CN110098618B - 一种自动潮流调整方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自动潮流调整方法及系统，包括以下骤：S1：当电网出现波动时，获取基础运行方式数据；S2：基于所述基础运行方式数据和预先设定的调整信息，计算调整步长；S3：通过所述调整步长调整发电机功率和负荷功率；S4：根据调整电机功率和负荷功率进行潮流计算，通过潮流计算结果判断电网是否稳定，当电网稳定时潮流计算结束，否则重新设定所述调整步长，执行步骤S3。本发明提供的自动潮流调整方法，实现了迭代式的潮流方式调整，实现了自动化方式，在一定程度上代替人工调潮流，节约了潮流调整工作时间，提高了工作效率。

Description

一种自动潮流调整方法及系统

技术领域

本发明涉及电网仿真领域，具体涉及一种自动潮流调整方法及系统。

背景技术

机电暂态电力系统机电暂态仿真是使用时域仿真的方法研究电力系统的机电暂态稳定性，即电力系统受到大干扰后，各同步发电机保持同步运行并过渡到新的或恢复到原来稳态运行方式的能力。

电磁暂态分析和计算故障或操作后可能出现的暂态过电压和过电流，以便对电力设备进行合理设计，确定已有设备能否安全运行，并研究相应的限制和保护措施。此外，对于研究新型快速继电保护装置的动作原理，故障点探测原理以及电磁干扰等问题，也常需要进行电磁暂态过程分析。

机电-电磁混合仿真在一次仿真过程中将计算对象的电网拓扑按照需要分割成机电暂态计算网络和电磁暂态计算网络分别实施计算，通过电路连接界面即接口上的数据交换实现一体化仿真过程，实现电力系统机电暂态与电磁暂态混合仿真。

电力工业事业已经步入了以大电网、高度互联等为主的互联电力时代，其中超高压技术、远距离技术、直流输电等都能够有效地解决了绝大区域的电力资源的问题，同时也提高了电力行业的经济性。电力行业中的潮流计算是电力系统安排、规划、分析、运行等工作的主要组成部分。在整个电力系统中，潮流计算具备计算量大、过程复杂等特征，同时还要改变系统的某些参数进行调整，形成特定的潮流分布，传统的人工方法已无法满足调整要求。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的上述不足，本发明提供一种自动潮流调整方法。

本发明提供的技术方案是：一种自动潮流调整方法，所述方法包括：

S1：当电网出现波动时，获取基础运行方式数据；

S2：基于所述基础运行方式数据和预先设定的调整信息，计算调整步长；

S3：通过所述调整步长调整发电机功率和负荷功率；

S4：根据调整电机功率和负荷功率进行潮流计算，通过潮流计算结果判断电网是否稳定，当电网稳定时潮流计算结束，否则重新设定所述调整步长，执行步骤S3。

优选的，所述获取基础运行方式数据包括：输电断面有功传输功率和基准容量；

所述预先设定的调整信息，包括：输电断面的期望功率、设定允许误差、最大功率调整次数、最大电压调整次数、发电机组的有功出力上下限、发电机组有功调整步长、发电机组无功调整步长、负荷有功调整步长、负荷无功调整步长、母线电压的变化范围、发电机、负荷以及并联电容电抗。

