CN106385034B - 一种基于n-1安全校核的电网动态分区计算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于N‑1安全校核的电网动态分区计算方法，包括以下步骤：通过灵敏度计算得到电网的功率转移因子；将功率转移因子大于设定阈值的线路作为划分不同潜在区域的分界线，将电网划分为若干潜在区域；对电网所有线路进行N‑1安全校核，并计算线路开断后的系统潮流结果；统计N‑1安全校验结果，确定重点监视线路；根据这些关键线路、重点断面及潜在分区结果，得到潜在分区间的最小割集；在本地智能电网调度控制系统的集中监控画面的电网分区潮流图上展示电网分区结果。本发明避免了当电网处于正常状态的设备产生冗余信息对调度人员产生干扰，同时，保证了当电网出现故障时的分区结果可以对调度人员对事故的处理提供重要参考。

Description

一种基于N-1安全校核的电网动态分区计算方法
技术领域
本发明涉及一种基于N-1安全校核的电网动态分区计算方法，属于电力系统智能分析与控制技术领域。
背景技术
电网的安全和稳定问题，作为电网规划，建设和运行的重点多年来一直被广泛讨论，经济的快速发展不断地促进电网结构的日益紧密,近年来逐步形成以500kV电网为主网架的互联电网。此外，地区负荷集中，电网结构相对密集，结构紧密的500kV/220kV高低压电磁环网运行；部分500kV变电站的220kV母线及出线的短路电流接近断路器的额定开断电流；局部地区负荷集中，部分地区线路正常重载。电网结构的复杂性及负载的多变性为电网故障列表的制定和电网结构的实时分析和处理带来极大的难度，通过分区的方式可以有效简化电网的结构，令调度人员在电网发生故障时清晰直观地了解电网的实时运行状态并做出正确的决策。因此，及早确定电网的分区控制及供电原则，指导电网规划与设计，保障电网安全显得尤为重要。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种基于N-1安全校核的电网动态分区计算方法，避免了当电网处于正常状态的设备产生冗余信息对调度人员产生干扰，同时，保证了当电网出现故障时的分区结果可以对调度人员对事故的处理提供重要参考。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
本发明的一种基于N-1安全校核的电网动态分区计算方法，包括以下几个步骤：
(1)获取电网拓扑结构、网络模型参数和实时潮流结果；
(2)通过灵敏度计算(计算方法为现有方法，此处不再赘述)得到电网的功率转移因子，并根据功率转移因子的大小对线路进行排序；
(3)在电网运行监视过程中，将功率转移因子大于设定阈值的线路作为划分不同潜在区域的分界线，将电网划分为若干潜在区域；
(4)电网发生故障后，首先，对电网所有线路进行N-1安全校核(N-1安全校核为现有方法，此处不再赘述)，利用潮流计算方法(潮流计算方法为现有方法，此处不再赘述)依次将需校验线路开断，并计算(计算方法为现有方法，此处不再赘述)线路开断后的系统潮流结果，将计算结果中越限的线路或超过设定门槛的线路作为关键线路；
然后，统计(为一般意义的结果统计，此处不再赘述)N-1安全校核结果，将故障发生后故障产生位置线路、故障发生后系统内发生潮流大于额定容量设定百分比的线路和故障发生后对系统进行N-1安全校核存在潮流大于额定容量设定百分比的线路作为重点监视线路；
(5)首先，调度日常监视得到重点断面(此重点断面为调度控制系统中人为设置的断面)，然后，遍历关键线路、重点断面及潜在分区结果，得到潜在分区间的最小割集，实现对电网区域的划分；
(6)在本地智能电网调度控制系统的集中监控画面的电网分区潮流图上展示电网分区结果，当分区结果发生变化时，电网分区潮流图可动态展示分区变化。
电网动态分区计算可通过三种方式启动：
(1-1)周期计算：通过设置周期运行间隔时间以及周期运行标志，控制软件周期运行间隔以及是否周期运行；
(1-2)人工启动：通过在电网动态分区主画面点击人工启动按钮，触发电网动态分区计算；
(1-3)故障触发：在电网发送故障时自动触发动态分区计算。
