CN109473996A - 一种获取计划方式下输电断面稳定裕度的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种获取计划方式下输电断面稳定裕度的方法及系统，属于电力系统在线安全稳定计算分析领域。确定96个计划时段，获得与选定断面相关的暂态稳定故障的危险机组对信息；筛选出和选定输电断面相关的设备检修集合；将96个计划时段划分成若干个检修区间；不同的检修区间对应步骤二中设备检修集合中不同的设备检修组合；筛选出每个设备检修区间内的最恶劣工况时段；对最恶劣工况时段进行详细的稳定裕度评估，得到稳定裕度评估计算结果；形成设备检修区间裕度。本发明在输电断面稳定裕度计算过程中，通过时域仿真得到危险机组对信息，充分利用了仿真计算得到的信息。

Description

一种获取计划方式下输电断面稳定裕度的方法及系统

技术领域

本发明属电力系统在线安全稳定计算分析领域，具体涉及一种获取计划方式下输电断面稳定裕度的方法及系统。

背景技术

电力系统日前调度计划是电网调度运行的重要环节，合理的调度计划安排是保证电网安全稳定运行的前提和基础。随着特高压建设和大区电网互联的推进，交直流混联电网规模不断扩大，同时风电、光伏等新能源大规模接入，电网运行方式越来越复杂，电网调度部门在制定调度计划时需要更加精细化、准确化。对调度计划进行安全稳定校核可以发现日前计划中存在的安全稳定问题，有助于制定合理的调度计划和相应的预防控制措施，对电网的安全稳定运行有着极其重要的意义。

目前电网的输电断面稳定限额是离线用可能发生的最恶劣工况来计算的，一般情况下给出的限额偏保守。在日内临时交易不断增多的背景下，有必要研究精细化的调度计划运行方式稳定裕度评估技术。

在线稳定裕度评估计算将传输极限计算在线化，得到输电断面的在线传输极限。在线传输极限可以避免离线传输极限计算带来的巨大保守性，充分发挥设备的设计容量。在线稳定裕度评估针对预先指定的以及在线安全稳定分析与预警筛选出的薄弱断面，在保证全系统发电-负荷整体平衡的前提下，通过改变发电和负荷的分布关系，求取满足系统各类稳定要求的输电断面最大可用输送功率。在线稳定裕度评估的计算量较大，需要充分利用计算机并行平台及其他各个稳定计算结果的基础上，在一定时间约束(5～10分钟)内完成对已设定断面的裕度计算。日前计划方式下的输电断面稳定裕度评估要对96时段的计划运行方式进行输电断面极限计算，计算量是在线稳定裕度评估的96倍，需要耗时6～12小时完成全部计划时段的稳定裕度计算，无法满足日前计划安排的应用需求，继续研究计划方式下输电断面稳定裕度快速计算方法。

发明内容

本发明的目的在于针对电力系统日前计划方式数据，解决现有计划方式下输电断面稳定裕度评估方法计算速度过慢的问题，提出了一种计划方式下输电断面稳定裕度的快速评估方法，包括：

针对选定断面，选择96个计划时段中的某个时段，进行详细的稳定裕度评估计算得到暂态稳定时域仿真的结果，根据暂态稳定时域仿真的结果，找出功角差较大的机组对，获得与选定断面相关的暂态稳定故障的危险机组对信息；

统计96个时段计划运行方式数据中的设备检修信息，针对选定断面，计算各设备检修对选定断面的静态稳定约束、暂态稳定约束和热稳定约束的影响程度指标，根据预先设定的阈值，筛选出和选定断面相关的设备检修集合；

将96个计划时段划分成若干个检修区间；不同的检修区间对应步骤二中设备检修集合中不同的设备检修组合；

统计每个设备检修区间内发电负荷功率的变化进行，计算发电负荷变化对选定断面的热稳定约束和暂态稳定约束的影响程度指标，分别找出每个设备检修区间内针对热稳定约束和暂态稳定约束的最恶劣工况时段；

