CN106130005B - 基于地理分区的220kV电网分区边界节点处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及基于地理分区的220kV电网分区边界节点处理方法。其方法实现过程为：1、基于地理属性及网络拓扑结构进行220kV电网基本分区；2、结合地区网络潮流分布对220kV电网基本分区进行优化；对220kV电网分区边界节点划分进行短路电流及N‑1校验。本发明根据电网规划及调度运行工作中的相关准则及要求，通过设计合理的划分方法及评价函数，从网络拓扑结构、潮流分布以及短路电流水平等多因素综合考虑，实现220kV电网分区边界节点（变电站）的合理划分；实现科学合理的对边界节点进行所属区域划分。

Description

基于地理分区的220kV电网分区边界节点处理方法
技术领域
本发明属于电力系统规划中的电网分区问题，具体涉及一种基于地理分区的220kV电网分区边界节点处理方法。
背景技术
随着电网规模扩大、联网加强以及高低压电网间的电磁环网逐年增多，使得系统阻抗不断下降，造成短路电流水平逐年攀升。为解决上述问题，部分地区已开始尝试220kV电网分区供电。分区是指以一个或多个500kV变电站为中心，带动220kV地区负荷分片运行的网络格局，即不同分区的220kV电网间是解环运行的。500kV网架作为主网，承担着各分区间功率传输；各分区内的220kV供电线路则形成放射状或局部环网的独立网络结构。
目前，在220kV电网分区过程中，规划及调度运行人员往往结合运行经验及地理属性对电网进行分区，考虑到部分变电站位于分区的交界位置，因此必然面临着边界节点（变电站）的区域划分问题。对边界节点的合理划分需综合考虑现有网架结构、地区潮流分布以及短路电流水平等多方面因素。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种基于地理分区的220kV电网分区边界节点处理方法，本发明根据电网规划及调度运行工作中的相关准则及要求，通过设计合理的划分方法及评价函数，从网络拓扑结构、潮流分布以及短路电流水平等多因素综合考虑，实现220kV电网分区边界节点（变电站）的合理划分；实现科学合理的对边界节点进行所属区域划分。
本发明实现上述目的所采用的技术方案为：
本发明基于地理分区的220kV电网分区边界节点处理方法，其方法实现过程为：
1.基于地理属性及网络拓扑结构进行220kV电网基本分区
首先以地理属性为基础对220kV电网进行基本分区，由于完全基于地理分区的电网分区规划及监控存在一定问题，如边界节点（变电站）所属地理分区可能并非其联系最紧密的分区，或支路延伸较远，末端厂站与系统连接端分属不同的分区等。针对上述问题，在地理分区基础上本发明采取收缩网架末端节点及对应的树枝节点，具体方法如下：
以图1所示网络拓扑为例进行说明，图1所示电力网络分为A、B、C三个供电分区。A1、A2表示供电分区A内的变电站；B1、B2表示供电分区B内的变电站；C1、C2、C3表示供电分区C内的变电站。
（1）定义网架末端节点；有且只有一条支路与其他节点相连，如图1中的节点A1、B2；定义网架树枝节点：与该节点相连节点有且只有一个属于非末端节点，如图1中的节点B1。
（2）末端节点及树枝节点分区原则：在实现基于地理分区的220kV电网分区时，末端节点应与与其唯一相连的节点所属分区一致；对于树枝节点，将树枝节点及其所连的末端节点划归到与树枝节点相连的唯一非末端节点所在分区。
2.结合地区网络潮流分布对220kV电网基本分区进行优化
本发明拟采用设计评价函数的方法对边界节点区域划分进行优化，为保证220kV电网分区后区域内500kV主变负载更为均衡，本发明设置的评价函数F表示为：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
(1)
评价函数计算值越小，则认为针对边界节点区域划分越合理。式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE002
为区域内500kV主变平均负载，计算方法如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
(2)
N代表区域内500kV主变个数；
Figure DEST_PATH_IMAGE004
为第i台主变的负载，按照线路的输送功率求取，即：
Figure DEST_PATH_IMAGE005
(3)
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE006
为与第i台主变所连的出线条数，
Figure DEST_PATH_IMAGE007
为线路输送的有功功率。
3.对220kV电网分区边界节点划分进行短路电流及N-1校验
进行系统潮流和短路计算，若不满足要求则调整分区方案后，重新进行校验。短路电流限制效果、N-1校验等因素，由于涉及复杂的电力系统计算，难以用一个评价函数表示，为解决这个问题本发明考虑在求得边界节点的优化分区方案后，采用BPA、PSASP等软件进行系统潮流和短路计算。
图2给出了基于地理分区的220kV电网分区边界节点处理方法的整体流程图。方法首先依据地理属性及网络拓扑结构对220kV电网进行基本分区；在基本分区的基础上，通过评价函数对分区中的边界节点（变电站）进行优化；最后对优化形成220kV电网分区进行短路电流及N-1校验。
本发明的有益效果为：本发明提出一种基于地理分区的220kV电网分区边界节点处理方法，针对网络拓扑结构、区域潮流分布以及短路电流水平等多因素对220kV电网分区的影响，采用合理的分区方法及评价函数，具有实施简便、计算方便等特点，有很好的推广和实用价值，能有效提升220kV电网分区工作的科学性和合理性。
附图说明
图1为本发明实施例所述考虑网络拓扑结构的分区分析；
图2为本发明实施例所述基于地理分区的220kV电网分区边界节点处理流程图；
图3 为本发明实施例所述39节点电力系统接线图；
图4为本发明实施例所述优化后的39节点电力系统220kV电网分区图；
图5为本发明实施例所述表1 边界节点分区计算。
具体实施方式
如附图1、2、3、4、5、所述本发明实施例。通过一个39节点电力系统对本发明所提方法进行测试。该系统包括10台发电机，39个节点，12个变压器，40条线路。系统基准功率为100MVA。
图3中粗实线代表500kV母线和输电线路；细实线代表220kV母线和输电线路；细虚线代表供电分区边界线。
根据电源及负荷的分布情况，将该系统假想为5个地理区域，每个地理分区要求包含至少一个发电机节点、一个负荷节点和一条500kV母线，分区如图3所示。
1.基于网络拓扑结构进行220kV电网基本分区
根据5个地理区域的网络拓扑结构进行电网基本分区。区域5中，节点33-35都为末端节点，节点19（20）为树枝节点，根据本发明所提分区方法，将节点19-20，33-35分别收缩至与其连接的上级节点16和22，即区域5内的所有节点经重新划区后并入区域4。
2. 结合地区网络潮流分布对220kV电网基本分区进行优化
由步骤1得到220kV电网基本分区后，需讨论边界节点3、9，15、17、18、25、27，39的区域归属问题。
根据公式（1）计算评价函数，结果如附表1所示，通过比较评价函数可以确定边界节点的分区。考虑到实际电网中不允许出现孤立的区域和节点，因此需对节点9和节点39进行分区再判断。由于节点9归属至区域①和②对评价函数的影响不大，因此，优先考虑节点39的分区。根据评价函数，节点9、39共同划入区域②，优化后的220kV电网分区如图4所示。
3. 对优化后的220kV电网分区进行短路电流及N-1校验。
经过计算可证明，优化后的220kV电网分区满足N-1和短路电流校验。

