CN110929212B - 大电网薄弱热稳定断面搜索及限额制定的在线计算方法 - Google Patents

Abstract

一种大电网薄弱热稳定断面搜索及限额制定的在线计算方法，包括以下步骤：利用直流潮流法计算大电网单一元件故障后的潮流转移，获得其他元件上的潮流变化量与故障相关元件初始潮流之间的潮流转移线性表达式；筛选风险支路和威胁元件，并通过风险支路加威胁元件的原则确定薄弱热稳定断面；根据潮流转移线性表达式，采用风险加权的薄弱热稳定断面监控指标构造方法构造断面监控指标及制定断面限额；合并由并联支路构成的相近断面；对并联支路构成的断面监控指标及限额进行优化；采用交流潮流法修正监控指标中的潮流转移比。本设计适应于在线应用，且所得出的断面及限额与电力系统运行方式实时匹配，不受系统运行方式变化的限制。

Description

大电网薄弱热稳定断面搜索及限额制定的在线计算方法

技术领域

本发明涉及电力系统安全稳定分析领域，尤其涉及一种大电网薄弱热稳定断面搜索及限额制定的在线计算方法。

背景技术

目前，我国电网调度运行中对输电断面热稳定安全的防控主要通过确定输电断面构成元件、确定断面限额及实时监控三个环节来实施。根据《电力系统安全稳定导则》中的N-1原则，必须确保电力系统发生任一元件无故障或故障断开后，其他元件不过负荷，该约束称为电力系统的热稳定约束。为了保证电力系统实时满足热稳定约束，针对电力系统正常运行方式及N-1方式，调控机构均需要事先确定输电断面构成及各断面的有功控制限额，并由调控人员将这些断面的有功实时控制在限额以内，这些断面称为热稳定断面，对应的限额称为热稳定限额。

目前，我国调控机构采用的输电断面构成及控制限额均由电网运行方式专业人员通过离线分析、人工选择确定。一方面，由于人类计算能力的局限性，人工发现的断面通常只反映极端运行方式下电网的薄弱环节，对在线运行方式变化的适应性不强。随着大规模间歇性新能源接入和不同季节电源开机方式的显著变化，电网潮流方式变化更加频繁和显著，关键的输电断面可能频繁发生变化，传统的离线分析方法已难以实时匹配电网运行方式的快速变化，可能导致关键断面的遗漏，严重危及电网安全稳定运行。另一方面，调度运行实践表明，受开机方式及负荷等因素的影响，在不同运行方式下热稳极限可能会有较大变化，而离线限额是各种运行方式下的最小限额，因此在大多数运行方式下该限额过于保守，限制了设备的输变电能力。然而，部分区域电网在近几年高峰用电时段屡屡出现因断面卡口造成的电力传输受阻的情况，已严重影响到持续可靠供电。研究实时匹配系统运行方式的输电断面在线搜索方法已成为电力调度中的一项迫切需求。

我国目前采用的离线计算确定的断面及限额方法较为粗放，无法实时匹配电网实时运行方式，输电断面有可能遗漏造成安全风险，而且限额过于保守限制了断面的输变电能力，难以满足当前调度运行的精细化需求。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的离线断面及限额无法匹配电网实时运行方式的缺陷与问题，提供一种适应于在线应用，且所得出的断面及限额与运行方式实时匹配，不受系统运行方式变化限制的大电网薄弱热稳定断面搜索及限额制定的在线计算方法。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种大电网薄弱热稳定断面搜索及限额制定的在线计算方法，该方法包括以下步骤：

A、计时器达到计算周期T，则启动一轮计算，获取当前大电网运行方式数据，包括大电网网络拓扑连接关系、各元件模型参数、运行参数；

B、利用直流潮流法计算大电网单一元件故障后的潮流转移，获得其他元件上的潮流变化量与故障相关元件初始潮流之间的潮流转移线性表达式；

C、将各故障元件初始潮流代入潮流转移线性表达式，确定故障后其他各元件的潮流后，筛选风险支路和威胁元件，并通过风险支路加威胁元件的原则确定薄弱热稳定断面；

D、根据潮流转移线性表达式，采用风险加权的薄弱热稳定断面监控指标构造方法构造断面监控指标及制定断面限额；

E、合并由并联支路构成的相近薄弱热稳定断面；

F、根据并联支路的潮流比例固定的特点，对并联支路构成的薄弱热稳定断面的监控指标及限额进行优化；

G、采用交流潮流法修正监控指标中的潮流转移比；

H、将计算得到的薄弱热稳定断面监控指标及限额结果更新到断面监控指标及限额列表，该列表在调度员监控界面上展示，并将计时器置零，开始计时，当到达计时周期T后返回步骤A开始新一轮计算。