电网动态分区计算的输入信息，包含如下内容：
潜在分区信息：厂站实际名称、潜在分区编号、厂站计算名称；
关键线路信息：线路ID、线路类型、首端厂站名称、末端厂站名称。
电网动态分区的输出信息，包含如下内容：
分区概要信息：包括分区名称、分区编号、分区内潜在分区编号、分区联络线个数、分区内500kV及以上厂站个数、分区内220kV及以上厂站个数，然后以列表形式在图形界面展示；
计算信息：包括计算所用模型断面时间、计算开始时间、计算结束时间、分区评价指标，然后在图形界面上进行展示；
分区厂站信息：包括厂站名称、厂站电压等级、所属电网分区名称，然后以列表形式在图形界面展示；
分区联络线信息：包括联络线名称、电压等级、首端分区名称、末端分区名称，然后以列表形式在图形界面展示。
上述模型断面时间按照“年-月-日时：分：秒”格式描述的时间字符串,其中“年”用四位描述，“月”、“日”、“时”、“分”、“秒”分别用两位描述；计算开始时间按照“年-月-日时：分：秒”格式描述的时间字符串,其中“年”用四位描述，“月”、“日”、“时”、“分”、“秒”分别用两位描述；计算结束时间按照“年-月-日时：分：秒”格式描述的时间字符串,其中“年”用四位描述，“月”、“日”、“时”、“分”、“秒”分别用两位描述。
上述关键线路的类型具体包括如下线路：
基态越限线路：可设置是否获取基态越限线路，以及获取线路的越限门槛值；
停电检修线路：可设置是否获取停电线路；
N-1越限线路：可设置是否获取N-1越限线路，以及获取线路的越限门槛值。
电网分区结果包括电网动态分区计算信息、参数信息和计算结果信息；
所述电网动态分区计算信息包括模型断面时间、计算开始时间、计算结束时间、分区评价指标；
所述参数信息包括周期运行标志信息、获取基态越限线路标志信息、获取基态越限线路门槛信息、获取停电检修线路标志信息、获取停电检修线路门槛信息和获取N-1越限线路标志信息；
所述计算结果信息包括分区概要信息、分区变化信息、分区厂站信息、分区联络线信息，同时分区结果可在片区潮流图上动态展示。
上述分区变化信息包括潜在分区编号、上次计算所属分区名称、当前所属分区名称；
所述分区厂站信息包括厂站名称、厂站电压等级、电网分区名称；
所述分区联络线信息包括联络线名称、电压等级、首端分区、末端分区。
本发明的有益效果：
本发明的一种基于N-1安全校核的电网动态分区计算方法，通过对电网进行动态分区计算，得到作为区域边界而被重点监视的关键线路，避免了当电网处于正常状态的设备产生冗余信息对调度人员产生干扰，同时保证了当电网出现故障时的分区结果可以对调度人员对事故的处理提供重要参考。
附图说明
图1为本发明的一种基于N-1安全校核的电网动态分区计算方法工作流程图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
电网安全稳定的N-1校验常用于国内外电网的规划和运行环节，其不仅在对于电网结构合理和完善性验证方面发挥着极为重要的作用，更是在电网运行和控制环节对调度员的及时准确决策及操作产生有效地帮助。然而电网结构的复杂性的负载的多变性为电网故障列表的制定或电网结构的实时分析和处理带来极大的难度，通过分区的方式可以有效简化电网的结构，令调度人员在电网发生故障时清晰直观地了解电网的实时运行状态并做出正确的决策，通过计算电网的功率转移因子，可以有效地找到任意节点的注入功率变化对系统潮流分布的影响，并划分潜在安全区域，在进行N-1校验时可根据优先级不同(紧急状态区域优先)逐个区域进行N-1校验，并通过潜在安全区域的融合划定电网的本质安全区域，这样不仅极大的加快了电网事件处理速度，也能有效地减少电网管理控制平台的信息处理量，节约管理资源。
本发明的工作原理为：
在电网运行过程中，通过电网灵敏度分析得到功率转移因子，将功率转移因子较大的线路(大于某一阀值)即应重点监视的线路，作为不同潜在区域的分界线，根据这些重要断面的分布，将电网分为若干潜在区域。当电网动态分区计算时，首先触发N-1安全校核，经N-1安全分析得到关键线路，并作为分区联络线，基于电网潜在区域的划分得到电网分区结果。再通过图形界面的方式展示分区结果，从而完成电网动态分区的整个流程。
