CN111327047B - 一种确定级联式电网多交流断面输电能力的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种确定级联式电网多交流断面输电能力的方法及系统，包括：根据获取的电网实时运行方式数据建立电网潮流计算和稳定计算模型；确定输电断面序列，并获取每个交流输电断面当前的输电功率P_i；从所述输电断面序列中的第二个交流输电断面开始进行迭代计算，对于任一个交流输电断面i，计算该交流输电断面i当前的输电极限P_ilim，并当所述交流输电断面i达到输电极限P_ilim时，若每个交流输电断面x均满足P_ilim‑x≤P_xlim，则确定当前的输电极限P_ilim为该交流输电断面i的输电极限。本发明能够得到在满足热稳、静稳和暂稳等稳定约束条件下级联式电网多交流断面的输电能力，为电网调度人员提供了一种电网稳定裕度评估和预防控制辅助决策的工具。

Description

一种确定级联式电网多交流断面输电能力的方法及系统

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，并且更具体地，涉及一种确定级联式电网多交流断面输电能力的方法及系统。

背景技术

随着我国电网建设规模的加快，不同地区电网之间通过长距离输电线路互相连接，形成了级联式结构，通过大容量远距离输电实现一次能源与负荷中心逆向分布特征下的资源优化配置。级联式电网通常包括送端电网、功率穿越支撑电网和受端电网等不同功能定位的电网，各个地区电网之间由交流输电断面构成。为保障电网安全稳定运行，需要评估多个交流断面的输电能力。只有获得了准确的输电能力计算结果，才能在确保安全性和可靠性的前提下，最大程度的安排线路的传输功率，提高输电线路的利用率和经济性，满足地区电网负荷的用电需求。

交流断面输电能力反映了理论上的互联电网间电力传输能力的最大值。在计算互联电网的最大输电能力时需要满足在正常运行的情况下，电力系统必须满足N-1原则。在系统任何单一元件发生跳闸后，系统能够吸收动态功率波动并能够保持系统稳定运行。在由于单一元件跳闸引起的扰动平息后，仅使用电力系统自动调节系统而不使用紧急控制手段即可使系统的各项参数稳定在紧急限值之内。最大输电能力的计算不但涉及到了电力系统的静态安全稳态约束，还涉及到了电力系统的暂态安全稳定约束。计及静态稳定约束的最大输电能力计算方法主要有基于灵敏度的方法和基于约束转化的最优潮流方法，这类方法与调度人员实际采用的方式调整方法差别往往较大，不利于在实际电网中的推广应用。相比于静态安全稳定约束，暂态安全稳定的约束条件会随系统状态的变化而变化，目前的计及暂态稳定约束的电力系统最大输电能力计算方法在系统暂态稳定性的判别上仍存在不足。

级联式电网中通常存在多个输电断面，每一个输电断面的稳定水平不但与本断面输送的功率有关，还会受到其他断面输送功率大小的影响。传统的输电能力计算方法通常会把多个分区电网看成一个整体，只给出整个电网的一个极限。实际电网中多个输电断面不会在同一时刻达到每个断面的输电极限，电网中最薄弱的断面失稳将会导致整个系统失稳，目前对级联式电网多交流断面输电能力的计算缺乏系统性的方法。

发明内容

本发明提出一种确定级联式电网多交流断面输电能力的方法及系统，以解决如何确定级联式电网多交流输电断面输电能力的问题。

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种确定级联式电网多交流断面输电能力的方法，所述方法包括：

获取电网实时运行方式数据，并根据获取的电网实时运行方式数据建立电网潮流计算和稳定计算模型；

对级联式电网进行分区电网的划分，以确定多个交流输电断面，并根据确定的多个交流输电断面自末端电网开始确定输电断面序列，并获取每个交流输电断面当前的输电功率P_i；其中，i＝(1,2，…，n),n为所述输电断面序列中元素的个数；

从所述输电断面序列中的第二个交流输电断面开始进行迭代计算，对于任一个交流输电断面i，计算该交流输电断面i当前的输电极限P_ilim，并当所述交流输电断面i达到输电极限P_ilim时，若每个交流输电断面x均满足P_ilim-x≤P_xlim，则确定当前的输电极限P_ilim为该交流输电断面i的输电极限；其中，P_ilim-x为所述交流输电断面i达到输电极限时刻时交流输电断面x当前的有功功率，P_xlim为交流输电断面x的输电极限，x为小于i的任一个整数。

优选地，其中所述实时电网实时运行方式数据包括：新能源与常规水电、火电装机容量与出力，发电机及其励磁系统、调速器、电力系统稳定器数据，交流输电线路参数、变压器参数、负荷模型、网络互联拓扑结构数据，以及直流输电系统控制方式和控制器参数。

优选地，其中所述确定交流输电断面当前的输电极限，包括：

根据交流输电断面i的有功功率潮流方向确定分区电网类型；其中，交流输电断面i的潮流方向为流入的分区电网为受端电网，其他分区为送端电网；交流输电断面i的潮流方向为流出的分区电网为送端电网，其他分区电网为受端电网；

