CN107834548A - 一种含新能源的电网的n‑1校验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种含新能源的电网的N‑1校验方法，涉及电力电网技术领域，能够减小含新能源的电网的N‑1校验的计算工作量，提高计算速度。其中所述方法包括：建立新能源发电场景；对每一个新能源发电场景，建立电网线路安全敏感性标量函数PI；计算每条线路的PI值，并按照PI值由大到小的顺序对线路进行排序；依序断开单一线路，进行断开后的切负荷量计算，直至某条线路断开不会引起切负荷为止，或者直至连续M条线路断开均不会引起切负荷为止。上述方法应用于对电网线路的N‑1校验中。
Description
技术领域
本发明涉及电力电网技术领域，尤其涉及一种含新能源的电网的N-1校验方法。
背景技术
电力工业是我国化石能源消耗的重要行业，其CO2排放量已经占全国总排放量的38.76％，电力工业的发展将面临着清洁化、高效化、低碳化的巨大压力。在新的发展模式下，风电、光伏等清洁低碳的新电源将得到更广阔的发展空间，而如何最大限度的实现对新能源的利用，将是实现电力工业低碳化的关键技术。
目前，风电、光伏等新能源的大规模并网，其发电出力的随机性、间歇性和波动性，给电网的运行和规划工作带来巨大的挑战。在电网规划中，需要对全部线路进行N-1校验，以检验线路是否符合N-1原则。所谓N-1原则是指判定电网系统安全性的一种准则，按照这一准则，电网系统的N条输电线路发生故障而被切除后，应不造成因其他线路过负荷跳闸而导致用户停电，且不破坏系统的稳定性，不出现电压崩溃等事故。
进行N-1校验需要对电网网络进行N次断线分析，对实际电网系统而言，计算工作量很大，尤其是考虑新能源之后，发电场景将不断增加，进一步增加计算工作量，降低计算速度。
发明内容
针对上述现有技术中的问题，本发明提供一种含新能源的电网的N-1校验方法，以减小含新能源的电网的N-1校验的计算工作量，提高计算速度。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供了含新能源的电网的N-1校验方法，所述N-1校验方法包括以下步骤：
S1：建立新能源发电场景；
S2：对每一个新能源发电场景，建立电网线路安全敏感性标量函数PI：
其中，pk为电网网络无故障情况下线路k的潮流；为电网网络N-1情况下线路的潮流；pkmax为线路k的容量上限；NL为线路总数；
S3：计算每条线路的PI值，并按照PI值由大到小的顺序对线路进行排序；
S4：依序断开单一线路，进行断开后的切负荷量计算，直至某条线路断开不会引起切负荷为止，或者直至连续M条线路断开均不会引起切负荷为止；其中，1＜M＜NL。
在本发明所提供的含新能源的电网的N-1校验方法中，在对电网作断线分析时，依线路PI值由大到小的顺序断开线路进行切负荷量计算，直至某条线路或者连续M条线路断开不会引起切负荷，停止计算。由于排在该线路以后的线路的PI值小于该线路的PI值，而电网线路安全敏感性标量函数PI反映的是不同新能源场景下各线路故障对系统安全性的影响程度，因此排在该线路以后的线路断开也不会引起切负荷，即符合N-1原则，可以不必进行N-1校验的计算，从而减小了含新能源的电网的N-1校验的计算工作量，提高了计算速度。
并且，当连续M条线路断开不会引起切负荷时才停止切负荷量的计算，能够减小个别线路断开后会引起切负荷，但由于其PI值很小，但却没有计算到所引起误差，从而在保证了校验准确度的基础上，减小了校验的计算量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例所提供的N-1校验方法的第一种流程图；
图2为本发明实施例所提供的N-1校验方法的第二种流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。
请参见图1和图2，本发明的实施例提供一种含新能源的电网的N-1校验方法，该N-1校验方法包括以下步骤：
S1：建立新能源发电场景。
在步骤S1中，可根据新能源历史发电数据，选取典型发电场景N。
S2：对每一个新能源发电场景，建立电网线路安全敏感性标量函数PI：
其中，pk为电网网络无故障情况下线路k的潮流；
为电网网络N-1情况下线路的潮流；
pkmax为线路k的容量上限；
NL为线路总数。
在步骤S2中，所建立的电网线路安全敏感性标量函数PI能够反映不同新能源场景下各线路故障对系统安全性的影响程度。
为了方便线路PI值的计算，优选的，可在建立电网线路安全敏感性标量函数PI后，利用电网网络无故障情况下潮流计算结果，对公式1进行推导，得到如下公式：
其中，Bk为线路k电抗的倒数；
φk为线路k首末节点角度差；
γk＝θTωXek，θT为节点电压角度矩阵的转置，ω为由线路电抗和线路容量的乘积平方后的倒数形成的对角矩阵，X为仅含电抗的阻抗矩阵，ek为线路k首末电压差矩阵；
