，具体为依据不同的电网功能定位，选用送端电源分散接入、受端合理分区的差异化原则、依据综合电网互联模式技术特点，优选交流互联、直流互联、交直流混联的适用方案以及依据统筹电网整体性能要求，兼顾网源协调发展、多电压等级有序发展、省级电网与区域电网协同发展以及一二次系统同步发展构建电网结构；

d3．优化电网的运行方式，具体为维持电网合理的电压运行水平、跨区域联合调度、风光水火等多类型电源开机方式调整、储备充足的旋转备用和动态无功备用容量；

d4．增强调节控制性能，具体为在电源侧，充分使用水电、火电常规电源原动机及调速器、励磁及其调节器的有功和无功调节能力，利用风光电源变频器功率快速调控能力、提升抗扰动穿越能力，实现新能源电源友好接入；

在电网侧，应用串联、并联或组合型FACTS装置，通过快速调节阻抗、功角、电压等电气量，改变交流电网功率传输特性；发挥HVDC、VSC-HVDC多速率大容量功率调控能力，平抑不平衡能量冲击；在负荷侧，发挥动态无功补偿装置和同步调相机的快速暂态电压支撑能力；

d5．完善安全防御控制，具体为完善以继电保护、稳定控制系统、紧急控制装置为主要部件的电网三道防线配置，升级防御控制系统性能，适应规模化新能源接入、大容量远距离送电、超特大型交直流混联电网、多直流密集落点、负荷高密度受电等电网发展新特征，应用WAMS等多源实时测量数据，提取基于受扰相应轨迹信息的大电网多形态稳定性表征量，实现新型防御控制系统。