步骤B中，所述大电网单一元件故障包括支路开断故障、有功元件跳闸故障和母线跳闸故障，所述支路开断故障包括线路开断故障和变压器支路开断故障，所述有功元件跳闸故障包括机组跳闸故障和直流闭锁故障。

所述有功元件跳闸故障的潮流转移计算中考虑了机组一次调频的影响。

对于单一故障引起安控装置动作导致切机、切负荷的情况，则将切机和切负荷产生的潮流转移按有功元件跳闸故障的方法计算，并将该潮流转移与单一元件故障的潮流转移叠加得到实际的潮流转移。

所述母线跳闸故障的潮流转移计算采用了虚拟短线开断的等效转化方法。

三类故障后任意支路有功功率都表示为故障前相关元件有功功率的线性叠加，则潮流转移线性表达式为：

上式中，F为单一元件故障集；F_q为F中的第q个元素；

为故障F_q发生后支路k的有功功率；

为支路k的基态有功功率，上标0表示基态；k_i为元件i对支路k的潮流转移比；P_i ⁰为元件i的基态有功功率；C(q)为与故障F_q潮流转移相关的元件集；

当故障F_q为支路开断故障，则元件集C(q)仅包含开断的支路；

当故障F_q为有功元件跳闸故障，则元件集C(q)仅包含跳闸的有功元件；

当故障F_q为母线跳闸故障，则元件集C(q)包含母线所在开关站的第1至第N-1串开关所接带的设备。

步骤C中，风险支路应同时满足以下三个条件：

(1)故障后负载率超过警戒值的支路，其判据式为：

上式中，P_kmax为支路k的热稳有功功率极限；N_F为故障集F包含的故障数；警戒值为0.8；

(2)故障后重载率比基态重载率增长超过10﹪的支路，其判据式为：

(3)出线数不大于2的电厂的送出线路应排除在外；

风险支路确定后，再确定与风险支路对应的威胁元件，元件集C(q)与故障F_q是一一对应的，确定威胁元件等同于确定威胁故障，对于选定的风险支路k，同时满足以下两个条件的故障F_q即为威胁故障：

通过风险支路加威胁元件的原则确定薄弱热稳定断面是指每一个威胁故障所对应元件集C(q)中的元件都与风险支路k共同构成一个薄弱热稳定断面。

步骤D中，设筛选出的风险支路为k，威胁元件为元件集C(q)中的所有元件，则监控指标的表达式为：

上式中，S_k为监控指标；

监控指标的限额为支路k的热稳有功功率极限P_kmax。

步骤E中，由并联支路构成的相近薄弱断面的合并方法为：威胁故障发生后风险支路的负载率高的断面保留，负载率低的断面删除。

步骤F中，优化的方法为：将断面监控指标由支路有功功率加权形式转化为各支路有功功率直接相加的形式。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明针对大电网任意单一元件预想故障提出了薄弱热稳定断面搜索、限额制定的在线算法；采用直流潮流法计算结合交流潮流法校验修正的策略，兼顾计算精度与计算速度要求，适应于在线应用；所得出的断面及限额与运行方式实时匹配，不受系统运行方式变化的限制，其优势明显：可对正常方式及N-1检修方式的离线计算结果进行检验，避免遗漏断面，增加了安全保障；在线限额通常比离线限额宽松，将来得到实际应用后可释放断面的输变电能力；当系统出现离线计算中未涉及的N-2及以上严重故障方式时，搜索的断面及限额可为故障处置提供重要技术支撑。

附图说明

图1是本发明大电网薄弱热稳定断面搜索及限额制定的在线计算方法的流程图。

图2是本发明中展示将母线故障转化为虚拟短线开断的示意图(同时也作为展示与母线故障潮流转移相关的元件集的示意图)。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图1，一种大电网薄弱热稳定断面搜索及限额制定的在线计算方法，该方法包括以下步骤：