电网动态分区计算可通过三种方式启动，其中包括：周期计算、人工启动、故障触发。周期计算可设置周期运行间隔时间以及周期运行标志，控制软件周期运行间隔以及是否周期运行；人工启动，通过在电网动态分区主画面点击人工启动按钮，触发电网动态分区计算；故障触发，在电网发送故障时自动触发动态分区计算。
电网动态分区计算首先触发N-1安全校核，通过潮流计算以及N-1安全分析得到关键线路，其中包括：故障发生后故障产生位置线路；故障发生后系统内发生过载(大于某一门槛，可设置)问题的线路；故障发生后对系统进行N-1安全分析存在过载(大于某一门槛，可设置)问题的线路。
电网动态分区计算以潜在分区信息、关键线路信息作为计算输入信息。其中潜在分区信息包括厂站实际名称、潜在分区编号、厂站计算名称；关键线路信息包括线路名称、线路类型、首端厂站名称、末端厂站名称。
电网动态分区计算完成计算后输出分区概要信息，包括分区名称、分区编号、分区内潜在分区编号、分区联络线个数、分区内500kV及以上厂站个数、分区内220kV及以上厂站个数。然后以列表形式在图形界面展示。
电网动态分区计算完成计算后输出计算信息，包括计算所用模型断面时间、计算开始时间、计算结束时间、分区评价指标。然后在图形界面上进行展示。
电网动态分区计算完成计算后输出分区厂站信息以及分区联络线信息，其中分区厂站信息包括厂站名称、厂站电压等级、所属电网分区名称；分区联络线信息包括联络线名称、电压等级、首端分区名称、末端分区名称。然后以列表形式在图形界面展示。
图1为本发明的一种基于N-1安全校核的电网动态分区计算方法的数据流程图。
本发明的基于N-1安全校核的电网动态分区计算方法处理流程分为七个部分，即底层数据支持模块、电网灵敏度分析模块、N-1安全校核模块、潜在区域划分模块、应重点监视线路辨识模块、通过分区染色算法对潜在分区染色模块以及电网动态分区实现模块。
本发明的处理流程为：
底层数据支持模块获取电网拓扑结构、网络模型参数、实时潮流结果。为电网灵敏度分析模块以及N-1安全校核模块提供数据支撑。
电网灵敏度分析模块通过灵敏度计算得到功率转移因子矩阵中节点间的关联关系，并根据节点转移功率的大小对线路进行排序。
电网潜在区域划分模块利用灵敏度分析结果，将功率转移因子大于设定阀值的线路作为划分不同潜在区域的分界线。再根据这些重要断面的分布，将系统分为若干潜在区域。
N-1安全校核模块对电网所有线路进行N-1安全校核利用潮流计算程序依次将需校验线路开断，并计算线路开断后的系统潮流结果，并以此作为辨识关键线路的依据。
应重点监视线路辨识模块统计N-1安全校验结果。将故障发生后故障产生位置线路；故障发生后系统内发生潮流大于额定容量的设定百分比的线路；故障发生后对系统进行N-1安全分析存在潮流大于额定容量的设定百分比的线路。以上线路作为应重点监视线路。
通过分区染色算法(现有算法，此处不再赘述)对潜在分区染色模块在经过N-1安全分析得到关键线路的基础上，分区算法需要考虑如何根据这些关键线路及潜在分区结果，得到潜在分区间的最小割集，实现对于电网区域的划分。
电网动态分区实现模块提供图形界面展示电网动态分区计算信息、参数信息以及计算结果信息。分区计算信息包括模型断面时间、计算开始时间、计算结束时间、分区评价指标；参数信息包括周期运行标志信息、获取基态越限线路标志信息、获取基态越限线路门槛信息、获取停电检修线路标志信息、获取停电检修线路门槛信息、获取N-1越限线路标志信息；计算结果信息包括分区概况、分区变化信息、分区厂站信息、分区联络线信息。同时分区结果可在片区潮流图上动态展示。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种基于N-1安全校核的电网动态分区计算方法，其特征在于，包括以下几个步骤：
(1)获取电网拓扑结构、网络模型参数和实时潮流结果；
(2)通过灵敏度计算得到电网的功率转移因子，并根据功率转移因子的大小对线路进行排序；
(3)在电网运行监视过程中，将功率转移因子大于设定阈值的线路作为划分不同潜在区域的分界线，将电网划分为若干潜在区域；