优选的，所述基于所述基础运行方式数据和预先设定的调整信息，采用如下公式计算调整步长：

式中：ΔP：调整步长；ΔD：为输电断面有功传输功率与输电断面的期望功率距离；ΔD/2：初始调整步长；ΔEP：允许误差；S_BASE：基准容量。

优选的，所述通过所述调整步长调整发电机功率和负荷功率，包括：

基于所述预先设定的调整信息调整负荷分区内所有负荷功率；

基于所述预先设定的调整信息根据调整序列调整发电机组；

基于所述调整发电机组根据调整步长计算修正后发电机组有功调整步长和无功调整步长；

根据所述修正后发电机组有功调整步长和无功调整步长计算发电机组有功功率和无功功率。

优选的，所述根据调整序列调整发电机组，包括：

当第一台可调的发电机达到上限或下限时，调整下一台发电机，直至所述发电机组所有的发电机都无法调整。

优选的，所述基于所述调整发电机组根据调整步长计算修正后发电机组有功调整步长和无功调整步长，包括：

采用下式对所述修正后发电机组有功调整步长进行计算：

式中：ΔP′_Gi：修正后发电机组有功调整步长；ΔP：调整步长；ΔP_Gi：发电机有功调整步长；P_Lj：负荷有功调整步长；M：有M个负荷负向调有功；N：有N台发电机正向调有功；

采用下式对所述修正后发电机组无功调整步长进行计算：

式中：ΔQ′_Gi：修正后发电机组无功调整步长；ΔQ_Gi：发电机无功调整步长。

优选的，所述根据所述修正后发电机组有功调整步长和无功调整步长计算发电机组有功功率和无功功率，包括：

采用下式对所述发电机组有功功率进行计算：

式中：

发电机组有功功率；

发电机有功调整步长；ΔP′_Gi：发电机修正后的有功调整步长；

采用下式对所述发电机组有功功率进行计算：

式中：

发电机组有功功率；

发电机无功调整步长；Q′_Gi：发电机修正后的无功调整步长。

优选的，所述根据调整电机功率和负荷功率进行潮流计算，通过潮流计算结果判断电网是否稳定，当电网稳定时潮流计算结束，否则重新设定所述调整步长，执行步骤S3，包括：

根据更新后的数据进行潮流计算；

若潮流收敛，进行判断是否存在电压越线的母线；若不收敛，将所述调整步长减半，同时删除不收敛的潮流作业，执行步骤S3；

若存在电压越线的母线，进行并联电容电抗的投退，直到不存在电压越限的母线，或达到电压调整的最大调整次数；若不存在电压越线的母线或已经达到电压调整的最大调整次数，进行判断调整步长与允许误差的大小；

当调整步长大于允许误差，若所述电网稳定，保持调整步长不变，执行步骤S3；否则，调整步长减半，执行步骤S3；

当调整步长不大于允许误差，若所述电网稳定，潮流计算结束；否则，以最后一次评估所述电网稳定的潮流输出，潮流计算结束。

优选的，一种自动潮流调整系统，其特征在于，所述系统包括：

数据获取模块：用于当电网出现波动时，获取基础运行方式数据；

计算模块：用于基于所述基础运行方式数据和预先设定的调整信息，计算调整步长；

调整模块：用于通过所述调整步长调整发电机功率和负荷功率；

判断模块：用于根据调整电机功率和负荷功率进行潮流计算，通过潮流计算结果判断电网是否稳定，当电网稳定时潮流计算结束，否则重新设定所述调整步长，执行步骤S3。

优选的，所述计算模块包括：基于所述基础运行方式数据和预先设定的调整信息，采用如下公式计算调整步长：

式中：ΔP：调整步长；ΔD：输电断面有功传输功率与输电断面的期望功率距离；ΔD/2：初始调整步长；ΔEP：允许误差；S_BASE：基准容量。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明提供的一种自动潮流调整方法，根据调整后的发电机和负荷功率进行潮流计算，实现了迭代式的潮流自动调整。

2、本发明提供的一种自动潮流调整方法，通过预设的目标、基础数据和调整误差，并划定待调节的设备范围，节约了潮流调整工作时间，提高了工作效率，兼顾经济性与实用性，具有较好的应用前景。