对最恶劣工况时段进行详细的稳定裕度评估，得到稳定裕度评估计算结果；

根据得到的稳定裕度评估计算结果，在每个设备检修区间内，选择稳定极限最低的结果作为整个设备检修区间的稳定极限，形成设备检修区间裕度。

可选的，静态稳定约束的影响程度指标的计算，包括单通道和多通道；

所述单通道方式静态稳定约束的影响程度指标，包括：

若设备两侧的发电机内电势能够保持恒定，设备两侧的发电机最大交换功率为：

E₁和E₂是两侧发电机内电势幅值，X_s1和X_s2是两侧发电机电抗，X_L是中间线路电抗，X_Σ是两发电机内电势之间的等值阻抗，P_max则是最大传输功率；

计算单通道输电断面系统的静态稳定输电能力；

分别计算两侧节点i，j注入单位电流的互阻抗Zij、Zji和自阻抗，形成阻抗矩阵，矩阵公式如下：

根据公式(2)确定简单两机系统中的参数分别为：

根据公式(2)和公式(3)计算等值电抗，计算公式为：

若设备两侧电压为1，近似计算的静态稳定输电能力，计算公式如下：

所述多通道方式静态稳定约束的影响程度指标，包括：

统计所有通道两侧的节点号，对于采用相同节，点好的合并；

分别计算个节点注入单位电流的互阻抗和自阻抗，形成阻抗矩阵：

计算阻抗逆矩阵，计算公式如下：

在公式(7)矩阵中增加一行或一列，获取增加一行对角元素即两发电机之间的等值导纳；

针对某设备检修i，分别获取设备检修前后输电断面k的近似静态稳定裕度，记为和定义设备k检修对输电断面m静态稳定裕度的影响因子公式如下：

可选的，热稳定约束的影响程度指标计算方式如下：

获取支路k的开断分布系数，计算公式如下：

式中，为支路m发生开断后支路k的潮流变化量；

—P_m(0)为支路m开断前潮流数值；

—为支路m发生支路开断时支路k的开断分布系数；

当注入功率不变，发生网络支路开断，将使B矩阵和θ列向量分别偏离其基本情况下的值，从而有：

[P₍₀₎]＝([B]+[ΔB])([θ₍₀₎]+[Δθ]) (10)

[P₍₀₎]＝[B][θ₍₀₎] (11)

[Δθ]＝-[B]^-1[ΔB][θ₍₀₎] (12)

根据公式(10)、(11)和(12)获得：

LODF＝B_LAB^-1A^T (13)

因为

B_LAB^-1＝S (14)

故

LODF＝SA^T (15)

所得L×L阶矩阵LODF中，第i行，第j列的那个元素表示由于第j条支路开断，引起的第i行支路的LODF，根据节点i有功功率变化对支路k有功潮流变化的灵敏度G_k-i，如果发电负荷i的有功功率变化为则其对支路k热稳定约束影响因子的计算公式如下：

可选的，暂态稳定约束的影响程度指标的获取，包括：

针对暂态时域仿真得到的危险机组对列表，计算设备检修前后各个危险机组对间等值阻抗的变化率，得到设备检修对暂态稳定约束的定量评估指标，计算公式如式如下：

式中(u1，u2)是和断面k相关的危险失稳机组对；

—Z^i,on _(u1,u2)是设备i检修前机组(u1，u2)间的等值阻抗；

—Z^i,off _(u1,u2)是设备i检修后机组(u1，u2)间的等值阻抗；

—是设备i检修对输电断面k暂态稳定约束的影响程度指标。

可选的，的筛选出每个检修区间内的最恶劣工况时段，发电负荷变化对选定断面的热稳定约束的影响程度指标计算方法如下：

利用节点有功功率变化对支路有功潮流变化的灵敏度来定量评估发电负荷功率变化对输电断面热稳定约束的影响，当节点i有功功率变化了ΔP_i时，假定其它节点有功注入功率不变，网络中节点电压的相角将变成：

式中e_i是单位列矢量，只在节点i所对应位置有非零元素1，其余都是零元素；

—X_i是X的第i个列矢量，X是直流潮流中B₀的逆矩阵；

节点i有功注入变化后电网中支路k上的有功直流方程可用直流潮流方程写成：

式中

于是有

G_k-i是节点输出功率转移分布因子，当节点i的注入单位电流时，支路k上的电流是G_k-i，|G_k-i|≤1；

根据节点i有功功率变化对支路k有功潮流变化的灵敏度G_k-i，如果发电负荷i的有功功率变化为则其对支路k热稳定约束影响因子的计算公式如下：

可选的，发电负荷变化对选定断面的暂态稳定约束的影响程度指标计算步骤如下：

利用发电负荷功率变化对暂态稳定的轨迹灵敏度来评估其对输电断面暂态稳定约束的影响程度，

电力系统的动态行为通过微分-代数方程组模型表示，如下：

0＝g(x,y) y(t₀)＝y₀ (25)

x表示由发电机及其调节系统的状态变量组成的向量，y表示代数变量向量，α是系统参数向量，t₀是初始时刻；x₀和y₀分别是x和y的初始值；

将系统DAE模型式(24)和(25)两边对控制变量求导，得到灵敏度的轨迹方程，如下：

x_α(t₀)＝0 (28)

