CN111342470A - 一种用于确定区域电网电压稳定预警指标的方法及系统 - Google Patents

一种用于确定区域电网电压稳定预警指标的方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于确定区域电网电压稳定预警指标的方法及系统，属于电网调度运行技术领域。本发明方法，包括：确定多电磁环网片区型区域电网内因电压导致的多电磁环网片区型区域电网失稳的风险指标；确定多电磁环网片区型区域电网外因电压导致的多电磁环网片区型区域电网失稳的风险指标；确定区域电网电压稳定预警指标。本发明可以为调度运行人员提供量化的直观、可靠地系统运行信息，便于调度运行人员实时寻找系统薄弱点，从而采取响应预防措施，预防电压崩溃事故的发生，进而提高电力系统电压稳定性及安全运行能力。

Description

一种用于确定区域电网电压稳定预警指标的方法及系统
技术领域
本发明涉及电网调度运行技术领域，并且更具体地，涉及一种用于确定区域电网电压稳定预警指标的方法及系统。
背景技术
通过发展特高压输电技术和国家电网公司全球能源互联网战略的实施，我国电网已具备了大电网互联、大容量输电、交直流混联运行特性等典型特征，随着我国能源战略布局的转型及特高压电网建设的不断推进，我国输电网运行模式已由超高压区域化电网逐步完成向特高压大电网的转型过渡。交直流混联运行及大容量、跨区域输电等新运行模式，在提高了电网输电能力及输电效率的同时也带来了更为复杂的系统稳定问题。
而相比与传统的系统失同步及频率稳定破坏等问题所带来的失稳状况，电压稳定问题具有更强的突发性和隐蔽性，电压崩溃引发的系统事故危害性极大，将严重危及电力系统稳定运行。
发明内容
针对上述问题本发明提出了一种用于确定区域电网电压稳定预警指标的方法，包括：
获取多电磁环网片区型区域电网的典型严重故障集，并根据典型严重故障集，确定多电磁环网片区型区域电网内因电压导致的多电磁环网片区型区域电网失稳的风险指标；
获取多电磁环网片区型区域电网的大型功率集，并根据大型功率集，确定多电磁环网片区型区域电网外因电压导致的多电磁环网片区型区域电网失稳的风险指标；
根据多电磁环网片区型区域电网内因电压导致的多电磁环网片区型区域电网失稳的风险指标和多电磁环网片区型区域电网外因电压导致的多电磁环网片区型区域电网失稳的风险指标，确定区域电网电压稳定预警指标。
可选的，典型故障集的获取，包括：
确定多电磁环网片区型区域电网内电磁环网片区总数，针对电磁环网片区总数构建千伏负荷值矩阵，并获取千伏负荷值矩阵中母线负荷的最大值、平均值和最小值的预测值；
确定多电磁环网片区型区域电网内电磁环网片区千伏变电站综合负荷模型感应电动机占比；
根据千伏负荷值矩阵中母线负荷的最大值、平均值和最小值的预测值，和千伏变电站综合负荷模型感应电动机占比获取典型故障集。
可选的，多电磁环网片区型区域电网内因电压导致的多电磁环网片区型区域电网失稳的风险指标的确定，具体为：
对多电磁环网片区型区域电网内故障进行暂态仿真，当电压恢复至预设值后，扫描典型故障集，确定多电磁环网片区型区域电网内因电压导致的多电磁环网片区型区域电网失稳的风险指标。
可选的，确定多电磁环网片区型区域电网外因电压导致的多电磁环网片区型区域电网失稳的风险指标，具体为：
遍历大型功率集，确定多电磁环网片区型区域电网内电磁环网片区千伏变电站最大感应电动机占比，根据最大感应电动机占比确定多电磁环网片区型区域电网外因电压导致的多电磁环网片区型区域电网失稳的风险指标。
本发明还提出了一种用于确定区域电网电压稳定预警指标的系统，包括：
第一风险指标获取模块，获取多电磁环网片区型区域电网的典型严重故障集，并根据典型严重故障集，确定多电磁环网片区型区域电网内因电压导致的多电磁环网片区型区域电网失稳的风险指标；
第二风险指标获取模块，获取多电磁环网片区型区域电网的大型功率集，并根据大型功率集，确定多电磁环网片区型区域电网外因电压导致的多电磁环网片区型区域电网失稳的风险指标；
预警指标获取模块，根据多电磁环网片区型区域电网内因电压导致的多电磁环网片区型区域电网失稳的风险指标和多电磁环网片区型区域电网外因电压导致的多电磁环网片区型区域电网失稳的风险指标，确定区域电网电压稳定预警指标。
可选的，典型故障集的获取，包括：
确定多电磁环网片区型区域电网内电磁环网片区总数，针对电磁环网片区总数构建千伏负荷值矩阵，并获取千伏负荷值矩阵中母线负荷的最大值、平均值和最小值的预测值；
