CN108493979A - 一种特高压直流接入省级电网分区优化运行控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种特高压直流接入省级电网分区优化运行控制方法，根据受端电网分区孤网后分区电网的频率和电压特性，在考虑电力安全责任事故风险后，确定预防控制与低频低压减载以及紧急控制与低频低压减载相结合的措施是否能解决孤网后的频率和电压问题，若能解决，则通过预防控制与低频低压减载以及紧急控制与低频低压减载相结合的措施解决孤网安全稳定问题，若不能解决，则通过优化分区，将分区的受电比例限制在可以通过预防控制与低频低压减载以及紧急控制与低频低压减载相结合的措施解决孤网安全稳定问题的范围之内，有效降低或消除受端电网分区孤网后通过切负荷解决频率和电压问题时带来的电力安全事故责任。

Description

一种特高压直流接入省级电网分区优化运行控制方法
技术领域
本发明涉及一种特高压直流接入省级电网分区优化运行控制方法，属于电力系统及其自动化技术领域。
背景技术
《电力安全事故应急处置和调查处理条例》明确了稳控系统切负荷等同于故障损失负荷，区域切负荷比例过高或负荷量分配的不合理均会导致更为严重的事故等级评级和事后追责。一方面这对于切负荷控制措施的制定提出更高的要求，需要慎重考虑切负荷方式以及切负荷量的分配，为避免原有切负荷措施导致的事故等级过高，就必须重新调整现有的切负荷措施，给出更加优化的切负荷控制措施；另一方面，应积极研究考虑用其它有效措施来维持系统稳定，减少切负荷措施的使用。
随着特高压交直流电网的建设投运，我国华东、华北等受端电网已形成特高压交直流混联格局，在缓解受端电网高峰负荷用电困难的同时，也给电网运行控制带来了新的问题。直流大功率来电时，直流对网内常规电源的置换效应进一步加剧，导致受端电网内部分区受电比例增大，在严重故障下导致分区电网孤网后可能存在严重的频率和电压问题。目前主要是通过紧急切负荷与低频低压减载的方法来解决孤网后出现的频率和电压问题，有可能造成切负荷量超过条例中所规定的值，触发电力安全事故责任。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种特高压直流接入省级电网分区优化运行控制方法。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种特高压直流接入省级电网分区优化运行控制方法，包括以下步骤，
计算省级电网各分区的受电比例，并筛选出受电比例大于0的分区，形成分区集1；
从分区集1中筛选出在现有的低频低压减载策略下孤网后存在电压和频率问题的分区，形成分区集2，定义分区集2中分区数量为N；
计算分区集2中各分区在现有低频低压减载策略下，能保证孤网后安全稳定运行的最大受电比例；
若N个分区中有N1个分区，通过限负荷与低频低压减载切除的负荷没有触发条例，则采取限负荷与低频低压减载的措施解决孤网后的电压和频率问题；
若剩余N-N1个分区中有N2个分区，通过紧急控制与低频低压减载所切除的负荷没有触发条例，则采取紧急控制与低频低压减载的措施解决孤网后的电压和频率问题；
寻找剩余N-N1-N2个分区与其它分区合并的备用通道，确定备用通道能合上的所有方案，分析能通过限负荷与低频低压减载或者紧急控制与低频低压减载的措施解决孤网后的电压和频率问题的方案数；
若方案数为0，则重新规划电网，然后再进行分区优化运行控制；若方案数为1，则合上备用通道，然后再进行分区优化运行控制；若方案数大于等于2，则根据综合指标法对分区进行优化运行控制，选出最优分区方案。
省级电网各分区的受电比例计算公式为，
其中，δ为分区受电比例，P受为分区受入功率，P为分区的有功功率。
对于频率问题的判据为：孤网后分区的频率低于47.0Hz的时间不超过0.5s；自动低频减负荷装置动作后，系统稳态频率恢复到不低于49.5Hz水平；因负荷过切引起恢复时的系统频率过调，其最大值不超过51.0Hz；
对于电压问题的判据为：暂态过程中，负荷母线电压在10s以内恢复到0.8p.u.以上，中长期过程中，负荷母线电压保持或恢复到0.9p.u.以上；
如果不满足上述判据，则认为存在电压和频率问题。
计算分区所限负荷的公式为，