分别计算交流输电断面i的热稳极限、静稳极限和暂稳极限，并选取热稳极限、静稳极限和暂稳极限中的最小值作为交流输电断面i当前的输电极限。

优选地，其中所述分别计算交流输电断面i的热稳极限、静稳极限和暂稳极限，包括：

获取组成交流输电断面i的各回交流线路的热稳电流，并根据所述热稳电流计算各线路的热稳功率，逐渐增大受端电网的负荷和送端电网机组出力，直至在交流输电断面的任一回线路发生无故障开断后，剩余线路达到线路的热稳功率时停止，此时确定各回线路的有功功率之和为该交流输电断面i的热稳极限；其中，若组成断面的线路只有一回，则热稳极限为该回线路的热稳极限；

采用工程实用算法，增加送端电网内机组出力，减小受端电网内机组出力，直到送端系统功角失稳或受端电网电压失稳，确定在交流输电断面有功功率最大时刻各回线路的有功功率之和为该交流输电断面i的静稳极限；

对组成输电断面的各回交流线路进行三永N-1故障扫描，判断系统能否满足预设的暂态稳定、动态稳定、电压稳定以及频率稳定的要求，若能满足要求，则增大受端电网负荷，重新进行三永N-1故障扫描，直到无法满足要求时，确定此时各回线路的有功功率之和为该交流输电断面i的暂稳极限；其中，若组成交流输电断面的线路只有一回，则无需计算暂稳极限；以及在计算断面暂稳极限时，还需要考虑断面线路三永N-1故障采取安全稳定控制措施后能否满足要求。

优选地，其中所述从所述输电断面序列中的第二个交流输电断面开始进行迭代计算，对于任一个交流输电断面i，计算该交流输电断面i当前的输电极限P_ilim，并当所述交流输电断面i达到输电极限P_ilim时，若每个交流输电断面x均满足P_ilim-x≤P_xlim，则确定当前的输电极限P_ilim为该交流输电断面i的输电极限，包括：

步骤1，初始化i＝1，并计算输电断面1的输电极限P_1lim；

步骤2，更新i＝i+1；

步骤3，计算该交流输电断面i当前的输电极限P_ilim；

步骤4，当所述交流输电断面i达到输电极限P_ilim时，判断每一个交流输电断面x是否均满足P_ilim-x≤P_xlim，并获取判断结果；

步骤5，若所述判断结果为满足，则确定当前的输电极限P_ilim为该交流输电断面i的输电极限，并在i＜n-1时，返回步骤2；反之，则调整交流输电断面x的功率为P_xlim，并返回步骤3重新计算。

优选地，其中所述方法还包括：

计算每个交流输电断面的稳定裕度，包括：

其中，k_i为交流输电断面i的稳定裕度；P_i为交流输电断面i当前的输电功率；P_ilim为交流输电断面i的输电极限。

根据本发明的另一个方面，提供了一种确定级联式电网多交流断面输电能力的系统，所述系统包括：

模型建立单元，用于获取电网实时运行方式数据，并根据获取的电网实时运行方式数据建立电网潮流计算和稳定计算模型；

交流输电断面确定单元，用于对级联式电网进行分区电网的划分，以确定多个交流输电断面，并根据确定的多个交流输电断面自末端电网开始确定输电断面序列，并获取每个交流输电断面当前的输电功率P_i；其中，i＝(1,2，…，n),n为所述输电断面序列中元素的个数；

交流输电断面的输电极限确定单元，用于从所述输电断面序列中的第二个交流输电断面开始进行迭代计算，对于任一个交流输电断面i，计算该交流输电断面i当前的输电极限P_ilim，并当所述交流输电断面i达到输电极限P_ilim时，若每个交流输电断面x均满足P_ilim-x≤P_xlim，则确定当前的输电极限P_ilim为该交流输电断面i的输电极限；其中，P_ilim-x为所述交流输电断面i达到输电极限时刻时交流输电断面x当前的有功功率，P_xlim为交流输电断面x的输电极限，x为小于i的任一个整数。

优选地，其中所述实时电网实时运行方式数据包括：新能源与常规水电、火电装机容量与出力，发电机及其励磁系统、调速器、电力系统稳定器数据，交流输电线路参数、变压器参数、负荷模型、网络互联拓扑结构数据，以及直流输电系统控制方式和控制器参数。

优选地，其中所述交流输电断面的输电极限确定单元，利用如下方式确定交流输电断面当前的输电极限，包括：

根据交流输电断面i的有功功率潮流方向确定分区电网类型；其中，交流输电断面i的潮流方向为流入的分区电网为受端电网，其他分区为送端电网；交流输电断面i的潮流方向为流出的分区电网为送端电网，其他分区电网为受端电网；

分别计算交流输电断面i的热稳极限、静稳极限和暂稳极限，并选取热稳极限、静稳极限和暂稳极限中的最小值作为交流输电断面i当前的输电极限。

优选地，其中所述交流输电断面的输电极限确定单元，分别计算交流输电断面i的热稳极限、静稳极限和暂稳极限，包括：

获取组成交流输电断面i的各回交流线路的热稳电流，并根据所述热稳电流计算各线路的热稳功率，逐渐增大受端电网的负荷和送端电网机组出力，直至在交流输电断面的任一回线路发生无故障开断后，剩余线路达到线路的热稳功率时停止，此时确定各回线路的有功功率之和为该交流输电断面i的热稳极限；其中，若组成断面的线路只有一回，则热稳极限为该回线路的热稳极限；