Claims (1)

1.基于地理分区的220kV电网分区边界节点处理方法，其特征在于，该方法过程步骤为：
（一）、基于地理属性及网络拓扑结构进行220kV电网基本分区
首先以地理属性为基础对220kV电网进行基本分区，采取收缩网架末端节点及对应的树枝节点，具体方法如下：
①定义网架末端节点；有且只有一条支路与其他节点相连；定义网架树枝节点：与该节点相连节点有且只有一个属于非末端节点；
②末端节点及树枝节点分区原则：在实现基于地理分区的220kV电网分区时，末端节点应与与其唯一相连的节点所属分区一致；对于树枝节点，将树枝节点及其所连的末端节点划归到与树枝节点相连的唯一非末端节点所在分区；
（二）、结合地区网络潮流分布对220kV电网基本分区进行优化
采用设计评价函数的方法对边界节点区域划分进行优化；
为保证220kV电网分区后区域内500kV主变负载更为均衡，设置评价函数F，表示为：
Figure 552886DEST_PATH_IMAGE001
(1)
评价函数计算值越小，则认为针对边界节点区域划分越合理；
式中，
Figure 666335DEST_PATH_IMAGE002
为区域内500kV主变平均负载，计算方法如下：
Figure 653883DEST_PATH_IMAGE003
(2)
N代表区域内500kV主变个数；
Figure 878191DEST_PATH_IMAGE004
为第i台主变的负载，按照线路的输送功率求取，即：
Figure 2005DEST_PATH_IMAGE005
(3)
式中，
Figure 348673DEST_PATH_IMAGE006
为与第i台主变所连的出线条数，
Figure 761199DEST_PATH_IMAGE007
为线路输送的有功功率；
（三）对220kV电网分区边界节点划分进行短路电流及N-1校验
进行系统潮流和短路计算，若不满足要求则调整步骤（一）的分区方案后，重新进行校验。
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