A、计时器达到计算周期T，则启动一轮计算，获取当前大电网运行方式数据，包括大电网网络拓扑连接关系、各元件模型参数、运行参数；

B、利用直流潮流法计算大电网单一元件故障后的潮流转移，获得其他元件上的潮流变化量与故障相关元件初始潮流之间的潮流转移线性表达式；

C、将各故障元件初始潮流代入潮流转移线性表达式，确定故障后其他各元件的潮流后，筛选风险支路和威胁元件，并通过风险支路加威胁元件的原则确定薄弱热稳定断面；

D、根据潮流转移线性表达式，采用风险加权的薄弱热稳定断面监控指标构造方法构造断面监控指标及制定断面限额；

E、合并由并联支路构成的相近薄弱热稳定断面；

F、根据并联支路的潮流比例固定的特点，对并联支路构成的薄弱热稳定断面的监控指标及限额进行优化；

G、采用交流潮流法修正监控指标中的潮流转移比；

H、将计算得到的薄弱热稳定断面监控指标及限额结果更新到断面监控指标及限额列表，该列表在调度员监控界面上展示，并将计时器置零，开始计时，当到达计时周期T后返回步骤A开始新一轮计算。

步骤B中，所述大电网单一元件故障包括支路开断故障、有功元件跳闸故障和母线跳闸故障，所述支路开断故障包括线路开断故障和变压器支路开断故障，所述有功元件跳闸故障包括机组跳闸故障和直流闭锁故障。

所述有功元件跳闸故障的潮流转移计算中考虑了机组一次调频的影响。

对于单一故障引起安控装置动作导致切机、切负荷的情况，则将切机和切负荷产生的潮流转移按有功元件跳闸故障的方法计算，并将该潮流转移与单一元件故障的潮流转移叠加得到实际的潮流转移。

所述母线跳闸故障的潮流转移计算采用了虚拟短线开断的等效转化方法。

三类故障后任意支路有功功率都表示为故障前相关元件有功功率的线性叠加，则潮流转移线性表达式为：

上式中，F为单一元件故障集；F_q为F中的第q个元素；

为故障F_q发生后支路k的有功功率；

为支路k的基态有功功率，上标0表示基态；k_i为元件i对支路k的潮流转移比；P_i ⁰为元件i的基态有功功率；C(q)为与故障F_q潮流转移相关的元件集；

当故障F_q为支路开断故障，则元件集C(q)仅包含开断的支路；

当故障F_q为有功元件跳闸故障，则元件集C(q)仅包含跳闸的有功元件；

当故障F_q为母线跳闸故障，则元件集C(q)包含母线所在开关站的第1至第N-1串开关所接带的设备。

步骤C中，风险支路应同时满足以下三个条件：

(1)故障后负载率超过警戒值的支路，其判据式为：

上式中，P_kmax为支路k的热稳有功功率极限；N_F为故障集F包含的故障数；警戒值为0.8；

(2)故障后重载率比基态重载率增长超过10﹪的支路，其判据式为：

(3)出线数不大于2的电厂的送出线路应排除在外；

风险支路确定后，再确定与风险支路对应的威胁元件，元件集C(q)与故障F_q是一一对应的，确定威胁元件等同于确定威胁故障，对于选定的风险支路k，同时满足以下两个条件的故障F_q即为威胁故障：