式中，和是随系统运行轨迹变化的时变矩阵；和分别表示系统状态变量x和代数变量y对参数向量α的轨迹灵敏矩阵。

可选的，发电负荷功率变化对暂态稳定约束影响评估计算，包括：

形成原始导纳矩阵，针对输电断面k，给定暂态稳定故障；

进行暂态稳定时域仿真得到时域仿真结果，根据时域仿真结果，找出危险的机组对；

计算调整发电负荷节点i有功功率对危险机组对功角差的轨迹灵敏度

设定断面k相关的其他暂态稳定故障；

计算发电负荷i功率变化输电断面k暂态稳定约束的定量评估指标，计算公式如下：

可选的，确定最恶劣工况时段进行输电断面稳定裕度根据重复潮流法获取，包括：

1.1通过对基态潮流进行热稳分析和暂稳分析得到一个合理且保守的可调节机组的调节次序表；

1.2给定本轮断面潮流的调整目标，根据上述调节次序表确定本轮参与调控的机组；

1.3建立多机协调控制多断面功率模型并求解；

1.4对潮流结果进行热稳和暂稳等安全校核，检查有无越限设备；

1.5如果存在越限设备，则本次断面潮流调整前的断面潮流就是此断面的输电极限，如果不存在越限设备，则返回1.1，进入下一轮计算。

本发明还提供一种获取计划方式下输电断面稳定裕度的系统，本发明系统包括：

获取信息模块，针对选定断面，选择96个计划时段中的某个时段，进行详细的稳定裕度评估计算得到暂态稳定时域仿真的结果，根据暂态稳定时域仿真的结果，找出功角差较大的机组对，获得与选定断面相关的暂态稳定故障的危险机组对信息；

筛选模块，统计96个时段计划运行方式数据中的设备检修信息，针对选定断面，计算各设备检修对选定断面的静态稳定约束、暂态稳定约束和热稳定约束的影响程度指标，根据预先设定的阈值，筛选出和选定断面相关的设备检修集合；

组合模块，将96个计划时段划分成若干个检修区间；不同的检修区间根据设备检修集合中不同的设备检修组合；

计算第一模块，统计每个设备检修区间内发电负荷功率的变化进行，计算发电负荷变化对选定断面的热稳定约束和暂态稳定约束的影响程度指标，分别找出每个设备检修区间内针对热稳定约束和暂态稳定约束的最恶劣工况时段；