采用工程实用算法，增加送端电网内机组出力，减小受端电网内机组出力，直到送端系统功角失稳或受端电网电压失稳，确定在交流输电断面有功功率最大时刻各回线路的有功功率之和为该交流输电断面i的静稳极限；

对组成输电断面的各回交流线路进行三永N-1故障扫描，判断系统能否满足预设的暂态稳定、动态稳定、电压稳定以及频率稳定的要求，若能满足要求，则增大受端电网负荷，重新进行三永N-1故障扫描，直到无法满足要求时，确定此时各回线路的有功功率之和为该交流输电断面i的暂稳极限；其中，若组成交流输电断面的线路只有一回，则无需计算暂稳极限；以及在计算断面暂稳极限时，还需要考虑断面线路三永N-1故障采取安全稳定控制措施后能否满足要求。

优选地，其中所述交流输电断面的输电极限确定单元，从所述输电断面序列中的第二个交流输电断面开始进行迭代计算，对于任一个交流输电断面i，计算该交流输电断面i当前的输电极限P_ilim，并当所述交流输电断面i达到输电极限P_ilim时，若每个交流输电断面x均满足P_ilim-x≤P_xlim，则确定当前的输电极限P_ilim为该交流输电断面i的输电极限，包括：

步骤1，初始化i＝1，并计算输电断面1的输电极限P_1lim；

步骤2，更新i＝i+1；

步骤3，计算该交流输电断面i当前的输电极限P_ilim；

步骤4，当所述交流输电断面i达到输电极限P_ilim时，判断每一个交流输电断面x是否均满足P_ilim-x≤P_xlim，并获取判断结果；

步骤5，若所述判断结果为满足，则确定当前的输电极限P_ilim为该交流输电断面i的输电极限，并在i＜n-1时，返回步骤2；反之，则调整交流输电断面x的功率为P_xlim，并返回步骤3重新计算。

优选地，其中所述系统还包括：

交流输电断面的稳定裕度计算单元，用于计算每个交流输电断面的稳定裕度，包括：

其中，k_i为交流输电断面i的稳定裕度；P_i为交流输电断面i当前的输电功率；P_ilim为交流输电断面i的输电极限。

本发明提供了一种确定级联式电网多交流断面输电能力的方法及系统，包括：根据获取的电网实时运行方式数据建立电网潮流计算和稳定计算模型；对级联式电网进行分区电网的划分，以确定多个交流输电断面；以及从输电断面序列中的第二个交流输电断面开始进行迭代计算，对于任一个交流输电断面i，计算该交流输电断面i当前的输电极限P_ilim，并当所述交流输电断面i达到输电极限P_ilim时，若每个交流输电断面x均满足P_ilim-x≤P_xlim，则确定当前的输电极限Pilim为该交流输电断面i的输电极限。本发明能够得到在满足热稳、静稳和暂稳等稳定约束条件下级联式电网多交流断面的输电能力，准确评估当前电网运行状态与极限传输功率之间的关系，为电网调度人员提供了一种电网稳定裕度评估和预防控制辅助决策的工具。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1为根据本发明实施方式的确定级联式电网多交流断面输电能力的方法100的流程图；

图2为根据本发明实施方式的新疆电网分区示意图；

图3为根据本发明实施方式的断面1静稳极限时发电机功角曲线图；

图4为根据本发明实施方式的断面1静稳极限时线路有功功率曲线图；

图5为根据本发明实施方式的断面1暂稳极限时大扰动后发电机功角曲线图；以及

图6为根据本发明实施方式的确定级联式电网多交流断面输电能力的系统600的结构示意图。

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。

图1为根据本发明实施方式的确定级联式电网多交流断面输电能力的方法100的流程图。如图1所示，本发明实施方式提供的确定级联式电网多交流断面输电能力的方法，能够得到在满足热稳、静稳和暂稳等稳定约束条件下级联式电网多交流断面的输电能力，准确评估当前电网运行状态与极限传输功率之间的关系，为电网调度人员提供了一种电网稳定裕度评估和预防控制辅助决策的工具。本发明实施方式提供的确定级联式电网多交流断面输电能力的方法100，从步骤101处开始，在步骤101获取电网实时运行方式数据，并根据获取的电网实时运行方式数据建立电网潮流计算和稳定计算模型。

优选地，其中所述实时电网实时运行方式数据包括：新能源与常规水电、火电装机容量与出力，发电机及其励磁系统、调速器、电力系统稳定器数据，交流输电线路参数、变压器参数、负荷模型、网络互联拓扑结构数据，以及直流输电系统控制方式和控制器参数。

在步骤102，对级联式电网进行分区电网的划分，以确定多个交流输电断面，并根据确定的多个交流输电断面自末端电网开始确定输电断面序列，并获取每个交流输电断面当前的输电功率P_i；其中，i＝(1,2，…，n),n为所述输电断面序列中元素的个数。