其中，P限i为分区i所限负荷，Pi为分区i的有功负荷，P受i为分区i的受入功率，αi为分区i在现有低频低压减载策略下孤网后能安全稳定运行的最大受电比例。
分区所限负荷与低频低压减载切除的负荷触发条例的判断依据为，
其中，γi为分区i所限负荷与低频低压减载切除的负荷之和占该分区总负荷的比例，P减i为分区i在限负荷的措施下低频低压减载切除的负荷；
即如果电网负荷20000兆瓦以上的省级电网，减供负荷5％以上；电网负荷5000兆瓦以上20000兆瓦以下的省级电网，减供负荷6％以上；电网负荷1000兆瓦以上5000兆瓦以下的省级电网，减供负荷10％以上；电网负荷1000兆瓦以下的省级电网，减供负荷25％以上，则认为触发条例，即触发了电力安全事故责任。
分区紧急控制与低频低压减载所切除的负荷触发条例的判断依据为，
其中，ηi为分区i紧急控制与低频低压减载切除的负荷之和占该分区总负荷的比例，P紧i为分区i紧急控制所切除的负荷，P'减i为分区i在紧急控制的措施下低频低压减载切除的负荷；
即如果电网负荷20000兆瓦以上的省级电网，减供负荷5％以上；电网负荷5000兆瓦以上20000兆瓦以下的省级电网，减供负荷6％以上；电网负荷1000兆瓦以上5000兆瓦以下的省级电网，减供负荷10％以上；电网负荷1000兆瓦以下的省级电网，减供负荷25％以上，则认为触发条例，即触发了电力安全事故责任。
综合指标法计算出最优分区方案的过程为，
确定分区评价指标并计算各分区方案的指标值，通过德尔菲法与熵权法相结合的组合赋权法确定各评价指标的权重；
对评价指标进行标准化处理，
其中，m为方案数，，2≤j≤m，1≤k≤n，n为评价指标数，xjk为第j个方案的第k个指标值，yjk为第j个方案的第k个指标的标准化值；
计算综合评价值Fj＝w1yj1+w2yj2+…+wnyjn，其中，wk为各评价指标的权重；
将所求的综合评价值进行排序，综合评价值越小，则该方案越优。
分区评价指标包括短路电流控制代价、短路电流以及停电功率期望，即n＝3。
本发明所达到的有益效果：本发明根据受端电网分区孤网后分区电网的频率和电压特性，在考虑电力安全责任事故风险后，确定预防控制与低频低压减载以及紧急控制与低频低压减载相结合的措施是否能解决孤网后的频率和电压问题，若能解决，则通过预防控制与低频低压减载以及紧急控制与低频低压减载相结合的措施解决孤网安全稳定问题，若不能解决，则通过优化分区，将分区的受电比例限制在可以通过预防控制与低频低压减载以及紧急控制与低频低压减载相结合的措施解决孤网安全稳定问题的范围之内，有效降低或消除受端电网分区孤网后通过切负荷解决频率和电压问题时带来的电力安全事故责任，解决电力系统分区运行中经济性、安全稳定性与可靠性的矛盾问题，提高电网的运行管理水平。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，一种特高压直流接入省级电网分区优化运行控制方法，包括以下步骤：
步骤1，基于当前电网的运行方式计算省级电网各分区的受电比例，并筛选出受电比例大于0的分区，形成分区集1，若分区集1中分区数为0，则结束优化运行控制方法，否则转至步骤2。
省级电网各分区的受电比例计算公式为：
其中，δ为分区受电比例，P受为分区受入功率，P为分区的有功功率。
步骤2，仿真分析在现有的低频低压减载策略下，分区集1中各分区孤网后是否存在电压和频率问题，若不存在，则结束优化运行控制方法，否则转至步骤3。
对于频率问题的判据为：孤网后分区的频率低于47.0Hz的时间不超过0.5s；自动低频减负荷装置动作后，系统稳态频率恢复到不低于49.5Hz水平；因负荷过切引起恢复时的系统频率过调，其最大值不超过51.0Hz；对于电压问题的判据为：暂态过程中，负荷母线电压在10s以内恢复到0.8p.u.以上，中长期过程中，负荷母线电压保持或恢复到0.9p.u.以上如果不满足上述判据，则认为存在电压和频率问题。
步骤3，从分区集1中筛选出在现有的低频低压减载策略下孤网后存在电压和频率问题的分区，形成分区集2，定义分区集2中分区数量为N，计算分区集2中各分区在现有低频低压减载策略下，能保证孤网后安全稳定运行的最大受电比例，计算各分区需要限制的负荷。
计算分区所限负荷的公式为，