计算第二模块，对最恶劣工况时段进行详细的稳定裕度评估，得到稳定裕度评估计算结果；

计算第三模块，计算根据得到的稳定裕度评估计算结果，在每个设备检修区间内，选择稳定极限最低的结果作为整个设备检修区间的稳定极限，形成设备检修区间裕度。

本发明优点在于：

1)在输电断面稳定裕度计算过程中，通过时域仿真得到危险机组对信息，充分利用了仿真计算得到的信息。

2)基于断面两侧所有节点为端口进行多端口戴维南等值，用得到的等值电抗计算出近似的静态稳定极限，进而评估检修对选定断面的静态稳定约束的影响程度。。

3)用支路开断分布因子评估设备检修对输电断面组成支路潮流的影响。

4)用危险机组对之间的等值阻抗反应系统暂态稳定程度，进而评估检修对选定断面的暂态稳定约束的影响程度。

5)利用与选定断面相关的检修集合将96个计划时段划分成若干个检修区间，在每个检修区间内消除了检修带来的输电断面稳定裕度的差异。

6)利用节点有功功率变化对支路有功潮流变化的灵敏度来定量评估发电负荷功率变化对输电断面热稳定约束的影响。进而评估发电负荷变化对选定断面的热稳定约束的影响程度。

7)利用发电负荷功率变化对暂态稳定的轨迹灵敏度来评估其对输电断面暂态稳定约束的影响程度。

8)通过筛选最恶劣工况的方法来减少实际需要详细计算的日前计划时段，达到快速计算的目的。

附图说明

图1为本发明一种获取计划方式下输电断面稳定裕度的方法两机系统示意图；

图2为本发明一种获取计划方式下输电断面稳定裕度的方法含有两通道、四端口输电断面的等效网络结构图；

图3为本发明一种获取计划方式下输电断面稳定裕度的方法考虑两侧电源的等效网络结构图；

图4为本发明一种获取计划方式下输电断面稳定裕度的方法设备检修计划图；

图5为本发明一种获取计划方式下输电断面稳定裕度的方法检修区间划分结果图；

图6为本发明一种获取计划方式下输电断面稳定裕度的方法改进潮流法计算流程图；

图7为本发明一种获取计划方式下输电断面稳定裕度的方法流程图；

图8为本发明一种获取计划方式下输电断面稳定裕度的系统结构图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

本发明提供了一种获取计划方式下输电断面稳定裕度的方法，如图7所示，包括：

针对选定断面，选择96个计划时段中的某个时段，进行详细的稳定裕度评估计算得到暂态稳定时域仿真的结果，根据暂态稳定时域仿真的结果，找出功角差较大的机组对，获得与选定断面相关的暂态稳定故障的危险机组对信息；

统计96个时段计划运行方式数据中的设备检修信息，针对选定断面，计算各设备检修对选定断面的静态稳定约束、暂态稳定约束和热稳定约束的影响程度指标，根据预先设定的阈值，筛选出和选定断面相关的设备检修集合；

等值电抗在一定程度上能够反映系统的强弱。对于简单的两机系统，可以根据等值电抗比较准确估计静态稳定输电能力。实际电网中关注的主要断面一般都是不同区域之间的互联通道或送电通道，电气距离相对较大，但送端或受端内部的机组间的电气距离相对要小得多，因此可以等效为具有一定电气距离的两个基本同调等效机组群。基于断面两侧所有节点为端口进行多端口戴维南等值，得到的等值电抗仍然能够在一定程度上反映该断面的强弱程度。

对于一个简单的两机系统，如图1所示。

静态稳定约束的影响程度指标的计算，包括单通道和多通道，多通道等效网络图如图2所示，多通道两侧电源等效网络，如图3所示；

所述单通道方式静态稳定约束的影响程度指标，包括：

若设备两侧的发电机内电势能够保持恒定，设备两侧的发电机最大交换功率为：

E₁和E₂是两侧发电机内电势幅值，X_s1和X_s2是两侧发电机电抗，X_L是中间线路电抗，X_Σ是两发电机内电势之间的等值阻抗，P_max则是最大传输功率；

计算单通道输电断面系统的静态稳定输电能力；

分别计算两侧节点i，j注入单位电流的互阻抗Zij、Zji和自阻抗，形成阻抗矩阵，矩阵公式如下：

根据公式(2)确定简单两机系统中的参数分别为：

根据公式(2)和公式(3)计算等值电抗，计算公式为：

若设备两侧电压为1，近似计算的静态稳定输电能力，计算公式如下：

所述多通道方式静态稳定约束的影响程度指标，包括：

统计所有通道两侧的节点号，对于采用相同节，点好的合并；

分别计算个节点注入单位电流的互阻抗和自阻抗，形成阻抗矩阵：

计算阻抗逆矩阵，计算公式如下：

在公式(7)矩阵中增加一行或一列，获取增加一行对角元素即两发电机之间的等值导纳；

针对某设备检修i，分别获取设备检修前后输电断面k的近似静态稳定裕度，记为和定义设备k检修对输电断面m静态稳定裕度的影响因子公式如下：

热稳定约束的影响程度指标计算方式如下：

获取支路k的开断分布系数，计算公式如下：

式中，为支路m发生开断后支路k的潮流变化量；

—P_m(0)为支路m开断前潮流数值；

—为支路m发生支路开断时支路k的开断分布系数；

当注入功率不变，发生网络支路开断，将使B矩阵和θ列向量分别偏离其基本情况下的值，从而有：

[P₍₀₎]＝([B]+[ΔB])([θ₍₀₎]+[Δθ]) (10)

[P₍₀₎]＝[B][θ₍₀₎] (11)

[Δθ]＝-[B]^-1[ΔB][θ₍₀₎] (12)

根据公式(10)、(11)和(12)获得：

LODF＝B_LAB^-1A^T (13)