确定多电磁环网片区型区域电网内电磁环网片区千伏变电站综合负荷模型感应电动机占比；
根据千伏负荷值矩阵中母线负荷的最大值、平均值和最小值的预测值，和千伏变电站综合负荷模型感应电动机占比获取典型故障集。
可选的，多电磁环网片区型区域电网内因电压导致的多电磁环网片区型区域电网失稳的风险指标的确定，具体为：
对多电磁环网片区型区域电网内故障进行暂态仿真，当电压恢复至预设值后，扫描典型故障集，确定多电磁环网片区型区域电网内因电压导致的多电磁环网片区型区域电网失稳的风险指标。
可选的，确定多电磁环网片区型区域电网外因电压导致的多电磁环网片区型区域电网失稳的风险指标，具体为：
遍历大型功率集，确定多电磁环网片区型区域电网内电磁环网片区千伏变电站最大感应电动机占比，根据最大感应电动机占比确定多电磁环网片区型区域电网外因电压导致的多电磁环网片区型区域电网失稳的风险指标。
本发明可以为调度运行人员提供量化的直观、可靠地系统运行信息，便于调度运行人员实时寻找系统薄弱点，从而采取响应预防措施，预防电压崩溃事故的发生，进而提高电力系统电压稳定性及安全运行能力。
附图说明
图1为本发明一种用于确定区域电网电压稳定预警指标的方法流程图；
图2为本发明一种用于确定区域电网电压稳定预警指标的方法实施例遍历典型严重故障集流程图；
图3为本发明一种用于确定区域电网电压稳定预警指标的系统结构图。
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。
本发明提出了一种用于确定区域电网电压稳定预警指标的方法，如图1所示，包括：
获取多电磁环网片区型区域电网的典型严重故障集，并根据典型严重故障集，确定多电磁环网片区型区域电网内因电压导致的多电磁环网片区型区域电网失稳的风险指标；
获取多电磁环网片区型区域电网的大型功率集，并根据大型功率集，确定多电磁环网片区型区域电网外因电压导致的多电磁环网片区型区域电网失稳的风险指标；
根据多电磁环网片区型区域电网内因电压导致的多电磁环网片区型区域电网失稳的风险指标和多电磁环网片区型区域电网外因电压导致的多电磁环网片区型区域电网失稳的风险指标，确定区域电网电压稳定预警指标。
典型故障集的获取，包括：
确定多电磁环网片区型区域电网内电磁环网片区总数，针对电磁环网片区总数构建千伏负荷值矩阵，并获取千伏负荷值矩阵中母线负荷的最大值、平均值和最小值的预测值；
确定多电磁环网片区型区域电网内电磁环网片区千伏变电站综合负荷模型感应电动机占比；
根据千伏负荷值矩阵中母线负荷的最大值、平均值和最小值的预测值，和千伏变电站综合负荷模型感应电动机占比获取典型故障集。
多电磁环网片区型区域电网内因电压导致的多电磁环网片区型区域电网失稳的风险指标的确定，具体为：
对多电磁环网片区型区域电网内故障进行暂态仿真，当电压恢复至预设值后，扫描典型故障集，确定多电磁环网片区型区域电网内因电压导致的多电磁环网片区型区域电网失稳的风险指标。
确定多电磁环网片区型区域电网外因电压导致的多电磁环网片区型区域电网失稳的风险指标，具体为：
遍历大型功率集，确定多电磁环网片区型区域电网内电磁环网片区千伏变电站最大感应电动机占比，根据最大感应电动机占比确定多电磁环网片区型区域电网外因电压导致的多电磁环网片区型区域电网失稳的风险指标。
下面结合实施例对本发明进行进一步说明：
获取多电磁环网片区型区域电网的典型严重故障集，并根据典型严重故障集，确定多电磁环网片区型区域电网内因电压导致的多电磁环网片区型区域电网失稳的风险指标；
其中，获取典型严重故障集，如下：
设Xi_area为n×3为的矩阵，表示第i_area个电磁环网片区110千伏负荷值矩阵。
Xi_area矩阵中，任意的元素xi_area,i,q表示被评估日第i个110千伏站点在第j个时刻所带负荷的有功功率值，按照通用计算规则，无功功率按照有功功率80％处理。
根据负荷变化特征受用当地的用能习惯比较显著，一般情况下表现为早上负荷值最大，而午后负荷值接近于平均值，在临时时间负荷跌至谷底，因此按照仿真计算惯例，将110千伏负荷值在日曲线取三个典型值，即：早高峰(最大值)、腰荷(平均值)、低谷(最小值)3个典型母线负荷预测值。
设Yi_area表示第i_area个电磁环网片区110千伏变电站综合负荷模型感应电动机占比。
综合负荷模型中包含静态阻抗负荷与感应电动机负荷加权组成，由于实际的负荷中的感应电动机占比数值在现阶段难以统计，因此一般取3种典型的占比，依据经验设置为3个，分别为35％，50％，65％，即用yi_area,p中的取值。