在本发明的实施方式中，根据地域将电网划分为不同的分区电网，两个分区电网之间由一条或多条交流线路相连接，这些交流线路构成交流输电断面。交流输电断面需满足以下条件：1)输电断面是电网的割集；2)组成输电断面的各回交流线路有功功率流向一致，对于潮流较轻的线路允许其有功功率反向；3)若级联式电网划分为n个分区电网，就有n-1个交流输电断面。然后，对划分的分区电网从电网末端开始编号，分别为分区1，分区2，……，分区n。对交流断面编号，分别为交流输电断面1，流输电断面2，……，交流输电断面n-1，确定交流输电断面序列。并获取每个交流输电断面(简称“断面”)当前的输电功率P_i，P₂，…,P_n-1。

在步骤103，从所述输电断面序列中的第二个交流输电断面开始进行迭代计算，对于任一个交流输电断面i，计算该交流输电断面i当前的输电极限P_ilim，并当所述交流输电断面i达到输电极限P_ilim时，若每个交流输电断面x均满足P_ilim-x≤P_xlim，则确定当前的输电极限P_ilim为该交流输电断面i的输电极限；其中，P_ilim-x为所述交流输电断面i达到输电极限时刻时交流输电断面x当前的有功功率，P_xlim为交流输电断面x的输电极限，x为小于i的任一个整数。

优选地，其中所述确定交流输电断面当前的输电极限，包括：

根据交流输电断面i的有功功率潮流方向确定分区电网类型；其中，交流输电断面i的潮流方向为流入的分区电网为受端电网，其他分区为送端电网；交流输电断面i的潮流方向为流出的分区电网为送端电网，其他分区电网为受端电网；

分别计算交流输电断面i的热稳极限、静稳极限和暂稳极限，并选取热稳极限、静稳极限和暂稳极限中的最小值作为交流输电断面i当前的输电极限。

优选地，其中所述分别计算交流输电断面i的热稳极限、静稳极限和暂稳极限，包括：

获取组成交流输电断面i的各回交流线路的热稳电流，并根据所述热稳电流计算各线路的热稳功率，逐渐增大受端电网的负荷和送端电网机组出力，直至在交流输电断面的任一回线路发生无故障开断后，剩余线路达到线路的热稳功率时停止，此时确定各回线路的有功功率之和为该交流输电断面i的热稳极限；其中，若组成断面的线路只有一回，则热稳极限为该回线路的热稳极限；

采用工程实用算法，增加送端电网内机组出力，减小受端电网内机组出力，直到送端系统功角失稳或受端电网电压失稳，确定在交流输电断面有功功率最大时刻各回线路的有功功率之和为该交流输电断面i的静稳极限；

对组成输电断面的各回交流线路进行三永N-1故障扫描，判断系统能否满足预设的暂态稳定、动态稳定、电压稳定以及频率稳定的要求，若能满足要求，则增大受端电网负荷，重新进行三永N-1故障扫描，直到无法满足要求时，确定此时各回线路的有功功率之和为该交流输电断面i的暂稳极限；其中，若组成交流输电断面的线路只有一回，则无需计算暂稳极限；以及在计算断面暂稳极限时，还需要考虑断面线路三永N-1故障采取安全稳定控制措施后能否满足要求。

在本发明的实施方式中，从断面1开始以此计算各断面的输电极限。首先，根据断面i的有功功率潮流方向确定分区电网类型，包括：断面i潮流方向为流入的分区电网为受端电网，其他分区为送端电网；断面i潮流方向为流出的分区电网为送端电网，其他分区为受端电网；然后，分别计算断面热稳极限、静稳极限、暂稳极限，并选取断面热稳极限、静稳极限和暂稳极限中最小的一个值为该交流输电断面当前的输电极限。

确定断面的热稳极限的方法为：获取组成断面i的各回交流线路的热稳电流I，并按照公式计算线路的热稳功率P，其中U为输电线路电压等级；并逐渐增大受端电网的负荷和送端电网机组出力，当断面任一回线路发生无故障开断后，判断剩余线路中是否达到线路的热稳功率，当达到各线路的热稳功率时，确定各回线路的有功功率之和为断面的热稳极限P_i热稳。

另外，若组成断面的线路只有一回，则断面热稳极限为该回线路的热稳极限。

确定断面的静稳极限的方法为：采用工程实用算法，增加送端电网内机组出力，减小受端电网内机组出力，直到送端系统功角失稳或受端电网电压失稳，在断面有功功率最大时刻各回线路的有功功率之和为断面的静稳极限P_i静稳。

确定断面的暂稳极限的方法为：对组成输电断面的各回交流线路进行三永N-1故障扫描，判断系统能否满足《电力系统安全稳定导则》中关于暂态稳定、动态稳定、电压稳定以及频率稳定的要求。若能满足要求，则增大受端电网负荷，重新进行三永N-1故障扫描，直到无法满足要求，此时各回线路的有功功率之和为断面的暂稳极限P_i暂稳。

另外，若组成断面的线路只有一回，则无需计算断面暂稳极限。在计算断面暂稳极限时，还需要考虑断面线路三永N-1故障采取安全稳定控制措施后能否满足要求。

优选地，其中所述从所述输电断面序列中的第二个交流输电断面开始进行迭代计算，对于任一个交流输电断面i，计算该交流输电断面i当前的输电极限P_ilim，并当所述交流输电断面i达到输电极限P_ilim时，若每个交流输电断面x均满足P_ilim-x≤P_xlim，则确定当前的输电极限P_ilim为该交流输电断面i的输电极限，包括：