因为

B_LAB^-1＝S (14)

故

LODF＝SA^T (15)

所得L×L阶矩阵LODF中，第i行，第j列的那个元素表示由于第j条支路开断，引起的第i行支路的LODF，根据节点i有功功率变化对支路k有功潮流变化的灵敏度G_k-i，如果发电负荷i的有功功率变化为则其对支路k热稳定约束影响因子的计算公式如下：

暂态稳定约束的影响程度指标的获取，包括：

针对暂态时域仿真得到的危险机组对列表，计算设备检修前后各个危险机组对间等值阻抗的变化率，得到设备检修对暂态稳定约束的定量评估指标，计算公式如式如下：

式中(u1，u2)是和断面k相关的危险失稳机组对；

—Z^i,on _(u1,u2)是设备i检修前机组(u1，u2)间的等值阻抗；

—Z^i,off _(u1,u2)是设备i检修后机组(u1，u2)间的等值阻抗；

—是设备i检修对输电断面k暂态稳定约束的影响程度指标。

将96个计划时段划分成若干个检修区间；不同的检修区间对应步骤二中设备检修集合中不同的设备检修组合；所述的当检修设备集合中，包括：设备1和设备2时，二者的检修计划如图4所示。则检修区间划分如图5所示。设备1和设备2的检修计划共无检修、仅设备1、同时检修、仅设备2检修、无检修这5种检修组合，将96个计划时段分成了5个检修区间。

统计每个设备检修区间内发电负荷功率的变化进行，计算发电负荷变化对选定断面的热稳定约束和暂态稳定约束的影响程度指标，分别找出每个设备检修区间内针对热稳定约束和暂态稳定约束的最恶劣工况时段；

筛选出每个检修区间内的最恶劣工况时段，发电负荷变化对选定断面的热稳定约束的影响程度指标计算方法如下：

利用节点有功功率变化对支路有功潮流变化的灵敏度来定量评估发电负荷功率变化对输电断面热稳定约束的影响，当节点i有功功率变化了ΔP_i时，假定其它节点有功注入功率不变，网络中节点电压的相角将变成：

式中e_i是单位列矢量，只在节点i所对应位置有非零元素1，其余都是零元素；

—X_i是X的第i个列矢量，X是直流潮流中B₀的逆矩阵；

节点i有功注入变化后电网中支路k上的有功直流方程可用直流潮流方程写成：

式中

于是有

G_k-i是节点输出功率转移分布因子，当节点i的注入单位电流时，支路k上的电流是G_k-i，|G_k-i|≤1；

根据节点i有功功率变化对支路k有功潮流变化的灵敏度G_k-i，如果发电负荷i的有功功率变化为则其对支路k热稳定约束影响因子的计算公式如下：

发电负荷变化对选定断面的暂态稳定约束的影响程度指标计算步骤如下：

利用发电负荷功率变化对暂态稳定的轨迹灵敏度来评估其对输电断面暂态稳定约束的影响程度，

轨迹灵敏度分析通过将系统数学模型在系统轨迹的各个点上进行线性化,能够直接确定系统初始条件和参数发生微小变化时系统轨迹的变化。发电负荷功率变化会影响送受端电网机组功角的初始状态，进而影响输电断面的暂态稳定极限。可以利用发电负荷功率变化对暂态稳定的轨迹灵敏度来评估其对输电断面暂态稳定约束的影响程度。

电力系统的动态行为通过微分-代数方程组模型表示，如下：

0＝g(x,y)y(t₀)＝y₀ (25)

x表示由发电机及其调节系统的状态变量组成的向量(发电机的转角、转速)；y表示代数变量向量(节点电压、相角)；α是系统参数向量(发电机、负荷功率)；t0是初始时刻；x0和y0分别是x和y的初始值；

将系统DAE模型式(24)和(25)两边对控制变量求导，得到灵敏度的轨迹方程，如下：

x_α(t₀)＝0(28)