(4)电网发生故障后，首先，对电网所有线路进行N-1安全校核，利用潮流计算方法依次将需校验线路开断，并计算线路开断后的系统潮流结果，将计算结果中越限的线路或超过某一门槛的线路作为关键线路；
然后，统计N-1安全校核结果，将故障发生后故障产生位置线路、故障发生后系统内发生潮流大于额定容量设定百分比的线路和故障发生后对系统进行N-1安全校核存在潮流大于额定容量设定百分比的线路作为重点监视线路；
(5)首先，调度日常监视得到重点断面，然后，遍历关键线路、重点断面及潜在分区结果，得到潜在分区间的最小割集，实现对电网区域的划分；
(6)在本地智能电网调度控制系统的集中监控画面的电网分区潮流图上展示电网分区结果，当电网分区结果发生变化时，电网分区潮流图可动态展示分区变化；
电网动态分区计算可通过三种方式启动：
(1-1)周期计算：通过设置周期运行间隔时间以及周期运行标志，控制软件周期运行间隔以及是否周期运行；
(1-2)人工启动：通过在电网动态分区主画面点击人工启动按钮，触发电网动态分区计算；
(1-3)故障触发：在电网发送故障时自动触发动态分区计算。
2.根据权利要求1所述的基于N-1安全校核的电网动态分区计算方法，其特征在于，
电网动态分区计算的输入信息，包含如下内容：
潜在分区信息：厂站实际名称、潜在分区编号、厂站计算名称；
关键线路信息：线路ID、线路类型、首端厂站名称、末端厂站名称。
3.根据权利要求1所述的基于N-1安全校核的电网动态分区计算方法，其特征在于，
电网动态分区的输出信息，包含如下内容：
分区概要信息：包括分区名称、分区编号、分区内潜在分区编号、分区联络线个数、分区内500kV及以上厂站个数、分区内220kV及以上厂站个数，然后以列表形式在图形界面展示；
计算信息：包括计算所用模型断面时间、计算开始时间、计算结束时间、分区评价指标，然后在图形界面上进行展示；
分区厂站信息：包括厂站名称、厂站电压等级、所属电网分区名称，然后以列表形式在图形界面展示；
分区联络线信息：包括联络线名称、厂站电压等级、首端分区名称、末端分区名称，然后以列表形式在图形界面展示。
4.根据权利要求3所述的基于N-1安全校核的电网动态分区计算方法，其特征在于，所述模型断面时间按照“年-月-日时：分：秒”格式描述的时间字符串,其中“年”用四位描述，“月”、“日”、“时”、“分”、“秒”分别用两位描述；
所述计算开始时间按照“年-月-日时：分：秒”格式描述的时间字符串,其中“年”用四位描述，“月”、“日”、“时”、“分”、“秒”分别用两位描述；
所述计算结束时间按照“年-月-日时：分：秒”格式描述的时间字符串,其中“年”用四位描述，“月”、“日”、“时”、“分”、“秒”分别用两位描述。
5.根据权利要求1所述的基于N-1安全校核的电网动态分区计算方法，其特征在于，
所述关键线路的类型具体包括如下线路：
基态越限线路：可设置是否获取基态越限线路，以及获取线路的越限门槛值；
停电检修线路：可设置是否获取停电线路；
N-1越限线路：可设置是否获取N-1越限线路，以及获取线路的越限门槛值。
6.根据权利要求1所述的基于N-1安全校核的电网动态分区计算方法，其特征在于，
电网分区结果包括电网动态分区计算信息、参数信息和计算结果信息；
所述电网动态分区计算信息包括模型断面时间、计算开始时间、计算结束时间、分区评价指标；
所述参数信息包括周期运行标志信息、获取基态越限线路标志信息、获取基态越限线路门槛信息、获取停电检修线路标志信息、获取停电检修线路门槛信息和获取N-1越限线路标志信息；
所述计算结果信息包括分区概要信息、分区变化信息、分区厂站信息、分区联络线信息，同时电网分区结果可在片区潮流图上动态展示。
7.根据权利要求6所述的基于N-1安全校核的电网动态分区计算方法，其特征在于，
所述分区变化信息包括潜在分区编号、上次计算所属分区名称、当前所属分区名称；
所述分区厂站信息包括厂站名称、厂站电压等级、电网分区名称；
所述分区联络线信息包括联络线名称、厂站电压等级、首端分区名称、末端分区名称。
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