步骤1，初始化i＝1，并计算输电断面1的输电极限P_1lim；

步骤2，更新i＝i+1；

步骤3，计算该交流输电断面i当前的输电极限P_ilim；

步骤4，当所述交流输电断面i达到输电极限P_ilim时，判断每一个交流输电断面x是否均满足P_ilim-x≤P_xlim，并获取判断结果；

步骤5，若所述判断结果为满足，则确定当前的输电极限P_ilim为该交流输电断面i的输电极限，并在i＜n-1时，返回步骤2；反之，则调整交流输电断面x的功率为P_xlim，并返回步骤3重新计算。

优选地，其中所述方法还包括：

计算每个交流输电断面的稳定裕度，包括：

其中，k_i为交流输电断面i的稳定裕度；P_i为交流输电断面i当前的输电功率；P_ilim为交流输电断面i的输电极限。

在本发明的实施方式中，从断面1开始以此计算各断面的输电极限，包括：

S1,初始化i＝1；

S2,计算输电断面i的输电极限P_ilim；

S3,若i＝1，则进入步骤S4,反之，进入步骤S5；

S4,判断i是否小于n-1，若是，令i＝i+1，并进入步骤2；反之，进入步骤S7；

S5,比较P_ilim-x和P_xlim的大小，判断任一个交流断面x的有功功率P_ilim-x是否均小于等于其输电极限P_xlim，获取判断结果；其中，P_ilim-x为在断面i达到输电极限时刻断面x的有功功率，P_xlim为断面x的输电极限，x为小于i的任一个整数；

S6,若判断结果为满足，则进入步骤S4；反之，则对于Pilim-x＞Pxlim的断面x，将输电断面x的功率调整为Pxlim，并放回步骤S2重新计算断面的输电极限Pilim，计算时需保持断面x有功功率不变。

S7，按照如下公式计算电网当前运行状态的稳定裕度，包括：

其中，k_i为交流输电断面i的稳定裕度；P_i为交流输电断面i当前的输电功率；P_ilim为交流输电断面i的输电极限。

以下具体举例说明本发明的实施方式

本实施例以新疆电网为例，说明确定级联式电网多交流断面输电能力的方法包括以下步骤：

(1)获取电网实时运行方式数据，建立电网潮流计算和稳定计算模型。

以新疆级联式电网为例，收集新疆电网当前运行方式数据，包括交流输电线路和变压器参数、网络拓扑互联数据、发电机组出力和负荷功率数据、发电机及其励磁和调速系统数据。建立新疆电网潮流稳态仿真计算模型以及机电暂态仿真计算模型。

(2)确定级联式电网交流输电断面。

根据地域将新疆电网划分6个分区电网，n＝6，从末端电网开始编号，和田电网为分区1，喀什电网为分区2，克州电网为分区3，阿克苏电网为分区4，巴州电网为分区5，新疆主网为分区6。6个分区电网通过交流输电线路相连，得到5个交流输电断面。每个断面传输的有功功率为P₁＝234MW、P₂＝1056MW、P₃＝688MW、P₄＝547MW、P₅＝1180MW。新疆电网分区示意图如图2所示。

(3)计算断面i的输电极限。

令i＝1，计算断面1的输电极限。根据断面1的有功功率潮流方向确定分区电网类型，断面1潮流方向为流出的和田电网，和田电网送端电网，其他分区为受端电网。分别计算断面的热稳极限、静稳极限、暂稳极限。

断面的热稳极限的计算方法是：组成断面1的交流包括莎车-和田750kV单回线路、叶城-皮山220kV双回线路。莎车-和田线路热稳电流为4644A，由计算得到线路热稳功率为6033MW；叶城-皮山线路热稳电流为1316A，由计算得到线路热稳功率为501MW，U为输电线路电压等级。逐渐增大受端电网的负荷和送端电网机组出力，当断面1功率为1002MW时，莎车-和田线路发生无故障开断后，剩余线路将达到线路的热稳功率，则断面1的热稳极限P_1热稳为1002MW。

断面静稳极限的计算方法是：采用工程实用算法，增加送端电网内机组出力，减小受端电网内机组出力，系统的失稳形式表现为和田机地区组功角失稳，断面1的静稳极限时发电机功角曲线如图3所示，断面1在静稳极限时交流线路功率曲线如图4所示。各通道极限潮流分别为：莎车-和田单回1884MW，皮山-叶城双回114MW。然后，计算得到断面1的静稳极限P_1静稳为1998MW。

断面暂稳极限的计算方法是：对组成输电断面的各回交流线路进行三永N-1故障扫描，判断系统能否满足《电力系统安全稳定导则》中关于暂态稳定、动态稳定、电压稳定以及频率稳定的要求。当断面1有功功率增大到400MW时，莎车-和田线路发生三永N-1故障，系统呈现若阻尼振荡，振荡阻尼比为0.015，大扰动后发电机功角曲线如图5所示。若继续增大断面1传输功率，系统将会发生动态失稳，断面1的静稳极限P_1暂稳为400MW。