附图说明：

图1为本发明的自动潮流调整流程图。

具体实施方式：

为了更好地理解本发明，下面结合说明书附图及实例对本发明的内容做进一步说明：

本发明的实施方法流程图如图1所示，具体步骤如下：

S1：当电网出现波动时，获取基础运行方式数据；

S2：基于所述基础运行方式数据和预先设定的调整信息，计算调整步长；

S3：通过所述调整步长调整发电机功率和负荷功率；

S4：根据调整电机功率和负荷功率进行潮流计算，通过潮流计算结果判断电网是否稳定，当电网稳定时潮流计算结束，否则重新设定所述调整步长，执行步骤S3。

按照本发明中流程图结合实例对具体步骤进行具体说明：

(1)获取基础运行方式数据；

础运行方式数据，包括：获取断面传输功率期望达到的目标值和系统基准容量；发电机组的有功出力上下限、调整步长、负荷的调整步长和母线电压的变化范围。

断面传输功率期望达到的目标，即指定断面期望的输电功率。结合具体实例做出进一步解释，如下：

以某网数据作为示例数据，将黑龙江-吉林断面作为关心断面称主断面，预设黑吉断面的功率输送极限值为33(p.u.)，黑送吉为正；黑吉断面由黑哈南500与吉合南合侧DK1之间的线路AC1118，黑哈南500与吉合南南侧DK2之间的线路AC113，黑永源500与黑永包永侧DK之间的线路AC108,黑林海500和黑林平林侧DK之间的线路AC110共同组成。

调整条件的设定包括：允许误差、最大功率调整次数、最大电压调整次数、发电机组的有功出力上下限、调整步长、负荷的调整步长和母线电压的变化范围。

调整内容包括：发电机调整、负荷调整和并联电容电抗调整；发电机调整为指定发电机调整序列，并在发电机的有功出力范围内进行调整。负荷调整为指定分区，将该分区内所有负荷按照比例增长或降低负荷功率。并联电容电抗调整为投入或退出并联电容电抗。

(2)基于所述基础运行方式数据和预先设定的调整信息，计算调整步长；

初始调整步长计算即断面功率步长调整计算，根据基础运行方式获取基础潮流中目标输电断面有功传输功率。将此传输功率与其对应的调整目标即断面的期望传输功率作差，即为输电断面的当前功率与期望功率之间的距离，即ΔD,初始调整步长一般取此距离的二分之一。

考虑误差的情况下，对初始调整步长进行修正，允许误差在调整条件中设置。采用如下公式计算调整步长：

式中：ΔP：调整步长；ΔD：为输电断面有功传输功率与输电断面的期望功率距离；ΔD/2：初始调整步长；ΔEP：允许误差；S_BASE：基准容量。

(3)通过所述调整步长调整发电机功率和负荷功率；

包括：基于所述预先设定的调整信息调整负荷分区内所有负荷功率；

基于所述预先设定的调整信息根据调整序列调整发电机组；

基于所述调整发电机组根据调整步长计算修正后发电机组有功调整步长和无功调整步长；

根据所述修正后发电机组有功调整步长和无功调整步长计算发电机组有功功率和无功功率。

发电机调整是根据调整条件中指定的拟调整的发电机和调整序列进行调整，当第一台可调的发电机达到上限或下限时，就调整下一台发电机组，直至所有的发电机都无法调整。发电机有功调整步长和无功调整步长在设置条件中设置分别为ΔPGi和ΔQGi；

负荷调整以各分区为单位，将分区内的所有负荷按照统一的比例增长或降低。负荷的有功调整步长和无功调整步长在设置条件中设置分别为ΔPLj和ΔQLj；

假设有N台发电机正向调有功即发电机要增大出力、M个负荷负向调有功即负荷要减少有功消耗；

采用下式对所述修正后发电机组有功调整步长进行计算：

式中：ΔP′_Gi：修正后发电机组有功调整步长；ΔP：调整步长；ΔP_Gi：发电机有功调整步长；P_Lj：负荷有功调整步长；M：有M个负荷负向调有功；N：有N台发电机正向调有功；