其中，P限i为分区i所限负荷，Pi为分区i的有功负荷，P受i为分区i的受入功率，αi为分区i在现有低频低压减载策略下孤网后能安全稳定运行的最大受电比例。
步骤4，若N个分区中有N1个分区，通过限负荷与低频低压减载切除的负荷没有触发条例(即《电力安全事故应急处置和调查处理条例》)，则采取限负荷与低频低压减载的措施解决孤网后的电压和频率问题，N1个分区优化运行控制方法结束；若剩余N-N1个分区中有N2个分区，通过紧急控制与低频低压减载所切除的负荷没有触发条例，则采取紧急控制与低频低压减载的措施解决孤网后的电压和频率问题，N2个分区优化运行控制方法结束。
分区所限负荷与低频低压减载切除的负荷触发条例的判断依据为：
其中，γi为分区i所限负荷与低频低压减载切除的负荷之和占该分区总负荷的比例，P减i为分区i在限负荷的措施下低频低压减载切除的负荷；
即如果电网负荷20000兆瓦以上的省级电网，减供负荷5％以上；电网负荷5000兆瓦以上20000兆瓦以下的省级电网，减供负荷6％以上；电网负荷1000兆瓦以上5000兆瓦以下的省级电网，减供负荷10％以上；电网负荷1000兆瓦以下的省级电网，减供负荷25％以上，则认为触发条例，即触发了电力安全事故责任。
分区紧急控制与低频低压减载所切除的负荷触发条例的判断依据为：
其中，ηi为分区i紧急控制与低频低压减载切除的负荷之和占该分区总负荷的比例，P紧i为分区i紧急控制所切除的负荷，P'减i为分区i在紧急控制的措施下低频低压减载切除的负荷；
即如果电网负荷20000兆瓦以上的省级电网，减供负荷5％以上；电网负荷5000兆瓦以上20000兆瓦以下的省级电网，减供负荷6％以上；电网负荷1000兆瓦以上5000兆瓦以下的省级电网，减供负荷10％以上；电网负荷1000兆瓦以下的省级电网，减供负荷25％以上，则认为触发条例，即触发了电力安全事故责任。
步骤5，寻找剩余N-N1-N2个分区与其它分区合并的备用通道，确定备用通道能合上的所有方案，分析能通过限负荷与低频低压减载或者紧急控制与低频低压减载的措施解决孤网后的电压和频率问题的方案数。
步骤6，若方案数为0，则重新规划电网，然后再进行分区优化运行控制；若方案数为1，则合上备用通道，然后再进行分区优化运行控制；若方案数大于等于2，则根据综合指标法对分区进行优化运行控制，选出最优分区方案。
综合指标法计算出最优分区方案的过程为：
61)确定分区评价指标，包括短路电流控制代价、短路电流以及停电功率期望，并计算各分区方案的指标值，通过德尔菲法与熵权法相结合的组合赋权法确定各评价指标的权重；
62)对评价指标进行标准化处理，
其中，m为方案数，2≤j≤m，1≤k≤n，n为评价指标数，这里n＝3，xjk为第j个方案的第k个指标值，yjk为第j个方案的第k个指标的标准化值；
63)计算综合评价值Fj＝w1yj1+w2yj2+w3yj3，其中，wk为各评价指标的权重；
64)将所求的综合评价值进行排序，综合评价值越小，则该方案越优。
上述方法根据受端电网分区孤网后分区电网的频率和电压特性，在考虑电力安全责任事故风险后，确定预防控制与低频低压减载以及紧急控制与低频低压减载相结合的措施是否能解决孤网后的频率和电压问题，若能解决，则通过预防控制与低频低压减载以及紧急控制与低频低压减载相结合的措施解决孤网安全稳定问题，若不能解决，则通过优化分区，将分区的受电比例限制在可以通过预防控制与低频低压减载以及紧急控制与低频低压减载相结合的措施解决孤网安全稳定问题的范围之内，有效降低或消除受端电网分区孤网后通过切负荷解决频率和电压问题时带来的电力安全事故责任，解决电力系统分区运行中经济性、安全稳定性与可靠性的矛盾问题，提高电网的运行管理水平。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种特高压直流接入省级电网分区优化运行控制方法，其特征在于：包括以下步骤，
计算省级电网各分区的受电比例，并筛选出受电比例大于0的分区，形成分区集1；
从分区集1中筛选出在现有的低频低压减载策略下孤网后存在电压和频率问题的分区，形成分区集2，定义分区集2中分区数量为N；
计算分区集2中各分区在现有低频低压减载策略下，能保证孤网后安全稳定运行的最大受电比例；