经由以上设定，则对于任意片区内，可得到预测日3*3个典型的总体负荷预测数据。
设典型故障集合为K＝[ki_area,1,ki_area,2,ki_area,3,,,,ki_area,m,...,ki_area,M_area]，K包含了所有特定片区(i_area)的网架下的所有典型故障集，K中任意一个元素ki_area,m表示第i_area个电磁环网片区内第m个典型故障。
确定多电磁环网片区型区域电网内因电压导致的多电磁环网片区型区域电网失稳的风险指标，如下：
对任意的故障进行暂态仿真后，电压恢复到0.9p.u.以上的恢复时间。即，对于一次故障仿真来说，所有的节点电压曲线将在故障发生时刻开始到全部恢复到0.9p.u.时有一个时间区间。
即，设置四维数组
T_cuti_area＝[ti_area,1,p,q,ti_area，2,p,q,ti_area，3,p,q,...,ti_area,n,p,q,...,ti_area,M_area,p,q]为第i_area个电磁环网片区所有故障集扫描后电压恢复时间，其中数组中任一元素ti_area,n,p,q表示第i_area个电磁环网片区中第p种感应电动机占比、第q个典型时刻所布潮流方式下，第n个典型故障经过计算之后所得到的最后电压恢复时间。
则扫描区域内典型严重故障集，并确定局部片区内因电压失稳风险指标，如图2示，即该循环是独立在某个电磁换网片区内部仿真分析中始终，各个电磁环网片区的计算方法均相同。
获取多电磁环网片区型区域电网的大型功率集，并根据大型功率集，确定多电磁环网片区型区域电网外因电压导致的多电磁环网片区型区域电网失稳的风险指标；
其中，确定多电磁环网片区型区域电网外因电压导致的多电磁环网片区型区域电网失稳的风险指标，如下：
获取电压波动曲线，第一摆的下限值，并对序列进行规则化处理并获取各片区取预测日最大负荷值，最大感应电动机占比，重新形成X矩阵和Y矩阵。
设D＝[d1,d2,d3,.,dm..,dM]设全省区域内共M个大型功率源，则第m个大型功率源缺失型故障的指标系数用dm表示；
设P＝[P1,r,P2,r,P3,r,.,Pm,r..,PM,r]，最大r档，依据各个功率源的最大值，规则划分为r档。
建立三维拟合函数g；
dm从该矩阵中取数，dm＝g(m,j,i_Area)；
合成的电磁环网电压预警稳定预警评估指标f＝h()/g()。
本发明还提出了一种用于确定区域电网电压稳定预警指标的系统200，如图3所示，包括：
第一风险指标获取模块201，获取多电磁环网片区型区域电网的典型严重故障集，并根据典型严重故障集，确定多电磁环网片区型区域电网内因电压导致的多电磁环网片区型区域电网失稳的风险指标；
第二风险指标获取模块202，获取多电磁环网片区型区域电网的大型功率集，并根据大型功率集，确定多电磁环网片区型区域电网外因电压导致的多电磁环网片区型区域电网失稳的风险指标；
预警指标获取模块203，根据多电磁环网片区型区域电网内因电压导致的多电磁环网片区型区域电网失稳的风险指标和多电磁环网片区型区域电网外因电压导致的多电磁环网片区型区域电网失稳的风险指标，确定区域电网电压稳定预警指标。
典型故障集的获取，包括：
确定多电磁环网片区型区域电网内电磁环网片区总数，针对电磁环网片区总数构建千伏负荷值矩阵，并获取千伏负荷值矩阵中母线负荷的最大值、平均值和最小值的预测值；
确定多电磁环网片区型区域电网内电磁环网片区千伏变电站综合负荷模型感应电动机占比；
根据千伏负荷值矩阵中母线负荷的最大值、平均值和最小值的预测值，和千伏变电站综合负荷模型感应电动机占比获取典型故障集。
多电磁环网片区型区域电网内因电压导致的多电磁环网片区型区域电网失稳的风险指标的确定，具体为：
对多电磁环网片区型区域电网内故障进行暂态仿真，当电压恢复至预设值后，扫描典型故障集，确定多电磁环网片区型区域电网内因电压导致的多电磁环网片区型区域电网失稳的风险指标。
确定多电磁环网片区型区域电网外因电压导致的多电磁环网片区型区域电网失稳的风险指标，具体为：
遍历大型功率集，确定多电磁环网片区型区域电网内电磁环网片区千伏变电站最大感应电动机占比，根据最大感应电动机占比确定多电磁环网片区型区域电网外因电压导致的多电磁环网片区型区域电网失稳的风险指标。
本发明可以为调度运行人员提供量化的直观、可靠地系统运行信息，便于调度运行人员实时寻找系统薄弱点，从而采取响应预防措施，预防电压崩溃事故的发生，进而提高电力系统电压稳定性及安全运行能力。