式中，和是随系统运行轨迹变化的时变矩阵；和分别表示系统状态变量x和代数变量y对参数向量α的轨迹灵敏矩阵。

对最恶劣工况时段进行详细的稳定裕度评估，得到稳定裕度评估计算结果；发电负荷功率变化对暂态稳定约束影响评估计算，包括：

形成原始导纳矩阵，针对输电断面k，给定暂态稳定故障；

进行暂态稳定时域仿真得到时域仿真结果，根据时域仿真结果，找出危险的机组对；

计算调整发电负荷节点i有功功率对危险机组对功角差的轨迹灵敏度

设定断面k相关的其他暂态稳定故障；

计算发电负荷i功率变化输电断面k暂态稳定约束的定量评估指标，计算公式如下：

根据得到的稳定裕度评估计算结果，在每个设备检修区间内，选择稳定极限最低的结果作为整个设备检修区间的稳定极限，形成设备检修区间裕度。

确定最恶劣工况时段进行输电断面稳定裕度根据重复潮流法获取，如图6所示，包括：

1.1通过对基态潮流进行热稳分析和暂稳分析得到一个合理且保守的可调节机组的调节次序表；

1.2给定本轮断面潮流的调整目标，根据上述调节次序表确定本轮参与调控的机组；

1.3建立多机协调控制多断面功率模型并求解；

1.4对潮流结果进行热稳和暂稳等安全校核，检查有无越限设备；

1.5如果存在越限设备，则本次断面潮流调整前的断面潮流就是此断面的输电极限，如果不存在越限设备，则返回1.1，进入下一轮计算。

本发买明还提供了一种获取计划方式下输电断面稳定裕度的系统200，系统200包括：

获取信息模块201，针对选定断面，选择96个计划时段中的某个时段，进行详细的稳定裕度评估计算得到暂态稳定时域仿真的结果，根据暂态稳定时域仿真的结果，找出功角差较大的机组对，获得与选定断面相关的暂态稳定故障的危险机组对信息；

筛选模块202，统计96个时段计划运行方式数据中的设备检修信息，针对选定断面，计算各设备检修对选定断面的静态稳定约束、暂态稳定约束和热稳定约束的影响程度指标，根据预先设定的阈值，筛选出和选定断面相关的设备检修集合；

组合模块203，将96个计划时段划分成若干个检修区间；不同的检修区间根据设备检修集合中不同的设备检修组合；

计算第一模块204，统计每个设备检修区间内发电负荷功率的变化进行，计算发电负荷变化对选定断面的热稳定约束和暂态稳定约束的影响程度指标，分别找出每个设备检修区间内针对热稳定约束和暂态稳定约束的最恶劣工况时段；

计算第二模块205，对最恶劣工况时段进行详细的稳定裕度评估，得到稳定裕度评估计算结果；

计算第三模块206，计算根据得到的稳定裕度评估计算结果，在每个设备检修区间内，选择稳定极限最低的结果作为整个设备检修区间的稳定极限，形成设备检修区间裕度。

本发明在输电断面稳定裕度计算过程中，通过时域仿真得到危险机组对信息，充分利用了仿真计算得到的信息。

本发明基于断面两侧所有节点为端口进行多端口戴维南等值，用得到的等值电抗计算出近似的静态稳定极限，进而评估检修对选定断面的静态稳定约束的影响程度。。

本发明用支路开断分布因子评估设备检修对输电断面组成支路潮流的影响。

本发明用危险机组对之间的等值阻抗反应系统暂态稳定程度，进而评估检修对选定断面的暂态稳定约束的影响程度。

本发明利用与选定断面相关的检修集合将96个计划时段划分成若干个检修区间，在每个检修区间内消除了检修带来的输电断面稳定裕度的差异。

本发明利用节点有功功率变化对支路有功潮流变化的灵敏度来定量评估发电负荷功率变化对输电断面热稳定约束的影响。进而评估发电负荷变化对选定断面的热稳定约束的影响程度。

本发明利用发电负荷功率变化对暂态稳定的轨迹灵敏度来评估其对输电断面暂态稳定约束的影响程度。

本发明通过筛选最恶劣工况的方法来减少实际需要详细计算的日前计划时段，达到快速计算的目的。

Claims (9)

1.一种获取计划方式下输电断面稳定裕度的方法，所述方法包括：

针对选定断面，选择96个计划时段中的某个时段，进行详细的稳定裕度评估计算得到暂态稳定时域仿真的结果，根据暂态稳定时域仿真的结果，找出功角差较大的机组对，获得与选定断面相关的暂态稳定故障的危险机组对信息；

统计96个时段计划运行方式数据中的设备检修信息，针对选定断面，计算各设备检修对选定断面的静态稳定约束、暂态稳定约束和热稳定约束的影响程度指标，根据预先设定的阈值，筛选出和选定断面相关的设备检修集合；