通过风险支路加威胁元件的原则确定薄弱热稳定断面是指每一个威胁故障所对应元件集C(q)中的元件都与风险支路k共同构成一个薄弱热稳定断面。

步骤D中，设筛选出的风险支路为k，威胁元件为元件集C(q)中的所有元件，则监控指标的表达式为：

上式中，S_k为监控指标；

监控指标的限额为支路k的热稳有功功率极限P_kmax。

步骤E中，由并联支路构成的相近薄弱断面的合并方法为：威胁故障发生后风险支路的负载率高的断面保留，负载率低的断面删除。

步骤F中，优化的方法为：将断面监控指标由支路有功功率加权形式转化为各支路有功功率直接相加的形式。

本发明的原理说明如下：

大电网单一元件故障包含大电网中的单一线路(同杆并架双回线路也视为单一线路)、直流、机组、母线的跳闸。

风险支路应同时满足以下条件：1、将故障相关元件的初始潮流代入潮流转移表达式，即可得到任意元件故障后的潮流，对所有单一元件故障逐一计算潮流转移，即可得到任意元件在任意单一元件故障后的潮流；当支路k的故障后有功功率超过警戒值(本设计取为80％的热稳有功功率极限)，则支路k可能是风险支路；2、除了上述条件，还应该区分支路重载是由支路本身重载导致的还是故障引起的，基态重载元件可直接作为单设备断面，后者才是本设计筛选的目标；为了排除单纯的基态重载情况，应该增加第二个条件，即故障后重载率比基态重载率增长超过10％(本设计取为10％)；3、此外，出线数不大于2的电厂的送出线路应排除在外。发电厂出线的设计载流量考虑了机组满发且发生出线N-1故障时其他送出线路不过载的约束，为了避免搜索出无效断面，搜索风险支路时电厂出线应特殊考虑；按电厂出线数不同进行讨论。1)当送出线路为一回线时，显然该线路满足机组满发要求，不存在热稳问题；2)当送出线路数为两回时，其中任一回线跳闸，另一回线设计载流量可满足机组满发要求，不可能过载；若两回线路为同杆并架线路，考虑其同时跳闸，这两回出线功率变为0，也不存在过载风险；3)当送出线路为三回及以上时，若基态方式就存在停运线路，此时电厂外送线路数减少，若机组满发且发生N-1跳闸可能导致外送线路过载；若基态方式没有停运线路，但是外送线路有两回同杆并架线路，考虑其同时跳闸，也可能导致其他线路过载。综上，对于出线数不超过2的电厂的出线，不应作为风险支路。

本设计提出了将母线跳闸转化为虚拟短线开断的方法，使故障后潮流转移关系得以显性表达；为保证求解速度和计算精度，采用直流法搜索与交流法校验修正相结合的计算策略。

实施例：

参见图1，一种大电网薄弱热稳定断面搜索及限额制定的在线计算方法，该方法包括以下步骤：

A、计时器达到计算周期T，则启动一轮计算，获取当前大电网运行方式数据，包括大电网网络拓扑连接关系、各元件模型参数、运行参数；求解电网络电纳矩阵B及其逆矩阵A；

B、利用直流潮流法计算大电网N-1故障(含同杆并架的N-2线路故障)后的潮流转移，获得其他元件上的潮流变化量与故障相关元件初始潮流之间的潮流转移线性表达式，并确定与各故障潮流转移相关的元件集C(q)；本步骤的目的是建立各元件潮流变化的表达式，该表达式用故障相关元件的初始潮流线性表达；故障包括支路开断故障、有功元件跳闸故障和母线跳闸故障，所述支路开断故障包括线路开断故障和变压器支路开断故障，所述有功元件跳闸故障包括机组跳闸故障和直流闭锁故障；

(1)支路开断故障潮流转移表达式为：

上式中，

为支路l开断后支路k的有功功率变化量；D_k-l为支路l对支路k的潮流转移比；

P_l ⁰分别为支路k、支路l的基态有功功率，上标0表示基态；

由上式可知，该类故障的潮流转移元件集C(q)仅包含开断的支路；

(2)有功元件跳闸故障的潮流转移表达式的求解过程为：

设跳闸机组(或闭锁直流)为G_g，则各机组的有功功率缺额分摊因子为：

上式中，G为运行机组集合，共N_G台机组，G_m表示第m台机组；

为机组G_m的额定功率；δ_m为机组G_m的静态调差系数；

当一次调频动作导致机组出力超出其调节范围时，该机组不参与调节；例如发生机组跳闸时，则已处于最大出力的机组不参与有功功率缺额分摊；

当机组g跳闸，则支路k的有功功率表达式为：

上式中，

表示机组G_g跳闸后支路k的有功功率；

表示跳闸机组基态有功功率，若为本区域送出直流闭锁，则上式右边第一个负号改为正号；x_k表示支路k的电抗；A表示故障前电网络电纳矩阵B的逆矩阵；A_i，j表示A矩阵的第i行第j列元素；s(k)、e(k)分别表示支路k的起、止节点号；