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。本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。
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。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种用于确定区域电网电压稳定预警指标的方法，所述方法包括：
获取多电磁环网片区型区域电网的典型严重故障集，并根据典型严重故障集，确定多电磁环网片区型区域电网内因电压导致的多电磁环网片区型区域电网失稳的风险指标；
获取多电磁环网片区型区域电网的大型功率集，并根据大型功率集，确定多电磁环网片区型区域电网外因电压导致的多电磁环网片区型区域电网失稳的风险指标；
根据多电磁环网片区型区域电网内因电压导致的多电磁环网片区型区域电网失稳的风险指标和多电磁环网片区型区域电网外因电压导致的多电磁环网片区型区域电网失稳的风险指标，确定区域电网电压稳定预警指标。
2.根据权利要求1所述的方法，所述典型故障集的获取，包括：
确定多电磁环网片区型区域电网内电磁环网片区总数，针对电磁环网片区总数构建千伏负荷值矩阵，并获取千伏负荷值矩阵中母线负荷的最大值、平均值和最小值的预测值；
确定多电磁环网片区型区域电网内电磁环网片区千伏变电站综合负荷模型感应电动机占比；
根据千伏负荷值矩阵中母线负荷的最大值、平均值和最小值的预测值，和千伏变电站综合负荷模型感应电动机占比获取典型故障集。
3.根据权利要求1所述的方法，所述多电磁环网片区型区域电网内因电压导致的多电磁环网片区型区域电网失稳的风险指标的确定，具体为：
对多电磁环网片区型区域电网内故障进行暂态仿真，当电压恢复至预设值后，扫描典型故障集，确定多电磁环网片区型区域电网内因电压导致的多电磁环网片区型区域电网失稳的风险指标。
4.根据权利要求1所述的方法，所述确定多电磁环网片区型区域电网外因电压导致的多电磁环网片区型区域电网失稳的风险指标，具体为：
遍历大型功率集，确定多电磁环网片区型区域电网内电磁环网片区千伏变电站最大感应电动机占比，根据最大感应电动机占比确定多电磁环网片区型区域电网外因电压导致的多电磁环网片区型区域电网失稳的风险指标。
5.一种用于确定区域电网电压稳定预警指标的系统，所述系统包括：
第一风险指标获取模块，获取多电磁环网片区型区域电网的典型严重故障集，并根据典型严重故障集，确定多电磁环网片区型区域电网内因电压导致的多电磁环网片区型区域电网失稳的风险指标；
第二风险指标获取模块，获取多电磁环网片区型区域电网的大型功率集，并根据大型功率集，确定多电磁环网片区型区域电网外因电压导致的多电磁环网片区型区域电网失稳的风险指标；
预警指标获取模块，根据多电磁环网片区型区域电网内因电压导致的多电磁环网片区型区域电网失稳的风险指标和多电磁环网片区型区域电网外因电压导致的多电磁环网片区型区域电网失稳的风险指标，确定区域电网电压稳定预警指标。
6.根据权利要求5所述的系统，所述典型故障集的获取，包括：
确定多电磁环网片区型区域电网内电磁环网片区总数，针对电磁环网片区总数构建千伏负荷值矩阵，并获取千伏负荷值矩阵中母线负荷的最大值、平均值和最小值的预测值；
确定多电磁环网片区型区域电网内电磁环网片区千伏变电站综合负荷模型感应电动机占比；
根据千伏负荷值矩阵中母线负荷的最大值、平均值和最小值的预测值，和千伏变电站综合负荷模型感应电动机占比获取典型故障集。
7.根据权利要求5所述的系统，所述多电磁环网片区型区域电网内因电压导致的多电磁环网片区型区域电网失稳的风险指标的确定，具体为：
对多电磁环网片区型区域电网内故障进行暂态仿真，当电压恢复至预设值后，扫描典型故障集，确定多电磁环网片区型区域电网内因电压导致的多电磁环网片区型区域电网失稳的风险指标。
8.根据权利要求5所述的系统，所述确定多电磁环网片区型区域电网外因电压导致的多电磁环网片区型区域电网失稳的风险指标，具体为：
遍历大型功率集，确定多电磁环网片区型区域电网内电磁环网片区千伏变电站最大感应电动机占比，根据最大感应电动机占比确定多电磁环网片区型区域电网外因电压导致的多电磁环网片区型区域电网失稳的风险指标。
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