采用下式对所述修正后发电机组无功调整步长进行计算：

式中：ΔQ′_Gi：修正后发电机组无功调整步长；ΔQ_Gi：发电机无功调整步长。

采用下式对所述发电机组有功功率进行计算：

式中：

发电机组有功功率；

发电机有功调整步长；ΔP′_Gi：发电机修正后的有功调整步长；

采用下式对所述发电机组有功功率进行计算：

式中：

发电机组有功功率；

发电机无功调整步长；Q′_Gi：发电机修正后的无功调整步长。

若N台发电机中已有两台有功调至上限或下限，则实际参与调整的机组只有N-2台，实际调整步长计算公式中的N修改为N-2，以此类推。

同样的方法可计算减出力发电机、增加消耗的负荷的实际调整步长。

(4)根据调整电机功率和负荷功率进行潮流计算，通过潮流计算结果判断电网是否稳定，当电网稳定时潮流计算结束，否则重新设定所述调整步长，执行步骤S3。

根据更新后的数据进行潮流计算；

若潮流收敛，进行判断是否存在电压越线的母线；若不收敛，将所述调整步长减半，同时删除不收敛的潮流作业，执行步骤S3；

若存在电压越线的母线，进行并联电容电抗的投退，直到不存在电压越限的母线，或达到电压调整的最大调整次数；若不存在电压越线的母线或已经达到电压调整的最大调整次数，进行判断调整步长与允许误差的大小；

当调整步长大于允许误差，若所述电网稳定，保持调整步长不变，执行步骤S3；否则，调整步长减半，执行步骤S3；

当调整步长不大于允许误差，若所述电网稳定，潮流计算结束；否则，以最后一次评估所述电网稳定的潮流输出，潮流计算结束。

结合具体事例进行说明，如下：

获取断面当前功率值，与推演目标比较，低于或者高于推演目标不同的情况决定了机组调整的方式以及调整量。最大功率调整次数为20次，最大电压调整次数为2。

根据当前方式数据计算组成黑吉断面的线路功率的和，如表1-3所示，所示初始有功为18.5，期望的断面输送功率为33，允许误差为1，分别计算输电断面的当前功率与期望功率之间的距离ΔD和修正后的距离ΔP。

表1断面初始有功值与第一步调整后值的比较情况表

断面名称	初始有功(p.u.)	第一步调整后的有功值(p.u.)
			黑吉	18.5	24.3

表2断面初始有功值与第二步调整后值的比较情况表

断面名称	初始有功(p.u.)	第二步调整后的有功值(p.u.)
			黑吉	18.5	28.3

表3断面初始有功值与第三步调整后值的比较情况表

断面名称	初始有功(p.u.)	第三步调整后的有功值(p.u.)
			黑吉	18.5	30.3

调整黑龙江、辽宁两省的开机方式调整方式如下：

(1)黑牡二B厂G8和黑齐热厂G1机组投运，送出功率分别为3和3，同时辽营口负荷L1和辽丹东负荷L2增大有功功率分别为3和3。

(2)黑哈平南G1和黑鸡西厂G8机组投运，送出功率分别为3.5和0.5，同时辽南票负荷L2和辽蒲石河负荷L1增大有功功率分别为1和3。

(3)黑双鸭山A厂G1机组投运，送出功率为2,同时辽沈海负荷L2增大有功功率。

上述每一个步骤实施调整后观察断面的功率变化情况，并根据变化情况计算下一个步骤的调整值，第一步调整后发现断面功率值都呈现增长趋势，更接近目标值，继续保持辽宁负荷功率增长和黑龙江机组投运的方式确定第二步的调整策略，第二部调整后有功值更接近目标值，第三步调整策略继续前述原则，发现经过三步的调整，断面功率值已由初始值变化为目标值。调整过程中未发生母线电压越限的情况，不进行并联电容和并联电抗的投退。