将96个计划时段划分成若干个检修区间；不同的检修区间对应步骤二中设备检修集合中不同的设备检修组合；

统计每个设备检修区间内发电负荷功率的变化进行，计算发电负荷变化对选定断面的热稳定约束和暂态稳定约束的影响程度指标，分别找出每个设备检修区间内针对热稳定约束和暂态稳定约束的最恶劣工况时段；

对最恶劣工况时段进行详细的稳定裕度评估，得到稳定裕度评估计算结果；

根据得到的稳定裕度评估计算结果，在每个设备检修区间内，选择稳定极限最低的结果作为整个设备检修区间的稳定极限，形成设备检修区间裕度。

2.根据权利要求1所述的方法，所述的静态稳定约束的影响程度指标的计算，包括单通道和多通道；

所述单通道方式静态稳定约束的影响程度指标，包括：

若设备两侧的发电机内电势能够保持恒定，设备两侧的发电机最大交换功率为：

E₁和E₂是两侧发电机内电势幅值，X_s1和X_s2是两侧发电机电抗，X_L是中间线路电抗，X_Σ是两发电机内电势之间的等值阻抗，P_max则是最大传输功率；

计算单通道输电断面系统的静态稳定输电能力；

分别计算两侧节点i，j注入单位电流的互阻抗Zij、Zji和自阻抗，形成阻抗矩阵，矩阵公式如下：

根据公式(2)确定简单两机系统中的参数分别为：

根据公式(2)和公式(3)计算等值电抗，计算公式为：

若设备两侧电压为1，近似计算的静态稳定输电能力，计算公式如下：

所述多通道方式静态稳定约束的影响程度指标，包括：

统计所有通道两侧的节点号，对于采用相同节，点好的合并；

分别计算个节点注入单位电流的互阻抗和自阻抗，形成阻抗矩阵：

计算阻抗逆矩阵，计算公式如下：

在公式(7)矩阵中增加一行或一列，获取增加一行对角元素即两发电机之间的等值导纳；

针对某设备检修i，分别获取设备检修前后输电断面k的近似静态稳定裕度，记为和定义设备k检修对输电断面m静态稳定裕度的影响因子公式如下：

3.根据权利要求1所述的方法，所述的热稳定约束的影响程度指标计算方式如下：

获取支路k的开断分布系数，计算公式如下：

式中，为支路m发生开断后支路k的潮流变化量；

—P_m(0)为支路m开断前潮流数值；

—为支路m发生支路开断时支路k的开断分布系数；

当注入功率不变，发生网络支路开断，将使B矩阵和θ列向量分别偏离其基本情况下的值，从而有：

[P₍₀₎]＝([B]+[ΔB])([θ₍₀₎]+[Δθ]) (10)

[P₍₀₎]＝[B][θ₍₀₎] (11)

[Δθ]＝-[B]^-1[ΔB][θ₍₀₎] (12)

根据公式(10)、(11)和(12)获得：

LODF＝B_LAB^-1A^T (13)

因为

B_LAB^-1＝S (14)

故

LODF＝SA^T (15)

所得L×L阶矩阵LODF中，第i行，第j列的那个元素表示由于第j条支路开断，引起的第i行支路的LODF，根据节点i有功功率变化对支路k有功潮流变化的灵敏度G_k-i，如果发电负荷i的有功功率变化为ΔP^unit _i，则其对支路k热稳定约束影响因子的计算公式如下：

4.根据权利要求1所述的方法，所述的暂态稳定约束的影响程度指标的获取，包括：

针对暂态时域仿真得到的危险机组对列表，计算设备检修前后各个危险机组对间等值阻抗的变化率，得到设备检修对暂态稳定约束的定量评估指标，计算公式如式如下：

式中(u1，u2)是和断面k相关的危险失稳机组对；

—Z^i,on _(u1,u2)是设备i检修前机组(u1，u2)间的等值阻抗；

—Z^i,off _(u1,u2)是设备i检修后机组(u1，u2)间的等值阻抗；

—是设备i检修对输电断面k暂态稳定约束的影响程度指标。

5.根据权利要求1所述的方法，所述的的筛选出每个检修区间内的最恶劣工况时段，发电负荷变化对选定断面的热稳定约束的影响程度指标计算方法如下：

利用节点有功功率变化对支路有功潮流变化的灵敏度来定量评估发电负荷功率变化对输电断面热稳定约束的影响，当节点i有功功率变化了ΔP_i时，假定其它节点有功注入功率不变，网络中节点电压的相角将变成：