由上式可知，该类故障的潮流转移元件集C(q)仅包含跳闸的有功元件本身；

(3)母线跳闸故障的潮流转移计算采用了虚拟短线开断的等效转化方法，具体如下：

以如图2所示为例进行阐述，所示开关站有3个完整串，故障前Ⅰ母停运，发生Ⅱ母跳闸导致支路1、2，支路3、4，支路5、6分别在本变电站出串运行；

设支路2、4、6与开关站的连接节点分别为a、b、c，Ⅱ母与各开关串连接节点为d，将连线a-d、b-d、c-d分别看作三段阻抗为0的短线；从拓扑分析可知，短线a-d、b-d跳闸后，短线c-d此时连接于支路5、6构成的出串支路上，为充电运行状态，本身并没有潮流，其跳闸与否都不会造成潮流变化，故Ⅱ母跳闸可等价为短线a-d、b-d跳闸；推广至一般情形，对于N个完整开关串的母线一停一跳的潮流转移，进行N-1次虚拟短线开断计算即可；

由基尔霍夫电流定律，短线a-d、b-d的基态潮流分别为：

上式中，

P₁ ⁰、P₂ ⁰、P₃ ⁰、P₄ ⁰分别表示短线a-d、b-d及支路1、2、3、4的基态有功功率；上式有功功率正方向的规定：支路1、2、3、4以本站流出为正，短线a-d、b-d均以起始节点流向终止节点为正；

借助支路开断的潮流转移计算方法，可得依次开断短线a-d、b-d后的其他支路的潮流表达式：

上式中，

分别为短线a-d开断后支路k、短线b-d的有功功率；D_k-(a-d)为基态方式下开断短线a-d，短线a-d对支路k的潮流转移比；

为开断短线a-d的基础上再开断短线b-d，短线b-d对支路k的潮流转移比；

为依次开断短线a-d、b-d后支路k的有功功率；

综合上述三个式子，可得支路k潮流用相关支路的初始潮流线性表达式：

由上式可知，该类故障的故障相关元件集C(q)仅包含跳闸母线所连接的第1至第N-1串开关所接带的设备(N为跳闸母线所在的开关站的开关串总数)，图2中实例是指支路1、2、3、4；

母线跳闸故障的潮流转移表达式的具体计算实现为：

仍以图2所示为例介绍计算实现方法，采用直流潮流法计算母线故障潮流转移，其关键是计算出网络的电纳矩阵；故障前该站所有支路均相互连接，网络节点只有一个，c、d节点等电位因此可以合并为一个节点d代表原网络节点；为了适应短线开断计算，增设2个节点a和b，且电网络的电纳矩阵B应作如下修正：

①B矩阵增加两行两列零元素，对应新增节点a、b；

②对于原节点d，它不再与第1、2串设备相连，改为与短线a-d、b-d连接，因此，应对原B矩阵进行删除支路1、2、3、4及追加a-d、b-d支路的元素修改操作，修改方法为现有技术，较为成熟，此处从略；应注意，第1、2串设备与本站的连接节点应该由原来的d分别改为a、b；a-d、b-d支路的电抗为0，可用较小的数代替，本实施例取为0.0001Ω；

③a节点进行追加支路1、2、a-d的操作；b节点应进行追加支路3、4、b-d的操作；

④逐一开断短线a-d、b-d，依次进行删除a-d、b-d支路的修改操作，并在每次删除一个短线后得到开断该短线后支路k的潮流转移表达式；

⑤综合每次开断一个短线的潮流转移表达式即可得到母线故障引起的支路k的潮流转移的线性表达式；

三类故障后任意支路有功功率都表示为故障前相关元件有功功率的线性叠加，则潮流转移线性表达式为：

上式中，F为单一元件故障集；F_q为F中的第q个元素；

为故障F_q发生后支路k的有功功率；

为支路k的基态有功功率，上标0表示基态；k_i为元件i对支路k的潮流转移比；P_i ⁰为元件i的基态有功功率；C(q)为与故障F_q潮流转移相关的元件集；

对于单一故障引起安控装置动作导致切机、切负荷的情况，则将切机和切负荷产生的潮流转移按有功元件跳闸故障的方法计算，并将该潮流转移与单一元件故障的潮流转移叠加得到实际的潮流转移；

C、将各故障元件初始潮流代入潮流转移线性表达式，确定故障后其他各元件的潮流后，筛选风险支路和威胁元件，并通过风险支路加威胁元件的原则确定薄弱热稳定断面；

风险支路应同时满足以下三个条件：

(1)故障后负载率超过警戒值的支路，其判据式为：

上式中，P_kmax为支路k的热稳有功功率极限；N_F为故障集F包含的故障数；警戒值为0.8；

(2)故障后重载率比基态重载率增长超过10﹪的支路，其判据式为：

(3)出线数不大于2的电厂的送出线路应排除在外；

风险支路确定后，再确定与风险支路对应的威胁元件，元件集C(q)与故障F_q是一一对应的，确定威胁元件等同于确定威胁故障，对于选定的风险支路k，同时满足以下两个条件的故障F_q即为威胁故障：