为线路k首末电压差矩阵的转置；
ωk为由线路k电抗和线路k容量的乘积平方后的倒数形成的对角矩阵；
χk为仅含电抗的阻抗矩阵中的元素。
由公式1推导得到公式2的过程为：
公式1中第一部分，
公式1中第二部分，
从而第一部分与第二部分相加得到公式2。
S3：计算每条线路的PI值，并按照PI值由大到小的顺序对线路进行排序。
在步骤S3中，可依序(即按照PI值由大到小的顺序)对排序后的线路进行编号：L1、L2、…、LNL。所得到的排序也可视为各线路故障对系统安全性的影响程度的排序。
S4：对电网作断线分析。依序断开单一线路，进行断开后的切负荷量计算，直至某条线路断开不会引起切负荷为止，或者直至连续M条线路断开均不会引起切负荷为止。其中，1＜M＜NL。
上述步骤S4包括两种方案：
方案一：请参见图1，按照L1、L2、…、LNL的顺序依次断开单一线路，进行断开后的切负荷量计算，根据计算结果判断对应线路的断开是否会引起切负荷。如果对应线路的断开是会引起切负荷，则继续下一线路断开后的切负荷量计算。如果对应线路的断开不会引起切负荷，说明该线路故障对系统安全性的影响程度较小，不会造成其他线路过负荷，不会破坏系统的稳定性，那么由于排在该线路之后的线路其PI值更小，即线路若发生故障对系统安全性的影响程度更小，因此排在该线路之后的线路的断开也是不会引起切负荷的，也就是说，排在该线路之后的线路符合N-1原则，因此可以不必再对排在该线路之后的线路进行断开后的切负荷量计算，从而减小了含新能源的电网的N-1校验的计算工作量，提高了计算速度。
方案二：请参见图2，按照L1、L2、…、LNL的顺序依次断开单一线路，进行断开后的切负荷量计算，根据计算结果判断对应线路的断开是否会引起切负荷。如果对应线路的断开是会引起切负荷，则继续下一线路断开后的切负荷量计算。如果对应线路的断开不会引起切负荷，说明该线路故障对系统安全性的影响程度较小，不会造成其他线路过负荷，不会破坏系统的稳定性，此时继续下一线路断开后的切负荷量计算，如果连续M(1<M<NL)条线路的断开均不会引起切负荷，那么由于排在该连续M条线路之后的线路其PI值更小，即线路若发生故障对系统安全性的影响程度更小，因此排在该连续M条线路之后的线路的断开也是不会引起切负荷的，也就是说，排在该连续M条线路之后的线路符合N-1原则，因此可以不必再对排在该连续M条线路之后的线路进行断开后的切负荷量计算，从而减小了含新能源的电网的N-1校验的计算工作量，提高了计算速度。
需要指出的是，在本实施例所提供的N-1校验方法中，主要是利用PI值的大小来判断是否进行线路断开后的切负荷量计算，但是这样可能会存在一定的“遮蔽”现象。例如可能存在个别线路断开后会导致切负荷，但由于其PI值很小，却没有计算。为了减小本实施例所提供的方法的误差，上述方案二中在连续M条线路断开后均未引起系统切负荷时，才终止N-1情况下切负荷量的计算，这样就能够在一定程度上减小误差，同时也能减小校验的计算工作量。
以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (2)
1.一种含新能源的电网的N-1校验方法，其特征在于，所述N-1校验方法包括以下步骤：
S1：建立新能源发电场景；
S2：对每一个新能源发电场景，建立电网线路安全敏感性标量函数PI：
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</mrow>
</mrow>
其中，pk为电网网络无故障情况下线路k的潮流；为电网网络N-1情况下线路的潮流；pkmax为线路k的容量上限；NL为线路总数；
S3：计算每条线路的PI值，并按照PI值由大到小的顺序对线路进行排序；
S4：依序断开单一线路，进行断开后的切负荷量计算，直至某条线路断开不会引起切负荷为止，或者直至连续M条线路断开均不会引起切负荷为止；其中，1＜M＜NL。
2.根据权利要求1所述的含新能源的电网的N-1校验方法，其特征在于，步骤S2还包括：在建立电网线路安全敏感性标量函数PI后，利用电网网络无故障情况下潮流计算结果，对公式1进行推导，得到如下公式：
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</mrow>
其中，Bk为线路k电抗的倒数；φk为线路k首末节点角度差；γk＝θTωXek，θT为节点电压角度矩阵的转置，ω为由线路电抗和线路容量的乘积平方后的倒数形成的对角矩阵，X为仅含电抗的阻抗矩阵，ek为线路k首末电压差矩阵； 为线路k首末电压差矩阵的转置；ωk为由线路k电抗和线路k容量的乘积平方后的倒数形成的对角矩阵；χk为仅含电抗的阻抗矩阵中的元素。
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