若N个分区中有N1个分区，通过限负荷与低频低压减载切除的负荷没有触发条例，则采取限负荷与低频低压减载的措施解决孤网后的电压和频率问题；
若剩余N-N1个分区中有N2个分区，通过紧急控制与低频低压减载所切除的负荷没有触发条例，则采取紧急控制与低频低压减载的措施解决孤网后的电压和频率问题；
寻找剩余N-N1-N2个分区与其它分区合并的备用通道，确定备用通道能合上的所有方案，分析能通过限负荷与低频低压减载或者紧急控制与低频低压减载的措施解决孤网后的电压和频率问题的方案数；
若方案数为0，则重新规划电网，然后再进行分区优化运行控制；若方案数为1，则合上备用通道，然后再进行分区优化运行控制；若方案数大于等于2，则根据综合指标法对分区进行优化运行控制，选出最优分区方案。
2.根据权利要求1所述的一种特高压直流接入省级电网分区优化运行控制方法，其特征在于：省级电网各分区的受电比例计算公式为，
其中，δ为分区受电比例，P受为分区受入功率，P为分区的有功功率。
3.根据权利要求1所述的一种特高压直流接入省级电网分区优化运行控制方法，其特征在于：
对于频率问题的判据为：孤网后分区的频率低于47.0Hz的时间不超过0.5s；自动低频减负荷装置动作后，系统稳态频率恢复到不低于49.5Hz水平；因负荷过切引起恢复时的系统频率过调，其最大值不超过51.0Hz；
对于电压问题的判据为：暂态过程中，负荷母线电压在10s以内恢复到0.8p.u.以上，中长期过程中，负荷母线电压保持或恢复到0.9p.u.以上；
如果不满足上述判据，则认为存在电压和频率问题。
4.根据权利要求1所述的一种特高压直流接入省级电网分区优化运行控制方法，其特征在于：计算分区所限负荷的公式为，
其中，P限i为分区i所限负荷，Pi为分区i的有功负荷，P受i为分区i的受入功率，αi为分区i在现有低频低压减载策略下孤网后能安全稳定运行的最大受电比例。
5.根据权利要求1所述的一种特高压直流接入省级电网分区优化运行控制方法，其特征在于：分区所限负荷与低频低压减载切除的负荷触发条例的判断依据为，
其中，γi为分区i所限负荷与低频低压减载切除的负荷之和占该分区总负荷的比例，P减i为分区i在限负荷的措施下低频低压减载切除的负荷；
即如果电网负荷20000兆瓦以上的省级电网，减供负荷5％以上；电网负荷5000兆瓦以上20000兆瓦以下的省级电网，减供负荷6％以上；电网负荷1000兆瓦以上5000兆瓦以下的省级电网，减供负荷10％以上；电网负荷1000兆瓦以下的省级电网，减供负荷25％以上，则认为触发条例，即触发了电力安全事故责任。
6.根据权利要求1所述的一种特高压直流接入省级电网分区优化运行控制方法，其特征在于：分区紧急控制与低频低压减载所切除的负荷触发条例的判断依据为，
其中，ηi为分区i紧急控制与低频低压减载切除的负荷之和占该分区总负荷的比例，P紧i为分区i紧急控制所切除的负荷，P'减i为分区i在紧急控制的措施下低频低压减载切除的负荷；
即如果电网负荷20000兆瓦以上的省级电网，减供负荷5％以上；电网负荷5000兆瓦以上20000兆瓦以下的省级电网，减供负荷6％以上；电网负荷1000兆瓦以上5000兆瓦以下的省级电网，减供负荷10％以上；电网负荷1000兆瓦以下的省级电网，减供负荷25％以上，则认为触发条例，即触发了电力安全事故责任。
7.根据权利要求1所述的一种特高压直流接入省级电网分区优化运行控制方法，其特征在于：综合指标法计算出最优分区方案的过程为，
确定分区评价指标并计算各分区方案的指标值，通过德尔菲法与熵权法相结合的组合赋权法确定各评价指标的权重；
对评价指标进行标准化处理，
其中，m为方案数，，2≤j≤m，1≤k≤n，n为评价指标数，xjk为第j个方案的第k个指标值，yjk为第j个方案的第k个指标的标准化值；
计算综合评价值Fj＝w1yj1+w2yj2+…+wnyjn，其中，wk为各评价指标的权重；
将所求的综合评价值进行排序，综合评价值越小，则该方案越优。
8.根据权利要求7所述的一种特高压直流接入省级电网分区优化运行控制方法，其特征在于：分区评价指标包括短路电流控制代价、短路电流以及停电功率期望，即n＝3。
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