通过风险支路加威胁元件的原则确定薄弱热稳定断面是指每一个威胁故障所对应元件集C(q)中的元件都与风险支路k共同构成一个薄弱热稳定断面；

D、根据潮流转移线性表达式，采用风险加权的薄弱热稳定断面监控指标构造方法构造断面监控指标及制定断面限额；

设筛选出的风险支路为k，威胁元件为元件集C(q)中的所有元件，则监控指标的表达式为：

上式中，S_k为监控指标，式子右边与潮流转移线性表达式相同；

上式所示监控指标为故障后支路k的有功功率，因此监控指标的限额直接取为支路k的热稳有功功率极限P_kmax即可；

E、合并由并联支路构成的相近薄弱热稳定断面，以减少冗余断面；

实际电网中广泛存在同起止节点的双回线、三回线、并列变压器等并联支路结构，由于并联支路具有相似的潮流特性，将得到两个甚至多个相近的断面；根据并联支路存在固定的潮流比例关系，可将相近断面合并；

以并联双支路为例说明合并方法，并联多支路的处理方法类似；根据并联支路在断面中所处角色不同，由其构成的断面可归纳为三类，每类断面为两个相近断面(相近断面数量与并联支路数相等)，如表1所示，其中l₁、l₂为并联支路，l₃为其他支路；每一类的两个断面均可合并，合并的方法即是威胁故障发生后风险支路的负载率较高的断面保留，负载率较低的删除；

表1涉及并联支路的断面的合并

考虑到母线跳闸故障，表1中的l₃可能表示多个元件；

F、根据并联支路的潮流比例固定的特点，对并联支路构成的薄弱热稳定断面的监控指标及限额进行优化；

监控指标中的潮流转移比为小数，在实际使用中不方便；若断面构成支路为并联支路，根据并联支路潮流分布比例固定的特点，可将该断面的监控指标及限额进行优化；以并联双支路断面为例说明优化方法，多支路情况依此类推；假设线路l₁、l₂为并联支路，由它们构成的断面监控指标为：

上式中，

为支路l₂向l₁的潮流转移比；

分别是l₁、l₂的基态功率；

为风险支路l₁对应断面监控指标；

为l₁的热稳定有功功率极限；

忽略线路电阻时，并联支路的有功功率与支路电抗成反比，断面监控指标及限额可转化为：

上式中，左侧为监控指标，右侧为限额；该方法将断面监控指标由支路有功功率加权形式转化为各支路有功功率直接相加的形式，实用性更强；

G、采用交流潮流法修正监控指标中的潮流转移比；

为了修正直流潮流法计算带来的误差，将得到的断面监控指标所涉及的故障和风险支路k，重新采用交流潮流计算支路k的潮流转移表达式，修正断面监控指标中的潮流转移比；

H、将计算得到的薄弱热稳定断面监控指标及限额结果更新到断面监控指标及限额列表，该列表在调度员监控界面上展示，并将计时器置零，开始计时，当到达计时周期T后返回步骤A开始新一轮计算。

经实际华中电网算例验证，采用本实施例，计算时间5分钟以内，满足在线应用要求。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种大电网薄弱热稳定断面搜索及限额制定的在线计算方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

A、计时器达到计算周期T，则启动一轮计算，获取当前大电网运行方式数据，包括大电网网络拓扑连接关系、各元件模型参数、运行参数；

B、利用直流潮流法计算大电网单一元件故障后的潮流转移，获得其他元件上的潮流变化量与故障相关元件初始潮流之间的潮流转移线性表达式；

C、将各故障元件初始潮流代入潮流转移线性表达式，确定故障后其他各元件的潮流后，筛选风险支路和威胁元件，并通过风险支路加威胁元件的原则确定薄弱热稳定断面；

D、根据潮流转移线性表达式，采用风险加权的薄弱热稳定断面监控指标构造方法构造断面监控指标及制定断面限额；

E、合并由并联支路构成的相近薄弱热稳定断面；

F、根据并联支路的潮流比例固定的特点，对并联支路构成的薄弱热稳定断面的监控指标及限额进行优化；

G、采用交流潮流法修正监控指标中的潮流转移比；

H、将计算得到的薄弱热稳定断面监控指标及限额结果更新到断面监控指标及限额列表，该列表在调度员监控界面上展示，并将计时器置零，开始计时，当到达计时周期T后返回步骤A开始新一轮计算。