本申请实施例中，还提供了一种自动潮流调整系统，包括：

数据获取模块：用于当电网出现波动时，获取基础运行方式数据；

计算模块：用于基于所述基础运行方式数据和预先设定的调整信息，计算调整步长；

调整模块：用于通过所述调整步长调整发电机功率和负荷功率；

判断模块：用于根据调整电机功率和负荷功率进行潮流计算，通过潮流计算结果判断电网是否稳定，当电网稳定时潮流计算结束，否则重新设定所述调整步长，执行步骤S3。

所述计算模块包括：基于所述基础运行方式数据和预先设定的调整信息，采用如下公式计算调整步长：

式中：ΔP：调整步长；ΔD：输电断面有功传输功率与输电断面的期望功率距离；ΔD/2：初始调整步长；ΔEP：允许误差；S_BASE：基准容量。

数据获取模块，包括：输电断面有功传输功率和基准容量。

调整模块，包括：基于所述预先设定的调整信息调整负荷分区内所有负荷功率；

基于所述预先设定的调整信息根据调整序列调整发电机组；

基于所述调整发电机组根据调整步长计算修正后发电机组有功调整步长和无功调整步长；

根据所述修正后发电机组有功调整步长和无功调整步长计算发电机组有功功率和无功功率。

根据调整序列调整发电机组，包括：

当第一台可调的发电机达到上限或下限时，调整下一台发电机，直至所述发电机组所有的发电机都无法调整。

基于所述调整发电机组根据调整步长计算修正后发电机组有功调整步长和无功调整步长，包括：

采用下式对所述修正后发电机组有功调整步长进行计算：

式中：ΔP′_Gi：修正后发电机组有功调整步长；ΔP：调整步长；ΔP_Gi：发电机有功调整步长；P_Lj：负荷有功调整步长；M：有M个负荷负向调有功；N：有N台发电机正向调有功；

采用下式对所述修正后发电机组无功调整步长进行计算：

式中：ΔQ′_Gi：修正后发电机组无功调整步长；ΔQ_Gi：发电机无功调整步长。

根据所述修正后发电机组有功调整步长和无功调整步长计算发电机组有功功率和无功功率，包括：

采用下式对所述发电机组有功功率进行计算：

式中：

发电机组有功功率；

发电机有功调整步长；ΔP′_Gi：发电机修正后的有功调整步长；

采用下式对所述发电机组有功功率进行计算：

式中：

发电机组有功功率；

发电机无功调整步长；Q′_Gi：发电机修正后的无功调整步长。

判断模块，包括：根据更新后的数据进行潮流计算；

若潮流收敛，进行判断是否存在电压越线的母线；若不收敛，将所述调整步长减半，同时删除不收敛的潮流作业，执行步骤S3；

若存在电压越线的母线，进行并联电容电抗的投退，直到不存在电压越限的母线，或达到电压调整的最大调整次数；若不存在电压越线的母线或已经达到电压调整的最大调整次数，进行判断调整步长与允许误差的大小；

当调整步长大于允许误差，若所述电网稳定，保持调整步长不变，执行步骤S3；否则，调整步长减半，执行步骤S3；

当调整步长不大于允许误差，若所述电网稳定，潮流计算结束；否则，以最后一次评估所述电网稳定的潮流输出，潮流计算结束。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、系统、和计算机程序产品的流程图和方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和方框图中的每一流程和方框、以及流程图和方框图中的流程和方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。

Claims (7)

1.一种自动潮流调整方法，其特征在于，所述方法包括：

S1：当电网出现波动时，获取基础运行方式数据；

S2：基于所述基础运行方式数据和预先设定的调整信息，计算调整步长；

S3：通过所述调整步长调整发电机功率和负荷功率；

S4：根据调整电机功率和负荷功率进行潮流计算，通过潮流计算结果判断电网是否稳定，当电网稳定时潮流计算结束，否则重新设定所述调整步长，执行步骤S3；

所述获取基础运行方式数据包括：输电断面有功传输功率和基准容量；

所述预先设定的调整信息，包括：输电断面的期望功率、设定允许误差、最大功率调整次数、最大电压调整次数、发电机组的有功出力上下限、发电机组有功调整步长、发电机组无功调整步长、负荷有功调整步长、负荷无功调整步长、母线电压的变化范围、发电机、负荷以及并联电容电抗；