P_1热稳、P_1静稳和P_1暂稳中的最小值为400MW，因此，得到断面1的输电极限P_1lim为400MW。

(4)此时i＝1，执行步骤(6)，i＜5，则i+1，计算断面2的输电极限。

(5)按照步骤(3)的方法计算得到断面2的输电极限P_2lim为1470MW，此时断面1的输电功率P_2lim-1为234MW，P_1lim为400MW。由于P_2lim-1≤P_1lim，则P_2lim为断面2的输电极限。

(6)重复计算断面3～断面5的输电极限。

(7)计算电网当前运行状态的稳定裕度，计算公式为：

最终，输出各个交流断面的输电极限分别为：P_1lim为400MW，P_2lim为1470MW，P_3lim为1020MW，P_4lim为1030MW，P_5lim为1800MW。输出各个交流断面的稳定裕度分别为：k₁＝41.5％；k₂＝28.2％；k₃＝32.5％；k₄＝46.9％；k₅＝34.4％。

图6为根据本发明实施方式的确定级联式电网多交流断面输电能力的系统600的结构示意图。如图6所示，本发明实施方式提供的确定级联式电网多交流断面输电能力的系统600，包括：模型建立单元601、交流输电断面确定单元602和交流输电断面的输电极限确定单元603。

优选地，所述模型建立单元601，用于获取电网实时运行方式数据，并根据获取的电网实时运行方式数据建立电网潮流计算和稳定计算模型。

优选地，其中所述实时电网实时运行方式数据包括：新能源与常规水电、火电装机容量与出力，发电机及其励磁系统、调速器、电力系统稳定器数据，交流输电线路参数、变压器参数、负荷模型、网络互联拓扑结构数据，以及直流输电系统控制方式和控制器参数。

优选地，所述交流输电断面确定单元602，用于对级联式电网进行分区电网的划分，以确定多个交流输电断面，并根据确定的多个交流输电断面自末端电网开始确定输电断面序列，并获取每个交流输电断面当前的输电功率P_i；其中，i＝(1,2，…，n),n为所述输电断面序列中元素的个数。

优选地，所述交流输电断面的输电极限确定单元603，用于从所述输电断面序列中的第二个交流输电断面开始进行迭代计算，对于任一个交流输电断面i，计算该交流输电断面i当前的输电极限P_ilim，并当所述交流输电断面i达到输电极限P_ilim时，若每个交流输电断面x均满足P_ilim-x≤P_xlim，则确定当前的输电极限P_ilim为该交流输电断面i的输电极限；其中，P_ilim-x为所述交流输电断面i达到输电极限时刻时交流输电断面x当前的有功功率，P_xlim为交流输电断面x的输电极限，x为小于i的任一个整数。

优选地，其中所述交流输电断面的输电极限确定单元603，利用如下方式确定交流输电断面当前的输电极限，包括：

根据交流输电断面i的有功功率潮流方向确定分区电网类型；其中，交流输电断面i的潮流方向为流入的分区电网为受端电网，其他分区为送端电网；交流输电断面i的潮流方向为流出的分区电网为送端电网，其他分区电网为受端电网；

分别计算交流输电断面i的热稳极限、静稳极限和暂稳极限，并选取热稳极限、静稳极限和暂稳极限中的最小值作为交流输电断面i当前的输电极限。

优选地，其中所述交流输电断面的输电极限确定单元603，分别计算交流输电断面i的热稳极限、静稳极限和暂稳极限，包括：

获取组成交流输电断面i的各回交流线路的热稳电流，并根据所述热稳电流计算各线路的热稳功率，逐渐增大受端电网的负荷和送端电网机组出力，直至在交流输电断面的任一回线路发生无故障开断后，剩余线路达到线路的热稳功率时停止，此时确定各回线路的有功功率之和为该交流输电断面i的热稳极限；其中，若组成断面的线路只有一回，则热稳极限为该回线路的热稳极限；

采用工程实用算法，增加送端电网内机组出力，减小受端电网内机组出力，直到送端系统功角失稳或受端电网电压失稳，确定在交流输电断面有功功率最大时刻各回线路的有功功率之和为该交流输电断面i的静稳极限；

对组成输电断面的各回交流线路进行三永N-1故障扫描，判断系统能否满足预设的暂态稳定、动态稳定、电压稳定以及频率稳定的要求，若能满足要求，则增大受端电网负荷，重新进行三永N-1故障扫描，直到无法满足要求时，确定此时各回线路的有功功率之和为该交流输电断面i的暂稳极限；其中，若组成交流输电断面的线路只有一回，则无需计算暂稳极限；以及在计算断面暂稳极限时，还需要考虑断面线路三永N-1故障采取安全稳定控制措施后能否满足要求。

优选地，其中所述交流输电断面的输电极限确定单元603，从所述输电断面序列中的第二个交流输电断面开始进行迭代计算，对于任一个交流输电断面i，计算该交流输电断面i当前的输电极限P_ilim，并当所述交流输电断面i达到输电极限P_ilim时，若每个交流输电断面x均满足P_ilim-x≤P_xlim，则确定当前的输电极限P_ilim为该交流输电断面i的输电极限，包括：