2.根据权利要求1所述的一种大电网薄弱热稳定断面搜索及限额制定的在线计算方法，其特征在于：步骤B中，所述大电网单一元件故障包括支路开断故障、有功元件跳闸故障和母线跳闸故障，所述支路开断故障包括线路开断故障和变压器支路开断故障，所述有功元件跳闸故障包括机组跳闸故障和直流闭锁故障。

3.根据权利要求2所述的一种大电网薄弱热稳定断面搜索及限额制定的在线计算方法，其特征在于：所述有功元件跳闸故障的潮流转移计算中考虑了机组一次调频的影响。

4.根据权利要求3所述的一种大电网薄弱热稳定断面搜索及限额制定的在线计算方法，其特征在于：对于单一故障引起安控装置动作导致切机、切负荷的情况，则将切机和切负荷产生的潮流转移按有功元件跳闸故障的方法计算，并将该潮流转移与单一元件故障的潮流转移叠加得到实际的潮流转移。

5.根据权利要求4所述的一种大电网薄弱热稳定断面搜索及限额制定的在线计算方法，其特征在于：所述母线跳闸故障的潮流转移计算采用了虚拟短线开断的等效转化方法。

6.根据权利要求2所述的一种大电网薄弱热稳定断面搜索及限额制定的在线计算方法，其特征在于：三类故障后任意支路有功功率都表示为故障前相关元件有功功率的线性叠加，则潮流转移线性表达式为：

上式中，F为单一元件故障集；F_q为F中的第q个元素；

为故障F_q发生后支路k的有功功率；

为支路k的基态有功功率，上标0表示基态；k_i为元件i对支路k的潮流转移比；P_i ⁰为元件i的基态有功功率；C(q)为与故障F_q潮流转移相关的元件集；

当故障F_q为支路开断故障，则元件集C(q)仅包含开断的支路；

当故障F_q为有功元件跳闸故障，则元件集C(q)仅包含跳闸的有功元件；

当故障F_q为母线跳闸故障，则元件集C(q)包含母线所在开关站的第1至第N-1串开关所接带的设备。

7.根据权利要求6所述的一种大电网薄弱热稳定断面搜索及限额制定的在线计算方法，其特征在于：

步骤C中，风险支路应同时满足以下三个条件：

(1)故障后负载率超过警戒值的支路，其判据式为：

上式中，P_kmax为支路k的热稳有功功率极限；N_F为故障集F包含的故障数；警戒值为0.8；

(2)故障后重载率比基态重载率增长超过10﹪的支路，其判据式为：

(3)出线数不大于2的电厂的送出线路应排除在外；

风险支路确定后，再确定与风险支路对应的威胁元件，元件集C(q)与故障F_q是一一对应的，确定威胁元件等同于确定威胁故障，对于选定的风险支路k，同时满足以下两个条件的故障F_q即为威胁故障：

通过风险支路加威胁元件的原则确定薄弱热稳定断面是指每一个威胁故障所对应元件集C(q)中的元件都与风险支路k共同构成一个薄弱热稳定断面。

8.根据权利要求7所述的一种大电网薄弱热稳定断面搜索及限额制定的在线计算方法，其特征在于：

步骤D中，设筛选出的风险支路为k，威胁元件为元件集C(q)中的所有元件，则监控指标的表达式为：

上式中，S_k为监控指标；

监控指标的限额为支路k的热稳有功功率极限P_kmax。

9.根据权利要求1所述的一种大电网薄弱热稳定断面搜索及限额制定的在线计算方法，其特征在于：步骤E中，由并联支路构成的相近薄弱断面的合并方法为：威胁故障发生后风险支路的负载率高的断面保留，负载率低的断面删除。

10.根据权利要求1所述的一种大电网薄弱热稳定断面搜索及限额制定的在线计算方法，其特征在于：步骤F中，优化的方法为：将断面监控指标由支路有功功率加权形式转化为各支路有功功率直接相加的形式。

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