所述基于所述基础运行方式数据和预先设定的调整信息，采用如下公式计算调整步长：

式中：ΔP：调整步长；ΔD：为输电断面有功传输功率与输电断面的期望功率距离；ΔD/2：初始调整步长；ΔEP：允许误差；S_BASE：基准容量。

2.如权利要求1所述的一种自动潮流调整方法，其特征在于，所述通过所述调整步长调整发电机功率和负荷功率，包括：

基于所述预先设定的调整信息调整负荷分区内所有负荷功率；

基于所述预先设定的调整信息根据调整序列调整发电机组；

基于所述调整发电机组根据调整步长计算修正后发电机组有功调整步长和无功调整步长；

根据所述修正后发电机组有功调整步长和无功调整步长计算发电机组有功功率和无功功率。

3.如权利要求2所述的一种自动潮流调整方法，其特征在于，所述根据调整序列调整发电机组，包括：

当第一台可调的发电机达到上限或下限时，调整下一台发电机，直至所述发电机组所有的发电机都无法调整。

4.如权利要求2所述的一种自动潮流调整方法，其特征在于，所述基于所述调整发电机组根据调整步长计算修正后发电机组有功调整步长和无功调整步长，包括：

采用下式对所述修正后发电机组有功调整步长进行计算：

式中：ΔP′_Gi：修正后发电机组有功调整步长；ΔP：调整步长；ΔP_Gi：发电机有功调整步长；P_Lj：负荷有功调整步长；M：有M个负荷负向调有功；N：有N台发电机正向调有功；

采用下式对所述修正后发电机组无功调整步长进行计算：

式中：ΔQ′_Gi：修正后发电机组无功调整步长；ΔQ_Gi：发电机无功调整步长。

5.如权利要求2所述的一种自动潮流调整方法，其特征在于，所述根据所述修正后发电机组有功调整步长和无功调整步长计算发电机组有功功率和无功功率，包括：

采用下式对所述发电机组有功功率进行计算：

式中：

发电机组有功功率；

发电机有功调整步长；ΔP′_Gi：发电机修正后的有功调整步长；

采用下式对所述发电机组无功功率进行计算：

式中：

发电机组无功功率；

发电机无功调整步长；Q′_Gi：发电机修正后的无功调整步长。

6.如权利要求1所述的一种自动潮流调整方法，其特征在于，所述根据调整电机功率和负荷功率进行潮流计算，通过潮流计算结果判断电网是否稳定，当电网稳定时潮流计算结束，否则重新设定所述调整步长，执行步骤S3，包括：

根据更新后的数据进行潮流计算；

若潮流收敛，进行判断是否存在电压越线的母线；若不收敛，将所述调整步长减半，同时删除不收敛的潮流作业，执行步骤S3；

若存在电压越线的母线，进行并联电容电抗的投退，直到不存在电压越限的母线，或达到电压调整的最大调整次数；若不存在电压越线的母线或已经达到电压调整的最大调整次数，进行判断调整步长与允许误差的大小；

当调整步长大于允许误差，若所述电网稳定，保持调整步长不变，执行步骤S3；否则，调整步长减半，执行步骤S3；

当调整步长不大于允许误差，若所述电网稳定，潮流计算结束；否则，以最后一次评估所述电网稳定的潮流输出，潮流计算结束。

7.一种自动潮流调整系统，其特征在于，所述系统包括：

数据获取模块：用于当电网出现波动时，获取基础运行方式数据；

计算模块：用于基于所述基础运行方式数据和预先设定的调整信息，计算调整步长；

调整模块：用于通过所述调整步长调整发电机功率和负荷功率；

判断模块：用于根据调整电机功率和负荷功率进行潮流计算，通过潮流计算结果判断电网是否稳定；

所述计算模块包括：基于所述基础运行方式数据和预先设定的调整信息，采用如下公式计算调整步长：

式中：ΔP：调整步长；ΔD：输电断面有功传输功率与输电断面的期望功率距离；ΔD/2：初始调整步长；ΔEP：允许误差；S_BASE：基准容量。

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