步骤1，初始化i＝1，并计算输电断面1的输电极限P_1lim；

步骤2，更新i＝i+1；

步骤3，计算该交流输电断面i当前的输电极限P_ilim；

步骤4，当所述交流输电断面i达到输电极限P_ilim时，判断每一个交流输电断面x是否均满足P_ilim-x≤P_xlim，并获取判断结果；

步骤5，若所述判断结果为满足，则确定当前的输电极限P_ilim为该交流输电断面i的输电极限，并在i＜n-1时，返回步骤2；反之，则调整交流输电断面x的功率为P_xlim，并返回步骤3重新计算。

优选地，其中所述系统还包括：

交流输电断面的稳定裕度计算单元，用于计算每个交流输电断面的稳定裕度，包括：

其中，k_i为交流输电断面i的稳定裕度；P_i为交流输电断面i当前的输电功率；P_ilim为交流输电断面i的输电极限。

本发明的实施例的确定级联式电网多交流断面输电能力的系统600与本发明的另一个实施例的确定级联式电网多交流断面输电能力的方法100相对应，在此不再赘述。

已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。

通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

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、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。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/或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/或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/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种确定级联式电网多交流断面输电能力的方法，其特征在于，所述方法包括：

获取电网实时运行方式数据，并根据获取的电网实时运行方式数据建立电网潮流计算和稳定计算模型；

对级联式电网进行分区电网的划分，以确定多个交流输电断面，并根据确定的多个交流输电断面自末端电网开始确定输电断面序列，并获取每个交流输电断面当前的输电功率P_i；其中，i＝(1,2，…，n),n为所述输电断面序列中元素的个数；

从所述输电断面序列中的第二个交流输电断面开始进行迭代计算，对于任一个交流输电断面i，计算该交流输电断面i当前的输电极限P_ilim，并当所述交流输电断面i达到输电极限P_ilim时，若每个交流输电断面x均满足P_ilim-x≤P_xlim，则确定当前的输电极限P_ilim为该交流输电断面i的输电极限；其中，P_ilim-x为所述交流输电断面i达到输电极限时刻时交流输电断面x当前的有功功率，P_xlim为交流输电断面x的输电极限，x为小于i的任一个整数；

其中，所述确定交流输电断面当前的输电极限，包括：

根据交流输电断面i的有功功率潮流方向确定分区电网类型；其中，交流输电断面i的潮流方向为流入的分区电网为受端电网，其他分区为送端电网；交流输电断面i的潮流方向为流出的分区电网为送端电网，其他分区电网为受端电网；

分别计算交流输电断面i的热稳极限、静稳极限和暂稳极限，并选取热稳极限、静稳极限和暂稳极限中的最小值作为交流输电断面i当前的输电极限；

其中，所述分别计算交流输电断面i的热稳极限、静稳极限和暂稳极限，包括：

获取组成交流输电断面i的各回交流线路的热稳电流，并根据所述热稳电流计算各线路的热稳功率，逐渐增大受端电网的负荷和送端电网机组出力，直至在交流输电断面的任一回线路发生无故障开断后，剩余线路达到线路的热稳功率时停止，此时确定各回线路的有功功率之和为该交流输电断面i的热稳极限；其中，若组成断面的线路只有一回，则热稳极限为该回线路的热稳极限；

采用工程实用算法，增加送端电网内机组出力，减小受端电网内机组出力，直到送端系统功角失稳或受端电网电压失稳，确定在交流输电断面有功功率最大时刻各回线路的有功功率之和为该交流输电断面i的静稳极限；

对组成输电断面的各回交流线路进行三永N-1故障扫描，判断系统能否满足预设的暂态稳定、动态稳定、电压稳定以及频率稳定的要求，若能满足要求，则增大受端电网负荷，重新进行三永N-1故障扫描，直到无法满足要求时，确定此时各回线路的有功功率之和为该交流输电断面i的暂稳极限；其中，若组成交流输电断面的线路只有一回，则无需计算暂稳极限；以及在计算断面暂稳极限时，还需要考虑断面线路三永N-1故障采取安全稳定控制措施后能否满足要求。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电网实时运行方式数据包括：新能源与常规水电、火电装机容量与出力，发电机及其励磁系统、调速器、电力系统稳定器数据，交流输电线路参数、变压器参数、负荷模型、网络互联拓扑结构数据，以及直流输电系统控制方式和控制器参数。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从所述输电断面序列中的第二个交流输电断面开始进行迭代计算，对于任一个交流输电断面i，计算该交流输电断面i当前的输电极限P_ilim，并当所述交流输电断面i达到输电极限P_ilim时，若每个交流输电断面x均满足P_ilim-x≤P_xlim，则确定当前的输电极限P_ilim为该交流输电断面i的输电极限，包括：

步骤1，初始化i＝1，并计算输电断面1的输电极限P_1lim；

步骤2，更新i＝i+1；

步骤3，计算该交流输电断面i当前的输电极限P_ilim；

步骤4，当所述交流输电断面i达到输电极限P_ilim时，判断每一个交流输电断面x是否均满足P_ilim-x≤P_xlim，并获取判断结果；

步骤5，若所述判断结果为满足，则确定当前的输电极限P_ilim为该交流输电断面i的输电极限，并在i＜n-1时，返回步骤2；反之，则调整交流输电断面x的功率为P_xlim，并返回步骤3重新计算。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