式中e_i是单位列矢量，只在节点i所对应位置有非零元素1，其余都是零元素；

—X_i是X的第i个列矢量，X是直流潮流中B₀的逆矩阵；

节点i有功注入变化后电网中支路k上的有功直流方程可用直流潮流方程写成：

式中

于是有

G_k-i是节点输出功率转移分布因子，当节点i的注入单位电流时，支路k上的电流是G_k-i，|G_k-i|≤1；

根据节点i有功功率变化对支路k有功潮流变化的灵敏度G_k-i，如果发电负荷i的有功功率变化为ΔP^unit _i，则其对支路k热稳定约束影响因子的计算公式如下：

6.根据权利要求1所述的方法，所述的发电负荷变化对选定断面的暂态稳定约束的影响程度指标计算步骤如下：

利用发电负荷功率变化对暂态稳定的轨迹灵敏度来评估其对输电断面暂态稳定约束的影响程度，

电力系统的动态行为通过微分-代数方程组模型表示，如下：

0＝g(x,y) y(t₀)＝y₀ (25)

x表示由发电机及其调节系统的状态变量组成的向量；y表示代数变量向量；α是系统参数向量；t0是初始时刻；x0和y0分别是x和y的初始值；

将系统DAE模型式(24)和(25)两边对控制变量求导，得到灵敏度的轨迹方程，如下：

x_α(t₀)＝0 (28)

式中，和是随系统运行轨迹变化的时变矩阵；和分别表示系统状态变量x和代数变量y对参数向量α的轨迹灵敏矩阵。

7.根据权利要求1所述的方法，所述的发电负荷功率变化对暂态稳定约束影响评估计算，包括：

形成原始导纳矩阵，针对输电断面k，给定暂态稳定故障；

进行暂态稳定时域仿真得到时域仿真结果，根据时域仿真结果，找出危险的机组对；

计算调整发电负荷节点i有功功率对危险机组对功角差的轨迹灵敏度

设定断面k相关的其他暂态稳定故障；

计算发电负荷i功率变化输电断面k暂态稳定约束的定量评估指标，计算公式如下：

8.根据权利要求1所述的方法，所述的确定最恶劣工况时段进行输电断面稳定裕度根据重复潮流法获取，包括：

1.1通过对基态潮流进行热稳分析和暂稳分析得到一个合理且保守的可调节机组的调节次序表；

1.2给定本轮断面潮流的调整目标，根据上述调节次序表确定本轮参与调控的机组；

1.3建立多机协调控制多断面功率模型并求解；

1.4对潮流结果进行热稳和暂稳等安全校核，检查有无越限设备；

1.5如果存在越限设备，则本次断面潮流调整前的断面潮流就是此断面的输电极限，如果不存在越限设备，则返回1.1，进入下一轮计算。

9.一种获取计划方式下输电断面稳定裕度的系统，所述系统包括：

获取信息模块，针对选定断面，选择96个计划时段中的某个时段，进行详细的稳定裕度评估计算得到暂态稳定时域仿真的结果，根据暂态稳定时域仿真的结果，找出功角差较大的机组对，获得与选定断面相关的暂态稳定故障的危险机组对信息；

筛选模块，统计96个时段计划运行方式数据中的设备检修信息，针对选定断面，计算各设备检修对选定断面的静态稳定约束、暂态稳定约束和热稳定约束的影响程度指标，根据预先设定的阈值，筛选出和选定断面相关的设备检修集合；

组合模块，将96个计划时段划分成若干个检修区间；不同的检修区间根据设备检修集合中不同的设备检修组合；

计算第一模块，统计每个设备检修区间内发电负荷功率的变化进行，计算发电负荷变化对选定断面的热稳定约束和暂态稳定约束的影响程度指标，分别找出每个设备检修区间内针对热稳定约束和暂态稳定约束的最恶劣工况时段；

计算第二模块，对最恶劣工况时段进行详细的稳定裕度评估，得到稳定裕度评估计算结果；

计算第三模块，计算根据得到的稳定裕度评估计算结果，在每个设备检修区间内，选择稳定极限最低的结果作为整个设备检修区间的稳定极限，形成设备检修区间裕度。