计算每个交流输电断面的稳定裕度，包括：

其中，k_i为交流输电断面i的稳定裕度；P_i为交流输电断面i当前的输电功率；P_ilim为交流输电断面i的输电极限。

5.一种确定级联式电网多交流断面输电能力的系统，其特征在于，所述系统包括：

模型建立单元，用于获取电网实时运行方式数据，并根据获取的电网实时运行方式数据建立电网潮流计算和稳定计算模型；

交流输电断面确定单元，用于对级联式电网进行分区电网的划分，以确定多个交流输电断面，并根据确定的多个交流输电断面自末端电网开始确定输电断面序列，并获取每个交流输电断面当前的输电功率P_i；其中，i＝(1,2，…，n),n为所述输电断面序列中元素的个数；

交流输电断面的输电极限确定单元，用于从所述输电断面序列中的第二个交流输电断面开始进行迭代计算，对于任一个交流输电断面i，计算该交流输电断面i当前的输电极限P_ilim，并当所述交流输电断面i达到输电极限P_ilim时，若每个交流输电断面x均满足P_ilim-x≤P_xlim，则确定当前的输电极限P_ilim为该交流输电断面i的输电极限；其中，P_ilim-x为所述交流输电断面i达到输电极限时刻时交流输电断面x当前的有功功率，P_xlim为交流输电断面x的输电极限，x为小于i的任一个整数；

其中，所述交流输电断面的输电极限确定单元，利用如下方式确定交流输电断面当前的输电极限，包括：

根据交流输电断面i的有功功率潮流方向确定分区电网类型；其中，交流输电断面i的潮流方向为流入的分区电网为受端电网，其他分区为送端电网；交流输电断面i的潮流方向为流出的分区电网为送端电网，其他分区电网为受端电网；

分别计算交流输电断面i的热稳极限、静稳极限和暂稳极限，并选取热稳极限、静稳极限和暂稳极限中的最小值作为交流输电断面i当前的输电极限；

其中，所述交流输电断面的输电极限确定单元，分别计算交流输电断面i的热稳极限、静稳极限和暂稳极限，包括：

获取组成交流输电断面i的各回交流线路的热稳电流，并根据所述热稳电流计算各线路的热稳功率，逐渐增大受端电网的负荷和送端电网机组出力，直至在交流输电断面的任一回线路发生无故障开断后，剩余线路达到线路的热稳功率时停止，此时确定各回线路的有功功率之和为该交流输电断面i的热稳极限；其中，若组成断面的线路只有一回，则热稳极限为该回线路的热稳极限；

采用工程实用算法，增加送端电网内机组出力，减小受端电网内机组出力，直到送端系统功角失稳或受端电网电压失稳，确定在交流输电断面有功功率最大时刻各回线路的有功功率之和为该交流输电断面i的静稳极限；

对组成输电断面的各回交流线路进行三永N-1故障扫描，判断系统能否满足预设的暂态稳定、动态稳定、电压稳定以及频率稳定的要求，若能满足要求，则增大受端电网负荷，重新进行三永N-1故障扫描，直到无法满足要求时，确定此时各回线路的有功功率之和为该交流输电断面i的暂稳极限；其中，若组成交流输电断面的线路只有一回，则无需计算暂稳极限；以及在计算断面暂稳极限时，还需要考虑断面线路三永N-1故障采取安全稳定控制措施后能否满足要求。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述电网实时运行方式数据包括：新能源与常规水电、火电装机容量与出力，发电机及其励磁系统、调速器、电力系统稳定器数据，交流输电线路参数、变压器参数、负荷模型、网络互联拓扑结构数据，以及直流输电系统控制方式和控制器参数。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述交流输电断面的输电极限确定单元，从所述输电断面序列中的第二个交流输电断面开始进行迭代计算，对于任一个交流输电断面i，计算该交流输电断面i当前的输电极限P_ilim，并当所述交流输电断面i达到输电极限P_ilim时，若每个交流输电断面x均满足P_ilim-x≤P_xlim，则确定当前的输电极限P_ilim为该交流输电断面i的输电极限，包括：

步骤1，初始化i＝1，并计算输电断面1的输电极限P_1lim；

步骤2，更新i＝i+1；

步骤3，计算该交流输电断面i当前的输电极限P_ilim；

步骤4，当所述交流输电断面i达到输电极限P_ilim时，判断每一个交流输电断面x是否均满足P_ilim-x≤P_xlim，并获取判断结果；

步骤5，若所述判断结果为满足，则确定当前的输电极限P_ilim为该交流输电断面i的输电极限，并在i＜n-1时，返回步骤2；反之，则调整交流输电断面x的功率为P_xlim，并返回步骤3重新计算。

8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

交流输电断面的稳定裕度计算单元，用于计算每个交流输电断面的稳定裕度，包括：

其中，k_i为交流输电断面i的稳定裕度；P_i为交流输电断面i当前的输电功率；P_ilim为交流输电断面i的输电极限。

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